在科技飛速發(fā)展的今天，新材料的突破往往成為產(chǎn)業(yè)升級與技術(shù)革命的關(guān)鍵引擎。從智能手機的柔性顯示屏到新能源車的固態(tài)電池，從靶向藥物的智能載體到航空航天的高性能合金，先進材料如同現(xiàn)代工業(yè)的“基因”，決定著終端產(chǎn)品的性能邊界。然而，新材料研發(fā)卻是一條充滿荊棘的漫漫長路。傳統(tǒng)“試錯法”宛如大海撈針，不僅耗費巨大——單個新材料從實驗室走到市場平均需時10-20年，投入數(shù)以億計——而且高度依賴科研人員的經(jīng)驗與直覺，成功率極低。面對近乎無限可能的元素組合與制備條件，人類獨自探索顯得力不從心。
正是在這一背景下，人工智能(AI) 作為一項變革性技術(shù)登上科研舞臺。簡單來說，AI是讓機器模擬人類智能行為——如學習、推理、規(guī)劃——的科學與工程。其核心在于通過算法從海量數(shù)據(jù)中識別模式、總結(jié)規(guī)律，甚至做出預(yù)測。在科研領(lǐng)域，AI正從“輔助工具”升級為“智能伙伴”，它能以遠超人類的速度處理文獻、分析實驗數(shù)據(jù)、設(shè)計實驗方案，并在新材料研發(fā)中用于預(yù)測材料性能、篩選潛在化合物、優(yōu)化合成路徑，從而將科研人員從重復(fù)性勞動中解放出來，聚焦于更富創(chuàng)造性的工作。
日前，中國科學院深圳先進技術(shù)研究院研制出協(xié)同智能體系統(tǒng)(MARS)，并將其用于微膠囊(封裝微球)等多種新材料的創(chuàng)制。這一由中國科學院深圳先進技術(shù)研究院打造的智能系統(tǒng)，巧妙地將多個具備不同專長的AI智能體與多個執(zhí)行具體操作的實驗機器人整合到一個統(tǒng)一、協(xié)同的平臺上。
MARS系統(tǒng)在新材料研發(fā)領(lǐng)域的應(yīng)用，堪稱一場“效率革命”。以研究團隊成功實踐的微膠囊(封裝微球) 創(chuàng)制為例，這類材料在藥物緩釋、化妝品、食品工業(yè)等領(lǐng)域應(yīng)用前景廣闊，但其制備涉及復(fù)雜的配方與工藝參數(shù)優(yōu)化。傳統(tǒng)方法下，科研人員需手動嘗試大量組合，過程繁復(fù)。而MARS系統(tǒng)則能并行高效探索，多個機器人可同時進行不同配方的實驗，極大壓縮研發(fā)周期，同時數(shù)據(jù)驅(qū)動優(yōu)化，AI實時分析每次實驗結(jié)果，自主調(diào)整后續(xù)實驗參數(shù)，智能逼近最優(yōu)解。整個過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)與知識被系統(tǒng)自動學習吸收，使得其科研能力如滾雪球般不斷增強。
這種“AI大腦”指揮“機器人手腳”的協(xié)同模式，標志著材料研發(fā)正從“人力密集型”勞動轉(zhuǎn)向“智能密集型”探索。MARS系統(tǒng)通過標準化接口調(diào)度物理設(shè)備、操控物質(zhì)實體的能力。這種人機協(xié)同的科研新范式，有望將科學家從重復(fù)性勞動中解放出來，為新材料等領(lǐng)域的突破提供高效的智能化解決方案。
相關(guān)研究成果Knowledge-driven autonomous materials research via collaborative multi-agent and robotic system發(fā)表在《物質(zhì)》(Matter)上。
參考來源： 深圳先進技術(shù)研究院
