材料科学+人工智能：“抱团”才能“更暖”

“一些汽车企业经常讲，汽车再怎么改变，离不开一个壳、一个发动机、四个轮子，吃定了这个就什么都不怕。但是特斯拉一出来，前盖一打开，原来的发动机都没有了，成了装行李的箱子，这些老牌汽车公司立马有了危机感。”

6月17日，在广东省东莞市召开的粤港澳大湾区科技创新论坛上，中国科学院院士、松山湖材料实验室理事长王恩哥讲的这个故事，引起了大家的深思。

“谁掌握了材料，谁就掌握了未来。”在王恩哥看来，当前一些热门的领域，如生命健康、信息产业、人工智能等，说到底都要依赖材料的革新。

在人工智能和材料科学高速协同发展的今天，人们也面临着诸多亟待解决的基本科学问题、关键技术难题及政策实施引导。

这也正是中科院学部工作局、中科院物理研究所主办本次论坛的原因。科技发展到今天，材料科学和人工智能这两个学科之间，可能从未像现在一样需要彼此。

“材料科学对人工智能的发展是非常重要的，同时人工智能可以帮助材料科学的发展。”中科院院士、松山湖材料实验室学术委员会主任赵忠贤说，“对这些问题，我们需要不断讨论，加深认识。”

2011年，美国前总统奥巴马宣布启动了一项雄心勃勃的“材料基因组计划”，投资超过1亿美元。这项计划试图通过数据共享和计算技术，将新材料的研发周期、成本大幅降低。

欧盟、日本、中国也紧随其后。2012年，“材料科学系统工程发展战略研究——中国版材料基因组计划”重大项目启动会在中国工程院召开。

中科院院士、清华大学原校长顾秉林认为，以往的材料科学研究是试错、“炒菜”式的，研发周期很长，耗费了很多人力物力。而机器学习以及人工智能的发展，缩短了材料研发的周期、减少了投资、加快了整个领域的进程。“材料科学和人工智能的协同发展无疑将对材料科学起到至关重要的作用。”

“材料科学涉及的种类和数据特别多，需要人工智能的介入，才会提高处理效率。”中科院院士、武汉大学物理科学与技术学院院长徐红星也认为，“材料科学对人工智能的需求是实实在在的”。

今年2月，美国国家科学院发布了针对材料研究的第三次十年调查——《材料研究前沿：十年调查》，评估了过去十年中材料研究领域的进展，确定了未来十年的材料研究的机遇、挑战和新方向。其中，在纳米、高熵等前沿材料研究领域，人工智能被寄予厚望。机器学习方法在材料设计和材料筛选方面表现出巨大潜力，将有望极大推动新型材料的发现和传统材料的更新。

反过来，作为必不可缺的硬件基础，人工智能的发展也离不开材料科学的助力。1月，《科学进展（Science Advances）》杂志报道了清华大学和中国科学技术大学科研人员合作完成的一项研究，他们在超导系统中首次实验实现了量子生成对抗学习，展示了量子器件应用于人工智能领域中的可行性及巨大潜力。

在论坛召开当天，由中科院物理所为牵头单位，东莞市政府、中科院物理所和中科院高能物理研究所共建的松山湖材料实验室也正式动工。这个总体规划1200亩、总经费预算约120亿元的材料科学实验室，定位于成为有国际影响力的新材料研发南方基地、未来国家物质科学研究的重要组成部分、粤港澳交叉开放的新窗口及具有国际品牌效应的粤港澳科研中心。

徐红星希望，松山湖材料实验室地处粤港澳大湾区的创新土壤中，能够充分利用这里灵活的体制机制，加快产业催化，最终让人工智能和材料科学快速产生效应。