2026-01-17

人工智能驱动的新材料研发：发展现状、全球格局及未来展望

材料是人类认识自然、改造自然的物质媒介，是推动人类文明演进的物质密码。从石器时代迈向青铜器时代，再到铁器时代、工业时代，人类文明历史的每一次关键性跃升、都与“新材料”的发现、发明及应用密不可分。材料的创新从物质根基上推动生产力实现跨越式爆发，进而推动生产关系的变革与社会结构的深层重塑。如今，从信息处理与传递，到能源转换与存储，再到医疗健康、交通运输、国防军事和绿色可持续发展等方面，新材料技术几乎支撑着人类社会几乎所有领域的科技进步，新材料产业已经成为国家战略性、基础性产业，也成为全球技术竞争的关键领域之一。

“一代材料、一代技术、一代产业”，新材料的突破往往引领一整个产业的变革与发展，但一种新材料从概念提出到真正量产应用往往需要十年乃至二十年的时间。在全球科技竞争日趋激烈的今天，这种低效率模式已经难以为继。进入21世纪，随着高通量计算、材料基因组等技术的快速发展，新材料研发已经从传统“经验试错（实验驱动）”的研究范式，逐渐过渡到“计算模拟（计算驱动）”+“大数据/基因组（数据驱动）”的研究范式，新材料的研发速度已经实现了大幅提升。然而，材料大数据具有空间多尺度（微观一介观一宏观）、时间多维度（制备-服役-失效）、高维数据关联非线性等特点，随着材料大数据的持续爆发增长、材料体系的复杂度日益提高，采用上述研发范式开发新材料面临着效率和质量逐渐不足的困境。

近年来，人工智能（人工智能）技术持续实现突破性演进，其在高维数据空间解析、非线性关联挖掘上展现出突出优势，为新材料研发注入革命性动力。随着计算能力的指数增长、多源材料数据（实验+模拟）、先进机器学习（Machine Learning，ML）算法的发展，Al与材料学（Materials Science and Engineering，MSE）不断融合。