在科学实验室与工厂产线之间,横亘着一片被称为“死亡之谷”的广阔地带。尤其是对于研发周期长、风险高的前沿材料领域而言,从“样品”到“产品”的奋力一跃,始终是实现产业突破的关键。
12月11日,工信部召开制造业中试创新发展座谈会,由武汉中科先进材料科技有限公司(该公司由中国科学院深圳先进技术研究院孵化,以下简称“武汉中科先进院”)运营的“先进功能材料中试平台”成功入选首批国家级制造业中试平台,成为全国仅21家、前沿材料领域仅2家的入选平台之一。
“我们一直坚持做‘难而正确的事’。”中国科学院深圳先进技术研究院材料人工智能研究中心主任、武汉中科先进院院长喻学锋告诉《中国科学报》,“打造中试平台就是这样一件事。难,但必须做。”
武汉中科先进院孵化平台。受访者供图
聚焦“难而正确的事”
中试平台的诞生,源于一个尖锐的现实矛盾。
“我国材料领域的论文和专利数量早已位居全球前列,并不缺乏原始创新能力,但对中试技术和平台的投入长期不足,导致成果转化率偏低,这在很大程度上限制了产业的整体发展。”武汉中科先进院中试工程技术研发中心副主任刘天时分析。
他介绍,打通中试环节既需要科学家对材料机理的深刻理解,又需要工程师丰富的产业实践经验;既需要投入巨额资金购置和运行专用设备,又需要漫长的周期进行工艺验证与优化,是一项投入大、见效慢的“硬骨头”。
武汉中科先进院的“初心”就是为实验室和企业搭建一座专业化、高效率的桥梁,啃下“硬骨头”。
目前,武汉中科先进院团队致力于将高校和科研院所的早期实验室成果,通过工程化开发和放大试验,转化为企业可直接用于规模化生产的成熟工艺包及技术方案,真正贯通科技成果产业化的“最后一公里”。
据介绍,该团队的中试平台提供的是一站式、“交钥匙”的解决方案,涵盖从工艺研发、装备选型到产线设计的全链条服务。“我们交付的终极产品,往往不是单一技术,而是一条完整的、可稳定运行的生产线。”喻学锋介绍。
为确保中试成果的产业适用性,武汉中科先进院建立了严谨的内部评价体系。所有项目结项,都必须获得客户盖章签字的验收单,并与科研人员的绩效直接挂钩。在这里,“应用导向”不是一句空话,而是实实在在的考核标准。
AI“搭台”,中试“唱戏”
走进武汉中科先进院的中试基地,一条条中试线高速运转,轰鸣声此起彼伏,技术团队正在AI智能体的辅助下,紧锣密鼓开展试验。
“我们将平台运行逻辑总结为‘AI搭台,中试唱戏’。” 喻学锋介绍,中试的核心竞争力在于效率——必须比企业自研做得更快、更好,企业才愿意买单。
基于此,武汉中科先进院自主研发了材料AI创制技术,构建了可实现“性质—结构—工艺”多维预测的材料创制大模型和材料中试智能体等,逐步推进AI驱动的新材料研发、中试及成果转化服务新模式。
AI不仅能进行材料性能预测与配方理性设计,而且可以结合自动化设备,完成实验验证与工艺优化,形成“知行合一”的研发闭环。
这种智能体通过海量的实验数据和独有的中试数据进行训练,能够像经验丰富的工程师一样进行推理,流畅地调用各种专业工具,完成从原料筛选、配方设计到工艺流程规划的复杂工作流。
例如,在微胶囊这种配方参数庞杂的产品开发中,智能体可以高效设计出最优的工艺方案,实现了用同一套中试设备平台,成功快速制备出磁性显示微胶囊、相变微胶囊、灭火微胶囊等多种功能迥异的产品。
这种AI深度赋能的结果是效率的极大提升,使新材料的中试验证效率较传统方法提升数倍,新材料从被发现到推向应用的周期被大幅缩短。
探索材料转化新模式
武汉中科先进院中试平台的另一大创新,在于其开创的“CRDO”研发服务模式。该模式借鉴了生物医药领域的CRO(合同研发组织),但针对材料产业特点突出了“D”(Design,设计),强调最终产出的是可直接部署的生产线工艺包乃至整线设计。
这种模式集委托开发、技术转让/许可、检测评价、产业育成于一体,改变了以往单一技术转让的局限。
目前,武汉中科先进院已建成超过1万平方米的中试载体,布局了电池材料、微胶囊、气凝胶、有机硅等11条智能化中试产线,并配备了具备CMA资质的电池材料检测评价中心,累计服务了东风、华为、湖北兴发等70多家企事业单位,推动33项创新成果成功转化,为合作企业带来新增产值超过70亿元。
一支由“知名科学家+卓越工程师”构成的200余人多学科交叉团队在此协作,累计开发了60余项核心应用技术,形成了超过200项高水平专利。
喻学锋表示,未来他和团队将继续深化AI与材料创制的融合,贯通新材料“智能设计—智能制备—智能验证—智能生产”的全过程,助力更多科技成果在产业转化的“死亡之谷”中成功突围。
版权声明:凡本网注明“来源:中国科学报、科学网、科学新闻杂志”的所有作品,网站转载,请在正文上方注明来源和作者,且不得对内容作实质性改动;微信公众号、头条号等新媒体平台,转载请联系授权。邮箱:shouquan@stimes.cn。