Science China Materials | 深圳先進(jìn)院打造“R@D全鏈智能體”加速超親水涂層開發(fā)
日前,中國科學(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喻學(xué)鋒團(tuán)隊(duì)成功構(gòu)建了融合聚合物大語言模型(PolyLLM)與聚合物機(jī)器學(xué)習(xí)模型(PolyML)的多模型框架,形成R@D全鏈智能體,并將其用于AI驅(qū)動的超親水涂層產(chǎn)品研發(fā)。該成果以"Multi-Model Framework for Intelligent Research and Development of Super-Hydrophilic Coatings"為題在材料科學(xué)領(lǐng)域旗艦期刊?Science China Materials上發(fā)表。喻學(xué)鋒、楊帆、馬會娟為論文共同通訊作者,吳列、付詩宇、李玉堂為論文共同第一作者。深圳先進(jìn)院為第一完成單位。
在聚合物研究階段,PolyLLM依托兩階段監(jiān)督微調(diào),深度整合化學(xué)工具調(diào)用能力與領(lǐng)域?qū)I(yè)知識,系統(tǒng)篩選出大量親水單體并生成多樣化的聚合物結(jié)構(gòu);PolyML則基于XGBoost算法與SHAP可解釋性分析,精準(zhǔn)預(yù)測聚合物性能并量化關(guān)鍵分子特征貢獻(xiàn),從中高通量篩選出性能優(yōu)異的聚合物結(jié)構(gòu)。在涂層開發(fā)階段,PolyLLM指導(dǎo)聚合物的規(guī)?;铣?,優(yōu)化單體配比與反應(yīng)參數(shù);PolyML則用于涂層配方與固化工藝的精準(zhǔn)優(yōu)化,形成從性能預(yù)測到實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的閉環(huán)迭代。PolyLLM與PolyML深度協(xié)同,攻克了超親水防霧涂層研究和開發(fā)(R@D)兩大階段面臨的難題。二者協(xié)同配合實(shí)現(xiàn)了從聚合物源頭設(shè)計(jì)到終端涂層工藝優(yōu)化的全鏈條智能化,將傳統(tǒng)研發(fā)中繁瑣的“試錯(cuò)”過程轉(zhuǎn)化為可計(jì)算、可預(yù)測、標(biāo)準(zhǔn)化的智能流程,極大加速了涂層研發(fā)。
依托上述技術(shù),喻學(xué)鋒、楊帆團(tuán)隊(duì)已快速構(gòu)建從材料設(shè)計(jì)、性能預(yù)測到涂層工藝優(yōu)化的完整智能研發(fā)體系,并形成多項(xiàng)涂層技術(shù)和產(chǎn)品,已獲得10多項(xiàng)發(fā)明專利授權(quán)。相關(guān)技術(shù)已在高端光學(xué)系統(tǒng)、電子設(shè)備界面防護(hù)、精密傳感器件、AR/VR光學(xué)模組、幕墻系統(tǒng)等場景進(jìn)行驗(yàn)證,在復(fù)雜溫濕度環(huán)境下可有效抑制界面凝露對系統(tǒng)性能的影響,提升光學(xué)路徑穩(wěn)定性與長期可靠性。團(tuán)隊(duì)與華凱體育合作,構(gòu)建了面向游泳眼鏡產(chǎn)品的全新光固化涂層技術(shù)體系,成功開發(fā)了百次循環(huán)無霧的先進(jìn)光學(xué)涂層,性能5倍于防霧涂層行業(yè)龍頭美國公司競品,產(chǎn)品已應(yīng)用于全球知名運(yùn)動品牌。
這一R@D全鏈智能體的應(yīng)用,標(biāo)志著智能體技術(shù)在功能材料領(lǐng)域的重要突破。它超越了傳統(tǒng)機(jī)器學(xué)習(xí)依賴標(biāo)注數(shù)據(jù)與生成能力有限的局限,也彌補(bǔ)了純大語言模型在定量預(yù)測與構(gòu)效分析方面的短板,實(shí)現(xiàn)了生成式智能與預(yù)測性智能的深度融合,為功能材料從實(shí)驗(yàn)室到產(chǎn)業(yè)化的全鏈條智能化提供了可擴(kuò)展的通用范式。

圖1 R@D全鏈智能體驅(qū)動的超親水涂層研發(fā)

圖2研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)的防霧涂層產(chǎn)品
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