先进材料是半导体、制造、能源等关键产业的基础,也决定了我们日常所用产品的质量。然而,材料研发宛如“大海捞针”,必须经过耗时耗力的漫长反复测试,研发周期往往长达数年。

为突破这一瓶颈,我国推出“材料加速研究与创投启动平台”(Materials Accelerator for Research and Venture Enterprise Launchpad,简称MARVEL-AI),并在新加坡科技研究局(A*STAR)设立全新的人工智能自动化实验室。

实验室把AI预测与自动化流程相结合,要将材料研发时间从数年大幅缩短至几个月,更有效地为我国的半导体、电动汽车以及航空航天等领域,提供更先进、性能更好的材料。

传统上,识别或设计出有潜力的材料主要靠人工。科学家面对无数种可能的材料组合,往往只能逐一测试,摸索推进。

MARVEL-AI则运用AI技术,通过分析海量数据和文献,直接识别出极具潜力的候选材料,并为接下来的实验指明方向,可大幅减少人工试错的盲目性。

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此外,在传统的研发流程中,材料合成后还需经过多轮耗时的手动验证。反观新实验室,它配备的自动化流程不仅可以快速、并行地制造和测试大量样品,还能实现24小时无人值守的高效连续运行。

实验室中的Qubot机器每天能够处理约200个样本,速度比传统手工实验快约100倍,帮助科学家从海量可能的组合中快速找到有前景的合成路径。(蔡家增摄)
实验室中的Qubot机器每天能够处理约200个样本,速度比传统手工实验快约100倍,帮助科学家从海量可能的组合中快速找到有前景的合成路径。(蔡家增摄)

新科研材料研究与工程研究院院长罗俊贤教授指出,传统的材料创新面对的核心难题之一是如何实现规模化,人工智能可解决这方面的问题。“将一种材料从克级放大到千克级其实并不简单......但利用人工智能和数据分析,能够建立以前不容易识别的联系或推论,并尝试放大规模。”

新实验室已成功开发一种用新型复合材料制造、用于汽车的储氢罐原型。这个研发由人工智能驱动,整个过程从三四年,缩短到短短九个月。此外,这个原型不仅重量减轻了一半,耐用性更提升了四倍。 

新科工程(ST Engineering)是MARVEL-AI的合作伙伴之一。集团首席战略及可持续发展官兼新业务总裁陈慧玲以航空航天领域为例指出,如今许多飞机部件都使用特种金属合金,包括发动机、用于结构框架的支架和座椅轨道。

她说,寻找替代金属合金对未来的航空航天领域非常重要。例如,研发出越来越轻的合金材料意味着有望大幅提升飞机的燃油效率。

“寻找不同合金成分从来都不是可以一蹴而就的过程。因此我们希望,此次与MARVEL-AI的合作可以使我们更高效地开展工作。”

副总理兼能源贸工部长(贸易)颜金勇于星期二(10月27日)揭幕的“2026年新加坡科技创新周”(SWITCH 2026)上宣布MARVEL-AI成立。项目在“研究、创新与企业2030”(RIE2030)计划下获得1亿5000万元的资金支持,由新科研牵头,获得能源贸工部、新加坡企业发展局、经济发展局及国立研究基金会的联合支持。