陶瓷材料的研发像是一门烧菜的艺术,把各种原料调配、球磨、压片、烧结等等工艺加起来,还要让最后的成品性状符合预期,这可不容易。即便像中国科学院上海硅酸盐研究所这样的"国家队"动手,每更新一代产品,大概也得花个15年时间。最近,硅酸盐所副研究员冉念利用一个叫材料智能创制系统的东西,只用了40次自动化实验,就找到了原本得试1万次才可能凑出来的原料配比和工艺参数。效率一下子就提升了99.6%,还把材料稳定性做到了极致,测试1000多小时性能都没怎么衰减。 从两年前开始,硅酸盐所就开始布局陶瓷研制智能化了。介质陶瓷、压电陶瓷这些课题组纷纷响应,都给自己搭了个AI实验室。现在这事儿算是看到效果了。他们的底气在于有一大堆"老数据":超20万条材料科学数据、1000万篇文献资料、150万个专利资料。靠着这些家底喂给大模型,他们就把"AI+制造"的先机给抢了。 虽然是靠着超20万条材料科学数据、1000万篇文献资料、150万个专利资料训练出来的MatMind大模型在支撑,但做陶瓷也不全是让人省心的。比如要做高温压电陶瓷这种东西,得能耐住500℃以上的高温环境还得稳当。做一片指甲盖大的片子得经过20多道工序,工艺一改整个性能就可能跟着变。 研究员周志勇说这就好比烧了20年的菜突然要搞AI升级,真是不小的挑战。以前的论文里有80%都是在研究配方,跟工艺相关的文章少得可怜。"没有数据只能自己动手造",周志勇带着团队开始收拾那些不同厂商、不同接口的仪器(他管这些仪器叫"锅碗瓢盆")。 他给每台设备都贴了个二维码,做实验前扫一扫就能把数据输进去。"先把数据捞出来再说。"他说。一边用"万国牌"设备攒数据,一边还跟某国产设备公司搞合作。经过两年多反复打磨以后,终于把统一接口的工艺和测试设备给改造好了。新的2.0自动实验室马上就要启用了。 到时候实验室里的机器人就能搞定所有操作了。"这次我们能在今年年底把2.0实验室装备调试完毕。"周志勇说的分秒必争其实是因为他觉得这轮制造业"AI+"升级留给大家的时间窗口就那么几年。 为啥市面上的成熟机器人工作站也能做粉末称重、液体搅拌这些活儿呢?那是因为硅酸盐所研究的东西叫固体材料(陶瓷)。跟液体实验比起来,研磨固体球磨珠、分离挂料这些活儿复杂程度得乘以十倍不止。 硅酸盐所研究员刘建军团队的AI实验室已经投入运行了。这个70多平米的空间里放着17台自动化设备(有一套机器人系统),能帮着搞功能陶瓷、能源材料的制备和表征。只需要终端智能体下一道命令,这台机器人就能按照配方比例自己算下料重量(精度能到0.1毫克)。 冉念说以前找新材料就像大海捞针试个千百回都不一定有好结果。现在智能体会先给出建议再结合人的经验来弄效率大大提高了。除了先一步找到全局最优解之外,"AI+制造"还能帮着解理论难题(跨尺度建模、多尺度结构的构效关系)。 又一个为期5年的"AI+无机材料"科技规划已经开始了(计划投入2亿元)。硅酸盐所打算建设好材料智能创智系统加速新材料研发进程(把握住这次关键升级期)。