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中新網(wǎng)上海3月9日電(記者 許婧)記者3月9日從華東理工大學獲悉，由該校林嘉平教授團隊開發(fā)的AI plus高分子軟件平臺在滬誕生。這也是國內(nèi)首個高分子材料基因組研發(fā)平臺。
人工智能(AI)正以更加接地氣的對話方式走進人們生活，并成為社交媒體的熱點話題。而在高性能高分子及復合材料產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，AI plus高分子軟件平臺堪稱高分子版的ChatGPT。
在航天航空領(lǐng)域，先進樹脂基復合材料獲得越來越廣泛的應用。近年來，碳纖維在國家重點支持下已取得突破，然而匹配高性能碳纖維的基體樹脂發(fā)展緩慢，成為制約先進裝備發(fā)展的關(guān)鍵瓶頸，亟需解決先進樹脂基復合材料的高強度、耐高溫、輕質(zhì)化和功能化等難以兼具的難題。
在林嘉平看來，開展以大數(shù)據(jù)技術(shù)為驅(qū)動、以AI為核心的高分子材料基因工程研究，可為解決這些難題提供有效手段，加速新材料的研發(fā)步伐。“我們建立的這個平臺，通過對高分子材料研發(fā)中的結(jié)構(gòu)性能進行數(shù)據(jù)挖掘，并集成機器學習性能預測、結(jié)構(gòu)設(shè)計、配方及工藝參數(shù)優(yōu)化等功能，加速高性能高分子的研發(fā)，推動大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)為復合材料用高性能樹脂產(chǎn)業(yè)賦能。”
通過團隊的現(xiàn)場演示，記者看到，用戶在使用AI plus高分子軟件平臺進行高分子材料性能預測功能時，只需要通過點擊“繪制結(jié)構(gòu)”，分別將所繪制的環(huán)氧樹脂和固化劑轉(zhuǎn)化的字符串輸入到對應的輸入框中，再通過點擊“開始預測”，短短幾秒，頁面就會返回后臺計算出來的環(huán)氧樹脂性能預測數(shù)據(jù)。這種虛擬設(shè)計、高通量預測的方法將大大提高其研發(fā)效率。
自2011年，材料基因組工程被正式提出后，已成為目前材料研究前沿領(lǐng)域的重要方法論，新材料的研發(fā)也從科學家的經(jīng)驗“試錯”時代跨入“智能制造”時代。林嘉平帶領(lǐng)團隊聯(lián)合復合材料界著名高校和科研院所，在國內(nèi)率先開展了高分子材料基因工程研究，并取得了系列成果?；蚪M合及篩選是材料基因工程的核心，團隊目前已建立了針對耐高溫樹脂設(shè)計的高分子材料基因組新方法。運用該方法，團隊研制了系列先進復合材料基體樹脂。相關(guān)新型樹脂已由多家航空航天院所開展復合材料及構(gòu)件性能評價，解決了國家在高性能高分子領(lǐng)域的亟需。
事實上，AI plus高分子軟件平臺的誕生，是AI和數(shù)字化技術(shù)同高分子交叉領(lǐng)域的重要成果。而數(shù)據(jù)庫，則是材料基因工程的基石。“我們這個平臺相當于一個‘高分子虛擬實驗室’”。林嘉平教授團隊成員、華東理工大學特聘副研究員高梁介紹說，目前團隊已建成了國內(nèi)首個樹脂結(jié)構(gòu)性能數(shù)據(jù)庫和基團間化學反應數(shù)據(jù)庫，包含3萬多種高分子的將近15萬條性能數(shù)據(jù)、58516種基元反應模板的近140萬條化學反應數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)主要依靠過去三年尤其是疫情期間團隊數(shù)十名研究生和本科生整理錄入，在培養(yǎng)學生文獻閱讀和科研素養(yǎng)的同時，以一條條規(guī)范存儲的數(shù)據(jù)搭建起國內(nèi)首個高分子專用數(shù)據(jù)庫，成為科研育人的新實踐。
基于數(shù)據(jù)庫，團隊創(chuàng)建了面向高分子十余種性能的機器學習預測模型，并構(gòu)建了高分子材料基因組研發(fā)平臺，具備數(shù)據(jù)檢索、性能預測、配方優(yōu)化等多個功能。目前，該平臺已在上海華誼集團樹脂廠、上海航天八院、晉飛碳纖科技和金山石化院等企業(yè)試用，將擇機向社會公開使用。
“希望同相關(guān)團隊和企業(yè)開展更加深入的合作。”林嘉平表示，面向新一代先進復合材料基體樹脂中的結(jié)構(gòu)設(shè)計難題，團隊將推進AI plus高分子研究范式向產(chǎn)業(yè)全鏈條發(fā)展，努力抓住當前數(shù)字化和人工智能對新材料產(chǎn)業(yè)的變革契機，以更快效率、更低成本研制出高性能高分子及其復合材料，實現(xiàn)高性能材料的原始創(chuàng)新和智能制造。
