人工智能(AI)技術與材料科學的深度融合,可以極大地加速了材料研發進程。 人工智能與理論計算/實驗方法的結合,讓我們可以基于經驗知識和現有材料的數據,來預測材料的性質或結構——即,通過構建“結構-性質”關系,來推動材料研發。然而,基于已知材料可能無法找到具有突破性性能的材料。 而如果可以反過來構建“性質-結構”關系,就可能實現“逆向設計”:按照所需性質,根據物理學和材料科學的基本原理,直接設計出相應材料。逆向設計在材料科學中的廣泛應用將進一步改變材料科學的研究范式,使材料設計進入智能化和自動化時代。 日前,由北京科技大學牽頭,聯合中海油常州涂料化工研究院、中國科學院計算機網絡信息中心共同申報的國家自然科學基金企業創新發展聯合基金重點支持項目《人工智能驅動的海洋防腐涂層材料按需逆向設計》成功立項。在當今數據密集型科學研究的背景下,人工智能、計算機及信息學技術對當代科學研究正起著不可或缺的作用。該項目針對海洋嚴酷環境的腐蝕防護重大需求,利用生成式AI、多目標主動學習和腐蝕大數據分析等人工智能技術,構建高性能防腐涂層材料的“按需逆向設計”基礎理論與方法,加速新型單體、樹脂及涂層新材料的研發,變革涂層材料設計范式,實現“中國智造”。 涂界記者注意到,中海油常州涂料化工研究院《AI驅動的生物基聚氨酯樹脂智能設計技術》項目榮獲第二屆“創青春”中國青年碳中和創新創業大賽創新組全國初賽-創新組全國銀獎。該參賽項目是常州涂料院國家涂料工程技術中心將人工智能技術應用于生物基聚氨酯研發的一個前瞻性、前沿性的創新案例。項目團隊經過三年技術攻關,自主開發出聚合物結構建模軟件,形成聚氨酯結構數據庫;通過開展聚氨酯結構的高通量模擬計算,獲得系列性能數據;之后利用機器學習算法挖掘聚氨酯“結構-性能”的內在規律。最終借助AI技術設計出2種具有極高應用價值的新型生物基聚氨酯,經實驗驗證,與預測值吻合。該技術在聚氨酯領域實現研發效率提升70%,顯著降低研發成本。 國家自然科學基金企業創新發展聯合基金項目由自然科學基金委與企業共同出資設立,旨在發揮國家自然科學基金的導向作用,圍繞產業發展中的緊迫需求和關鍵技術領域中的核心科學問題開展基礎研究,促進知識創新體系和技術創新體系的融合,推動我國企業自主創新能力的提升。該項目的成功立項,將為面向海上嚴酷環境的高性能長效防腐涂層智能設計提供理論支撐,引領海上裝備腐蝕防護技術的數字化智能化發展變革
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