英国机构分析材料与AI前沿挑战与机遇
4月,英国数字加速器(Digital Catapult)与“创新英国”(Innovate UK)联合发布《英国站在AI前沿:挑战与机遇》报告[1]。该报告结合与学术界、产业界及政府部门200多名利益相关者的互动交流撰写而成,重点聚焦AI与先进材料交叉领域,明确了英国在该领域的战略优势、当前挑战与发展机遇,为英国将科研优势转化为AI赋能的产业领导力提供了关键指引。报告印证了英国《国家材料创新战略》的结论,明确先进材料是英国将科研优势转化为全球AI赋能产业领导力的关键领域,英国在先进结构材料以及石墨烯、涂层和智能材料领域占据全球领先地位。
1、5项核心障碍。报告指出,当前先进材料领域AI发展面临5项核心障碍:一是材料生命周期中数据碎片化且难以获取,宝贵的“暗数据”被锁在实验记录本和孤立系统中,多源异质数据难以结构化融合,直接制约AI模型高效训练;二是缺乏标准化体系,没有用于编码材料工艺和微观结构的通用“语言”,材料表征缺少统一编码规范,阻碍数据互认与AI高效解析;三是计算资源访问受限,材料模型对高性能计算高度依赖,算力不足直接拖慢实验与模型开发进度;四是验证与基准测试存在差距,缺乏统一评测体系,模型可靠性与泛化能力无法精准衡量,难以科学评估AI模型性能;五是失效数据漏报,经验总结与研究复现受阻,样本覆盖不全导致AI学习偏差,模型实用价值大幅降低。
2、5个关键机遇。报告明确了AI赋能先进材料转型的5个关键机遇:一是采用联邦学习方法,在不损害数据所有权的前提下解锁敏感工业数据,依托分布式训练模式,兼顾数据安全与跨机构数据协同价值的挖掘;二是搭建自动化实验室,通过闭环高通量实验设计,稳定产出AI模型所需的高质量训练数据;三是研发AI工具,借助多模态技术手段,将包括历史记录和实验记录在内的复杂非标准数据转化为AI可识别、可利用的信息;四是构建国家数据基础设施与开放平台,搭建一体化数据共享底座,打通数据壁垒,助力跨机构协同合作;五是推动AI在整个材料价值链中的深度整合,实现材料研发与制造结果的有效联动,贯通全链路数据流转,以AI技术驱动材料研发与制造的高效协同。此外,报告呼吁建立新的跨学科资助模式和职业发展路径,支撑AI与材料科学交叉领域的科研人员开展工作。
(董金鑫)
[1] New Digital Catapult report sets out challenges and opportunities for AI in Advanced Materials. https://www.royce.ac.uk/news/new-digital-catapult-report-sets-out-challenges-and-opportunities-for-ai-in-advanced-materials/