時(shí)間:2026-01-13 來源:
在科學(xué)實(shí)驗(yàn)室與工廠生產(chǎn)線之間,橫亙著一片被稱為“死亡之谷”的廣闊地帶。尤其是對于研發(fā)周期長、風(fēng)險(xiǎn)高的前沿材料而言,從樣品到產(chǎn)品的奮力一躍,始終是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)突破的關(guān)鍵。

日前,工業(yè)和信息化部召開制造業(yè)中試創(chuàng)新發(fā)展座談會,由武漢中科先進(jìn)技術(shù)研究院(以下簡稱武漢中科先進(jìn)院)運(yùn)營的先進(jìn)功能材料中試平臺成功入選首批國家級制造業(yè)中試平臺,成為全國僅21家、前沿材料領(lǐng)域僅2家的入選平臺之一。
“我們一直堅(jiān)持做‘難而正確的事’?!敝袊茖W(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院(以下簡稱深圳先進(jìn)院)材料人工智能研究中心主任、武漢中科先進(jìn)院院長喻學(xué)鋒告訴《中國科學(xué)報(bào)》,“打造中試平臺就是這樣一件事。難,但必須做。”
啃下“硬骨頭”的“初心”
先進(jìn)功能材料中試平臺的誕生,源于一個(gè)尖銳的現(xiàn)實(shí)矛盾。
“我國材料領(lǐng)域的論文和專利數(shù)量早已位居全球前列,并不缺乏原始創(chuàng)新能力,但對中試技術(shù)和平臺的投入長期不足,導(dǎo)致成果轉(zhuǎn)化效率偏低。這在很大程度上限制了材料產(chǎn)業(yè)的整體發(fā)展?!蔽錆h中科先進(jìn)院中試工程技術(shù)研發(fā)中心副主任劉天時(shí)告訴《中國科學(xué)報(bào)》。
劉天時(shí)介紹,打通中試環(huán)節(jié)既需要科學(xué)家對材料機(jī)理的深刻理解,又需要工程師具備豐富的產(chǎn)業(yè)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn);既需要投入巨額資金購置和運(yùn)行專用設(shè)備,又需要漫長的周期進(jìn)行工藝驗(yàn)證與優(yōu)化,是一塊投入大、見效慢的“硬骨頭”。
2019年,深圳先進(jìn)院與武漢經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)聯(lián)合共建武漢中科先進(jìn)院,聚焦新材料研發(fā)與中試工程技術(shù)創(chuàng)新。
武漢中科先進(jìn)院的“初心”就是為實(shí)驗(yàn)室和企業(yè)搭建一座專業(yè)化、高效率的橋梁,啃下“硬骨頭”。
目前,武漢中科先進(jìn)院團(tuán)隊(duì)致力于將高校和科研院所的早期實(shí)驗(yàn)室成果,通過工程化開發(fā)和放大試驗(yàn),轉(zhuǎn)化為企業(yè)可直接用于規(guī)?;a(chǎn)的成熟工藝包及技術(shù)方案,真正貫通科技成果產(chǎn)業(yè)化的“最后一公里”。
據(jù)介紹,武漢中科先進(jìn)院中試平臺提供的是一站式、“交鑰匙”的解決方案,涵蓋從工藝研發(fā)、裝備選型到產(chǎn)線設(shè)計(jì)的全鏈條服務(wù)?!拔覀兘桓兜慕K極產(chǎn)品往往不是單一技術(shù),而是一條完整的、可穩(wěn)定運(yùn)行的生產(chǎn)線。”喻學(xué)鋒介紹。
為確保中試成果的產(chǎn)業(yè)適用性,武漢中科先進(jìn)院建立了嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膬?nèi)部評價(jià)體系。所有項(xiàng)目結(jié)項(xiàng)都必須獲得客戶蓋章簽字的驗(yàn)收單,并與科研人員的績效直接掛鉤。在武漢中科先進(jìn)院,“應(yīng)用導(dǎo)向”不是一句空話,而是實(shí)實(shí)在在的考核標(biāo)準(zhǔn)。
“知行合一”的研發(fā)閉環(huán)
走進(jìn)武漢中科先進(jìn)院的中試基地,一條條中試生產(chǎn)線高速運(yùn)轉(zhuǎn),轟鳴聲此起彼伏,技術(shù)團(tuán)隊(duì)正在人工智能(AI)智能體的輔助下,緊鑼密鼓開展試驗(yàn)。
“我們將平臺運(yùn)行邏輯總結(jié)為‘AI搭臺,中試唱戲’。” 喻學(xué)鋒介紹,中試的核心競爭力在于效率——平臺必須比企業(yè)自研做得更快、更好,企業(yè)才愿意買單。
基于此,武漢中科先進(jìn)院自主研發(fā)了材料AI創(chuàng)制技術(shù),構(gòu)建了可實(shí)現(xiàn)“性質(zhì)-結(jié)構(gòu)-工藝”多維預(yù)測的材料創(chuàng)制大模型和材料中試智能體等,逐步推進(jìn)AI驅(qū)動(dòng)的新材料研發(fā)、中試及成果轉(zhuǎn)化服務(wù)新模式。
AI不僅能進(jìn)行材料性能預(yù)測與配方理性設(shè)計(jì),而且可以結(jié)合自動(dòng)化設(shè)備,完成實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證與工藝優(yōu)化,形成“知行合一”的研發(fā)閉環(huán)。
智能體通過海量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和獨(dú)有的中試數(shù)據(jù)進(jìn)行訓(xùn)練,能夠像經(jīng)驗(yàn)豐富的工程師一樣進(jìn)行推理,流暢地調(diào)用各種專業(yè)工具,完成從原料篩選、配方設(shè)計(jì)到工藝流程規(guī)劃的復(fù)雜工作流。
例如,在微膠囊配方參數(shù)龐雜的產(chǎn)品開發(fā)中,智能體可以高效設(shè)計(jì)出最優(yōu)的工藝方案,用同一套中試設(shè)備平臺,快速制備出磁性顯示微膠囊、相變微膠囊、滅火微膠囊等多種功能迥異的產(chǎn)品。
這種AI深度賦能的結(jié)果是效率的極大提升,使新材料的中試驗(yàn)證效率較傳統(tǒng)方法提升數(shù)倍,新材料從被發(fā)現(xiàn)到推向應(yīng)用的周期被大幅縮短。
材料轉(zhuǎn)化的新模式
武漢中科先進(jìn)院中試平臺的一個(gè)創(chuàng)新點(diǎn)在于其開創(chuàng)的“CRDO”研發(fā)服務(wù)模式。該模式借鑒了生物醫(yī)藥領(lǐng)域的CRO(合同研發(fā)組織)模式,但針對材料產(chǎn)業(yè)特點(diǎn)突出了“D”(設(shè)計(jì)),強(qiáng)調(diào)最終產(chǎn)出的是可直接部署的生產(chǎn)線工藝包乃至整線設(shè)計(jì)。
這種模式集委托開發(fā)、技術(shù)轉(zhuǎn)讓/許可、檢測評價(jià)、產(chǎn)業(yè)育成于一體,突破了以往單一技術(shù)轉(zhuǎn)讓的局限。
目前,武漢中科先進(jìn)院已建成超過1萬平方米的中試載體,布局了電池材料、微膠囊、氣凝膠、有機(jī)硅等11條智能化中試產(chǎn)線,并配備了具備中國計(jì)量認(rèn)證(CMA)資質(zhì)的電池材料檢測評價(jià)中心,累計(jì)服務(wù)東風(fēng)、華為、湖北興發(fā)等70多家企事業(yè)單位,推動(dòng)33項(xiàng)創(chuàng)新成果成功轉(zhuǎn)化,為合作企業(yè)帶來新增產(chǎn)值超過70億元。
一支由“知名科學(xué)家+卓越工程師”構(gòu)成的200余人多學(xué)科交叉團(tuán)隊(duì)協(xié)作,累計(jì)開發(fā)了60余項(xiàng)核心應(yīng)用技術(shù),形成了超過200項(xiàng)高水平專利。
喻學(xué)鋒表示,未來他和團(tuán)隊(duì)將繼續(xù)深化AI與材料創(chuàng)制的融合,貫通新材料“智能設(shè)計(jì)-智能制備-智能驗(yàn)證-智能生產(chǎn)”的全過程,助力更多科技成果在產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化的“死亡之谷”中成功突圍。