作为可再生能源体系的关键支撑，以电池、电催化为代表的能源材料，其性能与研发效率至关重要。寻找续航更久、使用更安全的电池，以及高效转化的催化材料，始终是科研人员不懈追求的目标。

在过去，为了找到合适的能源材料，科研人员只能在实验室里不断“试错”，不仅耗时费力，也难以满足当下能源快速创新的需求。人工智能（AI）的出现，为这一领域带来了颠覆性的变革。从经典的机器学习，到如今大显身手的生成式AI与大语言模型，AI正在为能源材料的研发开启全新的“加速模式”。

为了全景式展现这场技术变革，上海交通大学杨孟昊副教授此前在中国工程院Engineering集群分刊ENGINEERING Energy发表了最新综述文章。该文精准追踪了AI从经典机器学习到先进大模型的演化脉络，重点聚焦电池与电催化材料两大核心方向，深入分析了AI技术在该领域的多元应用场景，为高性能能源材料的创新研发指明了方向。

值得一提的是，杨孟昊的求学与研究经历正好亲历了这一历史性变革。2022年前后，生成式AI与大语言模型如潮水般涌入材料科学领域。当时他正值博士后研究阶段，他回忆道：“这种深刻的转变，给我带来了极大的‘震撼’与‘紧迫感’。”

围绕该研究的核心亮点、未来的工业应用前景，以及个人科研经历，我们近日特别邀请到了论文通讯作者杨孟昊副教授进行深度访谈。以下为专访内容。

Q：请您用通俗的语言，概括这项工作的核心创新点。

杨孟昊：这项工作的核心创新点可以通俗地理解为绘制了一张AI赋能能源材料研发的全景地图。

过去，寻找电池、电催化等能源材料完全依赖实验室里漫长而盲目的“试错”，试一种材料可能耗费数月甚至数年；而早期机器学习率先实现了从已有数据中找出规律并预测材料性能，让发现过程从“盲试”走向“预测”；随后，最新的生成式AI更进一步，能够根据“高能量密度”这类目标直接反向设计出所需的分子结构，完成从“预测”到“生成”的飞跃。如今，大语言模型更是能读懂海量文献、提取知识，像一位智能副驾一样辅助科学家设计实验，把研发从依赖“单一数据”推进到融合“全维度信息”的时代。

Q：这项研究希望解决什么科学问题，是否有明确的工程应用场景？

杨孟昊：这项研究要解决的核心科学问题，是如何打破传统“实验试错”范式在效率上的天花板，从而极大地加速高性能电池和电催化材料的发现进程。

其工程应用场景极其明确，直指当下能源转型中最棘手的两个方向：一是在二次电池领域，用AI预测电池寿命、优化电解液成分并提升安全性，直接服务于电动汽车和大型储能电站；二是在电催化领域，帮助研究人员更高效地找到低成本、高活性的析氢反应和氧还原反应催化剂，有力支撑绿氢生产与燃料电池的商业化落地。

Q：《科学》杂志主编在最近的社论中提到，近年来，大语言模型预测蛋白质结构以及加速新材料发现的能力，为这两个领域带来了颠覆性的变革。然而，部分智能体比人类更容易做出等同于学术不端的行为，例如挑选有利数据以及操纵统计分析，直到达到预期的结果。请问在材料研发的闭环系统中，应该如何在算法底层或实验流程中避免AI犯错的可能性？未来如何确保AI自主筛选出的“高性能储能材料”不是算法为了迎合目标而“凑数据”凑出来的假象？

杨孟昊：避免AI在材料研发闭环系统中做出学术不端式的“凑数据”假象，需要从算法底层和实验流程两个层面协同防范。

在算法层面，要将能量最低原理、原子间作用力等物理法则直接嵌入模型，为AI装上“物理常识”，强制它只能在物理合理的范围内思考；同时要求模型给出可解释的判断，说明是哪些结构特征决定了性能，并用GNN、Transformer和传统机器学习等多种独立算法进行交叉验证。

在实验层面，必须坚持“AI预测、真实合成、性能测试”的严格闭环，绝对不能只靠计算“纸上谈兵”，就像MatterGen的流程那样先生成、再预测、最后用DFT计算验证；此外，要建立完整的数据溯源与审计机制，记录每一步决策所用的训练数据和筛选逻辑，并在关键决策节点保留人类的最终判断权，让AI始终作为高级顾问，而非最终决策者

Q：请您分享一下，为何选择ENGINEERING Energy来发表这项工作？

杨孟昊：选择ENGINEERING Energy（原Frontiers in Energy）发表这篇工作，是因为该刊作为中国工程院院刊的能源分刊，精准聚焦能源领域“前沿性、创新性和交叉性”的研究，与本文横跨AI技术和能源材料两大前沿领域的综述性质高度契合。

Q：学术界一直存在“生化环材”天坑专业的说法，从2009年本科阶段开始，您就一直从事材料科学与工程领域，您对这个说法怎么看，是不是属于过时的刻板印象了？

杨孟昊：“生化环材”是天坑专业的说法，在今天看来已经完全过时了。这个标签源于十年前就业面窄、起薪低的旧印象，但如今新能源、半导体、生物医药和环保等战略性新兴产业正以前所未有的速度发展，对材料、化学、环境等专业的高层次人才需求极其旺盛。

更重要的是，AI正在深刻重塑这些学科的研究范式，使材料研发从“劳动密集型”转向“智能密集型”，那些既懂材料科学又掌握AI技术的复合型科学家，在产业界和学术界都变得异常抢手。

Q：2018年到2023年之间，您在3所美国高校从事博士后研究，您是在这期间经历了传统机器学习到大模型的研究转变吗？当时的感受是怎么样的？

杨孟昊：2018年至2023年在美国从事博士后研究期间，我切实经历了一场从传统机器学习到生成式AI和大语言模型的研究范式巨变。

刚到国外时，AI在材料领域的应用仍以支持向量机、随机森林等传统方法进行性能预测为主；而到了2022年前后，Transformer架构、生成式模型和大语言模型开始爆炸式地涌入材料科学。

这种转变带给我的感受可以用“震撼”和“紧迫感”来概括：震撼的是AI的能力边界不断被刷新，短短几年就从简单的属性预测跨越到直接生成全新的材料结构；紧迫则是因为知识更迭实在太快，只有保持持续学习、主动拥抱新技术，才能在这一波浪潮中抢得先机。

Q：您刚入职上海交大不久，成为一名长聘教轨副教授，是否在考核压力上会减轻很多？

杨孟昊：入职上海交大并成为长聘教轨副教授后，考核压力并没有“减轻很多”，而是性质发生了深刻变化。

博士后阶段的压力更多是短期的、执行层面的，集中在快速产出论文和成果上；而作为独立PI，压力变成了长期的、全方位的，需要同时兼顾科研项目的申请与主持、团队的组建与带领、教学任务的承担以及学术影响力的建立。

长聘教轨体系本身设有严格的考核节点，必须在聘期内完成相应的学术产出和项目指标才能转为长聘职位，所以这并非压力的消失，而是从一个相对单一的赛道，换到了另一个更具挑战性、对综合能力要求更高的赛道。

Q：在未来几年内，您希望实现哪些学术目标？

杨孟昊：在未来几年中，我希望能实现的核心学术目标是：重点推进AI赋能固态电池材料的设计，开发能够精准预测并生成高稳定性固态电解质和电极材料的AI模型；同时致力于高效电催化剂的智能优化，借助AI加速发现低成本、高活性的催化材料；更进一步，将大语言模型和生成式AI全面融入从文献阅读、材料设计到实验验证的完整研发闭环，最终推动“自驱动实验室”这一高度自动化、智能化的研发模式在能源材料领域真正落地。

Q：作为一名青年科研人员，您已发表科研论文100余篇，科研产出十分出色，有哪些心得可以分享吗？

杨孟昊：高科研产出的心得可以归纳为几个关键点。近五年，我以第一或通讯作者在Nature Materials、Nature Catalysis等期刊发表论文40余篇，最重要的就是选准了“AI+能源材料”这一极具活力的交叉赛道，使研究事半功倍。

同时，从博士阶段开始，我就在固态电池界面机理和计算材料学等方向上持续深耕，逐渐形成了自己的学术标签。此外，我始终保持对新技术的敏感和热情，从传统DFT计算到机器学习再到生成式AI，每一步都积极学习并融入研究。

最后，高水平的成果几乎都离不开跨学科的深度合作，材料、物理、化学与计算机知识的有机融合是产生重大突破的土壤。

Q：文中提到的CRESt平台3个月完成了3500次电化学测试，效率令人惊叹。在AI+自动化合成的时代，材料化学家和年轻研究生们的核心价值将发生怎样的转变？

杨孟昊：在AI与自动化合成时代，如CREST平台那样在3个月内探索900多种催化剂配方、完成3500多次电化学测试的效率确实惊人，但这并不意味着材料化学家和研究生的价值被削弱，恰恰相反，是他们的角色正在经历一次根本性的升级。

研究人员需要从“实验操作者”转变为“问题定义者”，决定研究什么、设定何种目标、如何解读结果，依然需要人的深厚洞察力；从“试错者”转变为“设计者”，过去耗费大量时间的重复实验交给机器完成，未来的核心工作是思考如何设计AI模型、构建高质量数据集和解读AI给出的答案。

最终，跨学科能力将成为核心竞争力。未来最优秀的材料科学家必须既懂材料又懂AI，能够理解模型的思考逻辑，并准确判断其输出的物理合理性，用创造性思维高效地驾驭智能工具。

Q：最后，请您用一句话凝练您最想传递给青年学者的科研信念。

杨孟昊：在这样一个技术急剧变革的时代，我最想传递给青年学者的科研信念是：让AI成为你探索未知的翅膀。

这意味着，我们要以开放的心态主动学习和驾驭AI，用它来成倍扩展我们认知和设计的边界，但同时必须始终坚持以自身扎实的学科功底和批判性思维为根基，绝不在思考上偷懒，让AI始终作为放大我们创造力的高效伙伴，而非一个可以让我们放弃独立思考的黑箱。