當(dāng)前，北京已聚集“人工智能+新材料”創(chuàng)新型企業(yè)近10家，占全國總量的三分之一，引領(lǐng)著這場AI與新材料的時代風(fēng)口。
AI改寫材料科學(xué)“游戲規(guī)則”
新材料作為戰(zhàn)略性、基礎(chǔ)性產(chǎn)業(yè)，是現(xiàn)代化產(chǎn)業(yè)體系和新型工業(yè)化的重要支撐。但長期以來，新材料研發(fā)依賴于理論探索和經(jīng)驗積累，需要經(jīng)歷反復(fù)實驗,導(dǎo)致研發(fā)周期漫長、成本高。一款全新的材料，從科研發(fā)現(xiàn)到走出實驗室落地應(yīng)用，至少需要二三十年。如今，新材料的研發(fā)速度正被重新定義。“AI正在改變材料科學(xué)的研發(fā)范式?！敝袊茖W(xué)院院士、北京大學(xué)教授、北京科學(xué)智能研究院學(xué)術(shù)委員會主任鄂維南說。
在北京中關(guān)村鼎好大廈里，一家名叫深勢科技的科學(xué)智能企業(yè)，正鉆研讓科研效率提升成百上千倍的“AI魔法”。深勢科技政企事務(wù)副總裁劉會師介紹，以新能源汽車電池材料研發(fā)為例，傳統(tǒng)模式下，研發(fā)人員需要在實驗中嘗試很多種不同的電解液配方。而如今，科研人員可通過計算模擬等技術(shù)將幾十萬種配方全部先“算”一遍，再從中篩選出成功率較高的幾十個配方進(jìn)行實驗，降低高昂的實驗成本，也大大加快研發(fā)進(jìn)度。
“通過計算模擬和高通量篩選的方式，我們幫助一家企業(yè)客戶將用于新能源電池的電解液產(chǎn)品研發(fā)周期從18個月壓縮到了12個月左右，提速三分之一。”劉會師舉例道。
新藥研發(fā)、新能源電池材料研發(fā)、蛋白質(zhì)發(fā)現(xiàn)……據(jù)悉，北京科學(xué)智能研究院和深勢科技聯(lián)合團(tuán)隊發(fā)起了大原子模型計劃OpenLAM，并已與多方合作迭代發(fā)布2代深度勢能預(yù)訓(xùn)練大模型，可應(yīng)用于半導(dǎo)體、合金、有機分子等多類材料體系研發(fā)。目前，大原子模型計劃下的另一款Uni-Mol分子大模型在蛋白質(zhì)預(yù)測能力方面僅次于谷歌發(fā)布的AlphaFold3，位列世界第二，但研發(fā)投入成本僅為其四百分之一。
智能實驗室里創(chuàng)新不停歇
實驗室里，人們穿戴著白色實驗服、實驗帽、手套，全副武裝地擺弄瓶瓶罐罐和化學(xué)試劑，并不時查看實驗進(jìn)展、記錄結(jié)果——無論在高校院所還是企業(yè)實驗室里，科研人員曾延續(xù)數(shù)十年的這種日常工作場景，正因智能實驗室的出現(xiàn)而發(fā)生劇變。
2025年3月18日，在深云智合的智能實驗室里看到，自動加料、自動反應(yīng)、自動稀釋、自動過濾、自動分析、自動數(shù)據(jù)處理……所有流程都由智能實驗艙內(nèi)的軟硬件系統(tǒng)自動完成，無需人為干預(yù)，24小時不停歇。在這里，實驗設(shè)備能夠自主執(zhí)行任務(wù)并實時優(yōu)化實驗參數(shù)，AI系統(tǒng)可設(shè)計實驗、分析數(shù)據(jù)并生成報告，用手機、平板就可以輕松遠(yuǎn)程監(jiān)控與查看結(jié)果。
據(jù)悉，在深云智合的智能實驗室，每一套設(shè)備占地面積僅幾平方米，每天卻可以進(jìn)行上百個自動化試驗，接近百名博士的研發(fā)團(tuán)隊工作量，極大提高研發(fā)效率?！斑^去需要10到20天才能完成的科研工作，如今只需要1到2天?！鄙钤浦呛蟿?chuàng)始人、北京航空航天大學(xué)教授劉宇宙說。
智能實驗室是北京“人工智能+新材料”發(fā)展布局的重要物理載體。鋼研集團(tuán)、深勢科技、深云智合、戴納科技……一批新材料、人工智能、智慧實驗室等各領(lǐng)域創(chuàng)新主體均在積極布局建設(shè)軟硬一體、干濕閉環(huán)等新材料智能實驗室。
標(biāo)桿性成果不斷涌現(xiàn)
“人工智能+新材料”的創(chuàng)新成效，已經(jīng)在產(chǎn)業(yè)中落地顯現(xiàn)。北京新能源汽車明星企業(yè)小米先后發(fā)布的SU7、SU7 Ultra車型，其搭載的“泰坦合金”材料，正是“AI+新材料”的典型成果。
據(jù)悉，小米團(tuán)隊使用自研的多元材料AI仿真系統(tǒng)，從上萬種合金配方中快速鎖定最優(yōu)解。通過一體化壓鑄，泰坦合金應(yīng)用于小米首款車型SU7車身結(jié)構(gòu)件，焊接點減少840處，大幅提升車身結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，并減輕車身重量、提升續(xù)航能力。這一新型材料成果，不僅助力小米汽車在市場上脫穎而出，更為整個汽車制造行業(yè)提供了全新的材料解決方案。
除此之外，中國鋼研科技集團(tuán)6個月內(nèi)設(shè)計開發(fā)出世界上強度最高的高性能抗氫厚板材料；北京科學(xué)智能研究院引入AI分子表示學(xué)習(xí)模型，設(shè)計出不含貴重金屬的新一代OLED發(fā)光材料。一批AI賦能的新材料標(biāo)桿性成果正在北京不斷涌現(xiàn)。
“北京的優(yōu)勢在于頂尖人才、豐富的應(yīng)用場景和開放的創(chuàng)新生態(tài)?！敝嘘P(guān)村人工智能研究院院長邵斌一語道出“AI+新材料”在北京蓬勃發(fā)展的關(guān)鍵。
不久前，《北京市加快推動“人工智能+新材料”創(chuàng)新發(fā)展行動計劃（2025-2027年）》發(fā)布，提出到2027年，北京“人工智能+新材料”創(chuàng)新能力顯著增強，將形成15個人工智能賦能的標(biāo)桿性新材料產(chǎn)品，形成國際領(lǐng)先的新材料創(chuàng)新策源與人工智能應(yīng)用高地。在鄂維南看來，北京是“AI for Science”（科學(xué)智能）的策源地，在率先打造“AI+新材料”新范式上，北京有基礎(chǔ)、有優(yōu)勢，并已取得初步成效。
“北京新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展路徑與外地不同，制造業(yè)產(chǎn)能可以外遷，但數(shù)據(jù)留下、創(chuàng)新留下，就能打開新質(zhì)生產(chǎn)力的發(fā)展空間，并探索形成專業(yè)化的數(shù)據(jù)咨詢、數(shù)據(jù)金融服務(wù)業(yè)。”中國鋼研材料數(shù)字化研發(fā)首席科學(xué)家蘇航說。
