今年諾貝爾獎(jiǎng)高度認(rèn)可人工智能對(duì)科技創(chuàng)新的巨大推動(dòng)作用。諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)和化學(xué)獎(jiǎng)均授予與AI領(lǐng)域相關(guān)的科學(xué)家，進(jìn)一步認(rèn)證AI在現(xiàn)代科研中的不可或缺。香港嶺南大學(xué)跨學(xué)科學(xué)院肖航教授和陳曦教授團(tuán)隊(duì)也是將先進(jìn)人工智能技術(shù)應(yīng)用於新材料預(yù)測的重要推動(dòng)力量。
陳曦教授團(tuán)隊(duì)在該領(lǐng)域先後取得一系列成果，預(yù)測包括新型二維材料、低溫室效應(yīng)影響材料、催化劑、二氧化碳捕集材料、OLED材料、熱電材料、固態(tài)電解質(zhì)和電極等新材料，受到了學(xué)界的廣泛關(guān)注。
今年8月，肖航和陳曦帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)推出新材料設(shè)計(jì)的革命性工具M(jìn)atterGPT，專門用於設(shè)計(jì)具有特定性質(zhì)新材料的大語言模型，以解決固態(tài)材料逆向設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵難題。
MatterGPT基於先進(jìn)的GPT2語言模型，結(jié)合嶺大團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新提出的「晶體語言」SLICES（簡化線輸入晶體編碼系統(tǒng)），實(shí)現(xiàn)了從目標(biāo)性能反推晶體結(jié)構(gòu)的突破。SLICES是首個(gè)可逆且不變的晶體表示法，能夠能夠?qū)w結(jié)構(gòu)進(jìn)行編碼和解碼，精準(zhǔn)捕捉材料的本質(zhì)特徵。SLICES克服了傳統(tǒng)晶體結(jié)構(gòu)表示法的局限，使得MatterGPT能夠像AlphaFold2從氨基酸序列預(yù)測蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)一樣，從目標(biāo)性能反推晶體結(jié)構(gòu)，在材料結(jié)構(gòu)-性能空間中精準(zhǔn)構(gòu)建出具有特定性質(zhì)的新材料。通過這一工具，研究人員可以在廣闊的化學(xué)空間中高效地設(shè)計(jì)出符合特定需求的新材料，大幅提升設(shè)計(jì)效率。
自發(fā)布以來，MatterGPT作為開源大語言模型，已經(jīng)在材料科學(xué)界引發(fā)高度關(guān)注。與傳統(tǒng)的正向設(shè)計(jì)方法（如高通量篩選和晶體結(jié)構(gòu)預(yù)測）相比，MatterGPT展現(xiàn)出顯著優(yōu)勢。它能夠精準(zhǔn)地生成具有特定帶隙和形成能的新材料，大幅提高了新材料設(shè)計(jì)的精準(zhǔn)度和效率。
嶺大表示，MatterGPT的發(fā)布是新材料設(shè)計(jì)領(lǐng)域的里程碑，有望為多個(gè)關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域帶來突破性進(jìn)展，包括應(yīng)對(duì)氣候變化、實(shí)現(xiàn)碳中和、推進(jìn)儲(chǔ)能系統(tǒng)開發(fā)、以及推動(dòng)電子和半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展。
陳曦表示：「我們的研究成果不僅獲得了學(xué)界的廣泛認(rèn)可，還已經(jīng)在多個(gè)行業(yè)得到了實(shí)際應(yīng)用。已有公司利用我們的新材料預(yù)測平臺(tái)加速OLED材料研發(fā)。在碳中和領(lǐng)域，我們的方法已經(jīng)被用於加速儲(chǔ)能和二氧化碳捕集材料的開發(fā)?！?/p>
秉持開放科學(xué)的理念，嶺大已將MatterGPT和SLICES作為開源項(xiàng)目發(fā)布，旨在促進(jìn)全球科研協(xié)作。肖航和陳曦闡述他們的願(yuàn)景：「我們正在構(gòu)建一個(gè)從晶體語言到材料大模型，再到新型功能材料定向設(shè)計(jì)的完整創(chuàng)新鏈，打造一個(gè)開放協(xié)作的AI材料科學(xué)生態(tài)系統(tǒng)。通過開源SLICES和MatterGPT平臺(tái)，我們邀請(qǐng)全球科學(xué)家共同使用和完善這些工具，加速功能材料的創(chuàng)新與發(fā)展。」（記者 楊琪）
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