中投顧問重磅推出"產(chǎn)業(yè)大腦"系列產(chǎn)品，高效賦能產(chǎn)業(yè)投資及產(chǎn)業(yè)發(fā)展各種工作場景，歡迎試用體驗！ | ||||
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中投網(wǎng)2024-11-25 08:26 來源：中投網(wǎng)
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一、AI材料科學(xué)發(fā)展綜合現(xiàn)狀
隨著新一代信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，人工智能（AI）技術(shù)在材料科學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛，推動了AI材料科學(xué)的快速發(fā)展。中國作為全球最大的材料制造及消費國之一，在新材料產(chǎn)業(yè)上展現(xiàn)出強勁的增長潛力。據(jù)工信部數(shù)據(jù)，預(yù)計到2025年，中國新材料產(chǎn)業(yè)將達到10萬億市場規(guī)模，復(fù)合增長率為13.5%。AI技術(shù)對材料科學(xué)的賦能作用顯著，AI材料科學(xué)市場的增長率預(yù)計將達到36.76%。
AI技術(shù)通過強大的數(shù)據(jù)分析能力和機器學(xué)習(xí)算法，為材料研發(fā)帶來了革命性的變化。它能夠自動篩選并優(yōu)先測試最具有潛力的化合物，極大地簡化了材料科學(xué)家在數(shù)據(jù)分析、文獻查閱和實驗驗證等方面的工作負擔(dān)。例如，美國國家標準與技術(shù)研究所（NIST）開發(fā)的CAMEO AI算法，能夠自主發(fā)現(xiàn)潛在的實用新材料，極大地縮短了新材料從理論到實際應(yīng)用的時間。
二、“AI+新材料”產(chǎn)業(yè)融合模式
中投顧問產(chǎn)業(yè)研究院分析，“AI+新材料”產(chǎn)業(yè)的融合模式主要體現(xiàn)在以下幾個方面：
智能研發(fā)：AI技術(shù)通過分析大量數(shù)據(jù)，能夠快速識別新材料的潛在特性和結(jié)構(gòu)，從而加速新材料的研發(fā)過程。例如，利用機器學(xué)習(xí)和數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，AI可以從海量數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)分子結(jié)構(gòu)和屬性之間的相互關(guān)系，為材料設(shè)計提供指導(dǎo)。
智能制造：AI技術(shù)在制造過程中的應(yīng)用，可以優(yōu)化生產(chǎn)流程，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。例如，在半導(dǎo)體制造過程中，AI技術(shù)可以優(yōu)化生產(chǎn)流程，提高良率。
產(chǎn)業(yè)協(xié)同：AI技術(shù)能夠促進新材料產(chǎn)業(yè)與其他產(chǎn)業(yè)的協(xié)同發(fā)展，如與大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)相結(jié)合，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)鏈的智能化。
二、融合模式與案例分析
案例一：材料基因組計劃（MGI）
美國率先推出的“材料基因組計劃”（MGI），旨在通過結(jié)合高通量計算、大數(shù)據(jù)和人工智能等技術(shù)，縮短材料研發(fā)周期并降低成本至少50%。這一計劃不僅在美國國內(nèi)取得了顯著成效，還激發(fā)了全球范圍內(nèi)的材料研發(fā)創(chuàng)新熱潮。中國緊跟全球趨勢，于2015年啟動了《材料基因工程關(guān)鍵技術(shù)與支撐平臺重點專項實施方案》，推動了材料基因工程的基礎(chǔ)理論、關(guān)鍵技術(shù)、裝備以及驗證性示范應(yīng)用的研究。
案例二：CAMEO AI算法
CAMEO AI算法是一個能夠自主發(fā)現(xiàn)新材料的系統(tǒng)。它通過分析大量的化學(xué)數(shù)據(jù)，識別出可能具有所需特性的新化合物。這一技術(shù)的應(yīng)用不僅加速了新材料的發(fā)現(xiàn)，還為解決技術(shù)挑戰(zhàn)提供了新的可能性。
案例三：上海新材料計算研發(fā)中心
上海新材料計算研發(fā)中心通過建設(shè)高通量、高自動化實驗室，助力從事上海新材料研發(fā)的科研院所生成大量實驗數(shù)據(jù)，形成新材料研究的數(shù)據(jù)庫，提高實驗效率。這一創(chuàng)新平臺的建設(shè)，推動了AI技術(shù)在新材料研發(fā)中的深度應(yīng)用。
三、融合過程中的挑戰(zhàn)與機遇
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技術(shù)瓶頸：AI技術(shù)在材料產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用仍處于初級階段，面臨算法優(yōu)化、數(shù)據(jù)獲取等挑戰(zhàn)。
人才短缺：AI與新材料領(lǐng)域的結(jié)合需要跨學(xué)科、跨領(lǐng)域的專業(yè)人才，目前市場上此類人才較為短缺。
投資不足：新材料產(chǎn)業(yè)智能化升級需要大量資金投入，目前我國企業(yè)投資力度不足。
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1、政策支持：政府出臺了一系列促進AI和新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展的政策措施，為產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供了有力保障。
2、市場需求：隨著新能源、軍工、生物制藥等領(lǐng)域的快速發(fā)展，對新材料的需求日益增加，為AI材料科學(xué)提供了廣闊的市場空間。
3、技術(shù)創(chuàng)新：AI技術(shù)的不斷創(chuàng)新和進步，為新材料產(chǎn)業(yè)的智能化升級提供了有力支撐。
四、AI+新材料產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新模式
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開放式創(chuàng)新模式強調(diào)通過跨界合作、資源共享等方式，推動AI與新材料產(chǎn)業(yè)的深度融合。例如，搭建新材料企業(yè)與人工智能企業(yè)的鏈接平臺，加快AI深度賦能企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型。通過舉辦專業(yè)論壇、建設(shè)示范場景等方式，推動AI技術(shù)企業(yè)與新材料企業(yè)的合作交流。
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協(xié)同創(chuàng)新模式強調(diào)政府、高校、企業(yè)等多方力量的協(xié)同合作，共同推動AI材料科學(xué)的創(chuàng)新發(fā)展。例如，建設(shè)新材料計算研發(fā)中心、推動產(chǎn)學(xué)研用高效協(xié)同創(chuàng)新等舉措，有助于提升新材料和新工藝技術(shù)的研發(fā)、應(yīng)用水平和效率。
中投顧問產(chǎn)業(yè)研究院認為，AI材料科學(xué)的發(fā)展正處于快速上升期，與新材料產(chǎn)業(yè)的融合模式不斷創(chuàng)新和完善。面對挑戰(zhàn)和機遇并存的局面，需要各方共同努力，推動AI與新材料產(chǎn)業(yè)的深度融合和創(chuàng)新發(fā)展。
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