
前沿新材料的自主研发模式与智能化研发系统
材料基因工程概念的涌现,颠覆性地变革了新材料研发范式。随着深度学习的突破,材料研发进一步经历从材料基因工程向AI+新材料的范式跃迁,由早期的“高通量计算、实验与大数据”三位一体理念,演进为以数据驱动和智能决策为核心的自主闭环系统。这一变革的核心在于,利用生成式AI与大模型在广阔化学空间进行逆向设计与虚拟筛选,通过智能机器人配合自动化设备实现7×24小时不间断的自动合成与表征,数据形成的完整闭环系统,并结合知识提取构建动态更新的材料知识图谱,减少对人类专家经验的依赖。从而彻底打破传统“试错法”的效率瓶颈,凭借高维空间探索能力突破人类经验局限,实现材料性能的变革性提升或发现反常特性新物质。本团队功能陶瓷和超材料为典型对象发展了自主实验与自主计算闭环研发系统。功能陶瓷自主实验平台开发出一系列适用于自主实验,由工业机器人串联功能陶瓷制备与表征各环节的自动化设备完成全流程闭环迭代实验,同时引入融合领域知识的自主反馈机器学习策略,形成融合大数据技术和高通量实验技术的自主实验智能化研发平台。超材料自主计算设计平台,结合深度生成模型、拓扑优化与启发式优化算法等技术,构建端到端的超材料设计框架,形成超材料“变革性性能→功能基元序构”逆向设计范式,实现大规模非周期、多功能复用、极端条件优化等复杂超材料高效研发。
白洋,北京科技大学新材料技术研究院,研究员/博士生导师。国家重点研发计划项目首席科学家,国家杰出青年基金获得者。主要研究方向为材料基因工程、多物理场超材料、铁电功能陶瓷等。作为负责人承担了1项国家重点研发计划项目和多项国家自然科学基金等国家级项目,以及北京市科技计划项目等省部级重点项目。已发表SCI检索论文200余篇;出版英文/中文学术专著5本;获得10余项国家授权发明专利,多项专利获日内瓦国际发明金奖及工信部重大发明等。获教育部自然科学一等奖、二等奖各1项;获第13届中国硅酸盐学会青年科技奖;被评为中国青科协首届最美青年科技工作者。现任中国超材料学会常务理事、中国特种陶瓷学会理事、中国仪表功能材料学会理事、电子元器件关键材料与技术专委会副主任;担任Journal of Advanced Ceramics副主编及Science China: Technological Sciences等文期刊编委。

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