近日，我校材料科學(xué)與工程學(xué)院林嘉平教授團(tuán)隊(duì)受邀在美國(guó)化學(xué)會(huì)頂級(jí)期刊Accounts of Materials Research上發(fā)表題為“Machine Learning-Assisted Design of Advanced Polymeric Materials”的綜述。由于該綜述具有重要科學(xué)價(jià)值和引領(lǐng)性，入選美國(guó)化學(xué)會(huì)的ACS Editors' Choice欄目進(jìn)行亮點(diǎn)報(bào)道。我校材料學(xué)院高梁副教授為第一作者，林嘉平教授為通訊作者。該綜述系統(tǒng)梳理了應(yīng)用機(jī)器學(xué)習(xí)、數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)等人工智能新范式開展先進(jìn)高分子材料設(shè)計(jì)的研究思路和方法，綜述了我校林嘉平教授團(tuán)隊(duì)近年來(lái)的代表性工作，并總結(jié)了應(yīng)用新范式進(jìn)行高分子材料研究所面臨的挑戰(zhàn)，提出了可能的解決路徑和未來(lái)發(fā)展方向。

據(jù)悉，該綜述所入選的ACS Editors' Choice欄目是由美國(guó)化學(xué)會(huì)遍布全球的期刊編輯從其70余本期刊中遴選出最具重大科學(xué)意義的論文，每日遴選1篇論文在ACS網(wǎng)站首頁(yè)進(jìn)行頭條報(bào)道。每年美國(guó)化學(xué)會(huì)的4萬(wàn)余篇論文入選ACS Editors' Choice的比例低于1%。

進(jìn)入21世紀(jì)，大數(shù)據(jù)科學(xué)和機(jī)器學(xué)習(xí)的快速發(fā)展，使科學(xué)研究從實(shí)驗(yàn)觀察、理論推演、計(jì)算模擬進(jìn)入到基于人工智能（AI）的第四范式。近年來(lái)，一個(gè)極具挑戰(zhàn)的課題，就是將Al應(yīng)用到材料領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)研究范式上的突破。但是，當(dāng)前國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究主要集中在金屬和無(wú)機(jī)材料方面，對(duì)高分子材料的研究相對(duì)較少。一方面是由于高質(zhì)量的高分子材料結(jié)構(gòu)性能數(shù)據(jù)相對(duì)匱乏，另一方面高分子材料內(nèi)稟的分子結(jié)構(gòu)-聚集態(tài)結(jié)構(gòu)-成型加工等多尺度結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系，使應(yīng)用AI新范式開展研究的難度和復(fù)雜程度大幅增加。林嘉平教授團(tuán)隊(duì)近十年的原創(chuàng)性研究表明，機(jī)器學(xué)習(xí)輔助設(shè)計(jì)高分子材料可被歸納總結(jié)為三個(gè)步驟，即結(jié)構(gòu)數(shù)字化表示和數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建，建立基于ML的性能預(yù)測(cè)模型，虛擬設(shè)計(jì)與高通量篩選。

此外，該綜述總結(jié)了機(jī)器學(xué)習(xí)輔助設(shè)計(jì)高分子材料的最新進(jìn)展，特別闡述了林嘉平教授團(tuán)隊(duì)近年來(lái)在該領(lǐng)域的代表性工作，尤其是在結(jié)構(gòu)數(shù)字化方法、數(shù)據(jù)庫(kù)建立、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與篩選方法等方面的貢獻(xiàn)。并強(qiáng)調(diào)了這一新興領(lǐng)域當(dāng)前所面臨的挑戰(zhàn)，指出了未來(lái)發(fā)展方向。未來(lái)，基于AI的新范式有望加速先進(jìn)高分子材料創(chuàng)新步伐，推動(dòng)高分子材料實(shí)現(xiàn)智能設(shè)計(jì)與制造。

近年來(lái)，我校林嘉平教授團(tuán)隊(duì)牽頭承擔(dān)了173等重大項(xiàng)目，近期又獲得了我校首個(gè)基金委重大項(xiàng)目的資助。團(tuán)隊(duì)自2013年起，同我國(guó)知名材料專家杜磊教授一起，開始開展基于AI的高分子材料研究。近十年來(lái)，通過(guò)原創(chuàng)性的研究，建立了面向高分子材料設(shè)計(jì)的AI研究新范式，在Chem. Mater.、Chem. Sci.、Chem. Eng. J.、Macromolecules、J. Mater. Chem. A等材料化學(xué)高水平刊物上發(fā)表20余篇論文，并為中國(guó)工程院院刊Engineering撰寫高分子智能設(shè)計(jì)方面的綜述。基于AI新范式，團(tuán)隊(duì)創(chuàng)制了系列高性能復(fù)合材料基體樹脂，包括新型耐高溫易加工樹脂、耐高溫高韌性樹脂和高強(qiáng)高模高韌樹脂等。例如，設(shè)計(jì)的聚硅炔酰亞胺樹脂兼具耐高溫、易加工和高韌性的優(yōu)點(diǎn)，克服了傳統(tǒng)試錯(cuò)法長(zhǎng)期難以解決的問(wèn)題，即同時(shí)兼顧多種優(yōu)異性能，這種材料已通過(guò)相關(guān)應(yīng)用單位的測(cè)試驗(yàn)證及構(gòu)件制造，將用于相關(guān)先進(jìn)裝備的制造。

在此基礎(chǔ)上，團(tuán)隊(duì)將數(shù)據(jù)庫(kù)與AI方法集成，構(gòu)建了AI plus Polymers研發(fā)平臺(tái)，為高分子材料設(shè)計(jì)開發(fā)和產(chǎn)品升級(jí)提供了有效工具。該平臺(tái)作為國(guó)際上首個(gè)以AI為內(nèi)核的高分子研發(fā)平臺(tái)，具備數(shù)據(jù)檢索、性能預(yù)測(cè)和配方優(yōu)化等功能，其數(shù)據(jù)庫(kù)包含15萬(wàn)條高分子結(jié)構(gòu)性能數(shù)據(jù)和140萬(wàn)條化學(xué)反應(yīng)數(shù)據(jù)。作為高分子版“ChatGPT”，輸入高分子結(jié)構(gòu)，可快速預(yù)測(cè)其力學(xué)、熱學(xué)等性能，并具有配方及工藝優(yōu)化等功能。作為首款材料研發(fā)尤其是高分子材料研發(fā)的“新質(zhì)生產(chǎn)力”工具，該平臺(tái)目前已在上海復(fù)合材料有限公司、上海華誼樹脂公司、中國(guó)科學(xué)院化學(xué)所等20余家企業(yè)和高校使用。經(jīng)使用反饋，性能預(yù)測(cè)模塊預(yù)測(cè)精度高，配方優(yōu)化功能實(shí)用性強(qiáng)，與傳統(tǒng)研究方法相比，研發(fā)效率大幅提高，可為高性能高分子材料產(chǎn)業(yè)數(shù)字化研發(fā)賦能。