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在你的領域或者專業裏,AI 可以帶來哪些革新與進步?

2020-03-09數位

我自己從事的是材料領域。目前全球正在推進AI在材料領域的套用。

首先材料的開發分為如下階段:發現、開發、最佳化、小試/中試、量產。

1 材料發現。其中開發階段主要是新材料的發現,傳統的材料發現是炒菜式試錯發現方式,基於試錯和研發人員進行試錯發現,但是效率低,時間周期長。隨著電腦技術的發展以及AI技術的發展,加之全球在推動材料基因組計劃,產生了大量的材料數據和材料資料庫。因此AI就可以在材料專家的使用下,用於新材料的發現。我們稱之為材料基因組,相關的研究材料的方式也叫作材料資訊學(material informatics)。當然這裏需要強調的是,mgi(材料基因組計劃)是借鑒的生物基因組或者化學資訊學的技術路線。因為在生物醫藥、計量化學等領域很久之前就把AI套用到分子材料的發現和醫藥的研究中了,主要是研究定量構效關系,即qsar。舉個簡單的例子,AI可以用於發現新材料。傳統的熱電材料發現都集中在元素周期表的六主族附近,但結合AI,你就會發現在二主族附近也有類似的材料。即AI可以實作如下套用:發現新材料,發現已知材料的位置效能。

2 材料開發。材料開發講之前需要明確,材料按照大類分為功能材料和結構材料。功能材料以半導體材料為例,結構材料以鋼鐵為例。功能材料是由元素、官能團或者結構確定其功能。而結構材料卻不僅僅是上述決定因素,需要考慮到對應的工藝參數。那麽在材料開發,即效能預測、成分設計方面,AI可以加速材料的設計或者說基於數據驅動輔助材料設計。比如在鋰電添加劑中可以透過machine learning來擬合一些計算材料學數據供DFT軟體計算。

3 中試與小試。結合AI可以在數據量較少的情況下去做資料探勘,實作描述,診斷,預測等功能。同時AI可以與試驗設計(DOE)結合加速doe的設計,減少實驗次數,降低成本。

4 量產階段。這個時候就是品質管理,失效分析,能耗管理,排程最佳化,先進過程控制等等,這個可以詳細參考工業大數據白皮書,裏面有詳細的介紹。

5 其余和專業工業軟體的融合,比如AI和eda融合,AI和fem融合,AI與cfd融合。

各種例子數不勝數