專題：人工智能賦能新材料研發(fā)

《科技導(dǎo)報(bào)》2025年第24期出版了“人工智能賦能新材料研發(fā)專題”，刊登了《 》《 》《 》等文章。

本專題 聚焦人工智能驅(qū)動(dòng)材料科學(xué)革命的整體圖景， 揭示 人工智能正作為核心驅(qū)動(dòng)力，貫穿從原子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、顯微組織解析到宏觀性能預(yù)測(cè)的材料研發(fā)全鏈條，標(biāo)志著材料科學(xué)進(jìn)入一個(gè)以數(shù)據(jù)智能和自動(dòng)化為主導(dǎo)的新時(shí)代，為加速新材料的發(fā)現(xiàn)與產(chǎn)業(yè)化注入了強(qiáng)大動(dòng)能。

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卷首語(yǔ)

01

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路甬祥

作者簡(jiǎn)介：路甬祥，流體傳動(dòng)與控制專家、中國(guó)科學(xué)院院士、中國(guó)工程院院士、中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)榮譽(yù)理事長(zhǎng)、中國(guó)產(chǎn)學(xué)研合作促進(jìn)會(huì)名譽(yù)會(huì)長(zhǎng)，曾任浙江大學(xué)校長(zhǎng)、中國(guó)科學(xué)院院長(zhǎng)、第十屆及第十一屆全國(guó)人大常委會(huì)副委員長(zhǎng)、中國(guó)科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì)副主席。研究方向?yàn)榱黧w傳動(dòng)與控制。

路甬祥

新時(shí)代背景下，中國(guó)正從跟蹤模仿轉(zhuǎn)向自主創(chuàng)新。設(shè)計(jì)作為推動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)、改善人民生活、影響全球市場(chǎng)的重要力量，隨技術(shù)演進(jìn)不斷發(fā)展，當(dāng)前已進(jìn)入大數(shù)據(jù)與人工智能驅(qū)動(dòng)的階段。創(chuàng)新設(shè)計(jì)，不僅是科技與產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新的先導(dǎo)和藍(lán)圖，更是全面建設(shè)中國(guó)特色現(xiàn)代化制造強(qiáng)國(guó)通向未來(lái)美好生活的橋梁，需要全社會(huì)共同參與、凝聚智慧，并積極參與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)制定。

科技評(píng)論

02

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劉穎慧、魏進(jìn)武、張溶芳、蔡一欣、李堃

作者簡(jiǎn)介：劉穎慧，北京交通大學(xué)電子信息工程學(xué)院，中國(guó)聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)通信有限公司研究院，高級(jí)工程師，研究方向?yàn)閿?shù)據(jù)流通；魏進(jìn)武（通信作者），中國(guó)聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)通信有限公司研究院，教授級(jí)高級(jí)工程師，研究方向?yàn)樾l(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)與大數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)成為生產(chǎn)要素，隱私計(jì)算是保障其安全流通的關(guān)鍵技術(shù)之一，但各類(lèi)隱私計(jì)算平臺(tái)各自為政，形成了新的“平臺(tái)孤島”，因此，推動(dòng)不同平臺(tái)框架的互聯(lián)互通是業(yè)界亟待解決的難題。

本文闡述了隱私計(jì)算平臺(tái)互聯(lián)的現(xiàn)狀（①以金融行業(yè)為中心的、代碼閉源隱私計(jì)算平臺(tái)互聯(lián)互通②以互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)為中心的、開(kāi)源研發(fā)生態(tài)。③點(diǎn)狀的以自研平臺(tái)為中心推進(jìn)的、閉源的互聯(lián)互通實(shí)踐）、技術(shù)方案（①節(jié)點(diǎn)互聯(lián)②算法互聯(lián)）、面臨的挑戰(zhàn)（①技術(shù)：底層算法、數(shù)據(jù)格式不兼容②安全：流程復(fù)雜增加泄露風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)管難③性能：跨域通信、異構(gòu)平臺(tái)致效率瓶頸④生態(tài)：各方利益難協(xié)調(diào)），認(rèn)為構(gòu)建兼容并存、大規(guī)模公開(kāi)互聯(lián)、小規(guī)模封閉互聯(lián)的模式可能成為未來(lái)隱私計(jì)算互聯(lián)互通的重要模式。

隱私計(jì)算平臺(tái)互聯(lián)研究?jī)?nèi)容

本刊專稿

03

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李德仁、郭昊南

作者簡(jiǎn)介：李德仁，武漢大學(xué)測(cè)繪遙感信息工程全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，教授，中國(guó)科學(xué)院院士、中國(guó)工程院院士，研究方向?yàn)閿z影測(cè)量與遙感；郭昊南（通信作者），武漢大學(xué)測(cè)繪遙感信息工程全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，博士后，研究方向?yàn)檫b感智能解譯。

時(shí)空智能在萬(wàn)物互聯(lián)與數(shù)字孿生時(shí)代具有核心地位，對(duì)人工智能的應(yīng)用具有拓展作用。文章論述了其作為新一代基礎(chǔ)設(shè)施的核心內(nèi)涵（測(cè)繪遙感地理信息學(xué)的數(shù)字化、信息化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化、實(shí)時(shí)化）與技術(shù)體系（PNT→PNTRC），并詳細(xì)闡述了其如何作為關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)力，通過(guò)提供精準(zhǔn)、實(shí)時(shí)、智能的時(shí)空信息服務(wù)，賦能低空經(jīng)濟(jì)、自動(dòng)駕駛、智慧電網(wǎng)等多個(gè)戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)，助推新質(zhì)生產(chǎn)力發(fā)展，提升中國(guó)在相關(guān)科技領(lǐng)域的自主性與安全性。

手機(jī)多源融合室內(nèi)定位

特色專題

04

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董樊麗、肖志鵬、李艷輝

作者簡(jiǎn)介：董樊麗，上海交通大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院、上海交通大學(xué)內(nèi)蒙古研究院，副研究員，研究方向?yàn)樾虏牧蠎?zhàn)略。

本文綜述了人工智能驅(qū)動(dòng)先進(jìn)材料研發(fā)的核心進(jìn)展（成分與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、性能預(yù)測(cè)與仿真、合成優(yōu)化及工業(yè)實(shí)踐）、技術(shù)方法與實(shí)踐挑戰(zhàn)（技術(shù)突破、工業(yè)級(jí)實(shí)踐；數(shù)據(jù)稀疏性、模型可解釋性、跨尺度物理機(jī)制融合等），揭示了AI如何通過(guò)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)、物理嵌入建模與實(shí)驗(yàn)自動(dòng)化重構(gòu)材料科學(xué)研發(fā)范式，從經(jīng)驗(yàn)試錯(cuò)轉(zhuǎn)向智能化設(shè)計(jì)，以加速新材料發(fā)現(xiàn)與產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。

研究的總體框架

05

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沈春光、孫碩、徐偉、鄭士建

作者簡(jiǎn)介：沈春光，河北工業(yè)大學(xué)高性能軋輥材料與復(fù)合成形全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、河北工業(yè)大學(xué)天津市材料層狀復(fù)合與界面控制技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，副教授，研究方向?yàn)榛谌斯ぶ悄艿匿撹F材料計(jì)算設(shè)計(jì)；徐偉（通信作者），東北大學(xué)數(shù)字鋼鐵全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，教授，研究方向?yàn)榻饘俨牧匣蚬こ?；鄭士建（共同通信作者），河北工業(yè)大學(xué)高性能軋輥材料與復(fù)合成形全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、河北工業(yè)大學(xué)天津市材料層狀復(fù)合與界面控制技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，教授，研究方向?yàn)榻饘俨牧稀?/p>

基于AI技術(shù)的微觀組織識(shí)別及定量化兼具高精度和高效率的優(yōu)勢(shì)，有力推動(dòng)了高通量組織分析技術(shù)的發(fā)展。

本文綜述AI如何革新金屬材料微觀組織的識(shí)別與定量分析范式。指出，AI（特別是深度學(xué)習(xí)）正推動(dòng)該領(lǐng)域從依賴人工經(jīng)驗(yàn)、效率低下的傳統(tǒng)方法，向自動(dòng)化、高通量、高精度的智能分析轉(zhuǎn)變，并通過(guò)應(yīng)對(duì)“小樣本”與“復(fù)雜組織”兩大核心挑戰(zhàn)，為加速新材料研發(fā)提供了關(guān)鍵技術(shù)支撐。

金屬材料微觀組織分析中常用的AI技術(shù)及其特點(diǎn)

06

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許鳳、劉玲、張超、朱杰、張瑋婷、董昊、黃浩、高明、喻學(xué)鋒

作者簡(jiǎn)介：許鳳，中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院，助理研究員，研究方向?yàn)槔w維增強(qiáng)復(fù)合材料；高明（通信作者），中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院，高級(jí)工程師，研究方向?yàn)椴牧蠌?fù)合與智能改性技術(shù)；喻學(xué)鋒（共同通信作者），中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院，研究員，研究方向?yàn)椴牧现悄軇?chuàng)制。

隨著數(shù)據(jù)資源獲取、深度學(xué)習(xí)演化和模型推理生成等技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)方法憑借其在挖掘高維非線性關(guān)系、構(gòu)建代理模型及處理多模態(tài)數(shù)據(jù)方面的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，為纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的性能預(yù)測(cè)提供了強(qiáng)有力的工具。

本文闡述了數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)人工智能技術(shù)（特別是機(jī)器學(xué)習(xí)與深度學(xué)習(xí)）如何通過(guò)構(gòu)建材料數(shù)字化表征與智能預(yù)測(cè)模型，革新纖維增強(qiáng)復(fù)合材料性能預(yù)測(cè)的傳統(tǒng)范式，實(shí)現(xiàn)對(duì)其力學(xué)、熱學(xué)、聲學(xué)及電學(xué)性能的高效、精準(zhǔn)預(yù)測(cè)，并探討了提升模型可信度（可解釋性分析、不確定性量化技術(shù)）、應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)及未來(lái)向全生命周期數(shù)字孿生發(fā)展的方向。

DL模型框架

研究論文

07

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張杰、牛晨

作者簡(jiǎn)介：張杰，西南石油大學(xué)教授，研究方向?yàn)榍鍧嵞茉窗踩咝Ю醚b備、管道與壓力容器服役安全。

儲(chǔ)熱作為一種新型儲(chǔ)能技術(shù)被廣泛地應(yīng)用在清潔供暖、火電靈活性改造、綜合能源服務(wù)等多個(gè)能源細(xì)分領(lǐng)域。

本文分析對(duì)比了跨季節(jié)儲(chǔ)熱技術(shù)的技術(shù)原理（顯熱儲(chǔ)熱、潛熱儲(chǔ)熱、熱化學(xué)儲(chǔ)熱），綜述了跨季節(jié)儲(chǔ)熱技術(shù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)發(fā)展情況，為建筑冬季采暖、煤改清潔能源、區(qū)域能源供給提供新的技術(shù)路線。最后對(duì)跨季節(jié)儲(chǔ)熱技術(shù)未來(lái)發(fā)展進(jìn)行展望，指出該技術(shù)能有效解決可再生能源在時(shí)間與空間上的供需不匹配問(wèn)題，具有低碳、經(jīng)濟(jì)與規(guī)模化應(yīng)用的巨大潛力。

跨季節(jié)儲(chǔ)熱系統(tǒng)流程

政策建議

08

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陳海航、胡恒、岳奇、丁寧、何菁蕊

作者簡(jiǎn)介：陳海航，自然資源部寧波海洋中心，工程師，研究方向?yàn)楹Ｑ蟊O(jiān)測(cè)和評(píng)價(jià)、海洋生態(tài)環(huán)境治理；胡恒（通信作者），自然資源部海洋空間資源管理技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，國(guó)家海洋技術(shù)中心，副研究員，研究方向?yàn)楹Ｑ罂臻g規(guī)劃與產(chǎn)業(yè)政策。

近年來(lái)，中國(guó)海上風(fēng)電裝機(jī)容量持續(xù)增長(zhǎng)，雖然相關(guān)資源豐富，但面臨核心制度瓶頸——用海管理政策缺失與監(jiān)管挑戰(zhàn)。文章提出了構(gòu)建從空間摸底到立體監(jiān)管的“規(guī)劃-政策-監(jiān)管”全鏈條閉環(huán)管理體系的對(duì)策建議，旨在為深遠(yuǎn)海風(fēng)電科學(xué)、合法、有序開(kāi)發(fā)提供制度保障，支撐產(chǎn)業(yè)向深遠(yuǎn)海規(guī)模化、集約化發(fā)展。

科技人文

09

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黎潤(rùn)紅、戚文秀

作者簡(jiǎn)介：黎潤(rùn)紅，北京大學(xué)醫(yī)學(xué)人文學(xué)院，助理研究員，研究方向?yàn)獒t(yī)學(xué)史。

侯云德是中國(guó)著名的醫(yī)學(xué)病毒學(xué)家，中國(guó)工程院院士，國(guó)家最高科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)獲得者。

侯云德

圖片來(lái)源：光明網(wǎng)

本文以侯云德院士的2份入黨材料為核心史料，輔以科研論文、獲獎(jiǎng)材料與訪談?dòng)浭觯捎梦谋炯?xì)讀與科學(xué)社會(huì)學(xué)的綜合方法，考察了其入黨信仰如何進(jìn)入科學(xué)生涯的關(guān)鍵選擇。通過(guò)比對(duì)侯云德1956年入黨志愿書(shū)與1980年入黨申請(qǐng)書(shū)及其干擾素研究的發(fā)展路徑發(fā)現(xiàn)，侯云德將學(xué)術(shù)生命與國(guó)家所需緊密相連，以“國(guó)家所需、人民所盼”為宗旨，堅(jiān)持“科研為民”，推進(jìn)成果產(chǎn)業(yè)化，體現(xiàn)出信念堅(jiān)定、報(bào)國(guó)為民、淡泊名利、甘于奉獻(xiàn)的科學(xué)家精神。

本期科技新聞

《科技導(dǎo)報(bào)》創(chuàng)刊于1980年，中國(guó)科協(xié)學(xué)術(shù)會(huì)刊，主要刊登科學(xué)前沿和技術(shù)熱點(diǎn)領(lǐng)域突破性的研究成果、權(quán)威性的科學(xué)評(píng)論、引領(lǐng)性的高端綜述，發(fā)表促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展、完善科技管理、優(yōu)化科研環(huán)境、培育科學(xué)文化、促進(jìn)科技創(chuàng)新和科技成果轉(zhuǎn)化的決策咨詢建議。常設(shè)欄目有院士卷首語(yǔ)、科技新聞、科技評(píng)論、本刊專稿、特色專題、研究論文、政策建議、科技人文等。