

近年来,“AI+材料”已成为科学界和产业界的热门话题。深度学习、生成模型和自然语言处理等技术被广泛引入材料发现与设计流程。其中,大语言模型(LLM)因其在文本生成、知识整合和模式识别方面的卓越能力,也进入了材料研究者的视野。然而,LLM及与LLM相关的ai框架及机器学习方法真的能代替人类实现真正意义上的材料研发吗?
我觉得大语言模型在材料研发领域是有诸多限制的。大语言模型最直接的贡献在于处理海量科学文献。材料科学百年积累,文献浩如烟海,人类研究者难以全面掌握。LLM能够快速提取关键信息,识别材料特性与合成方法之间的关联,为人类研究者提供“知识地图”。这种能力类似于一个拥有超强记忆和快速阅读能力的科研助手,但它的“理解”始终停留在统计模式层面,而非真正的科学认知,仅仅是拥有了一个超级记忆体凯时。

通过对现有文字资料中知识的整合,LLM可以提出新的材料组合或改性思路,这些“灵感”可能超出人类研究者的常规思维框架,形成人类不常用的或者思考遗漏的排列组合,但不会跳跃出现有的知识体系和框架,我觉得最多是配方捡漏罢了。虽然它还可以帮助设计实验方案,优化参数空间。然而,这些建议的合理性完全取决于训练数据中包含的知识边界,对于突破性、跨越性,创造性的材料发现,存在底层的局限性。
就像我们在推荐今天晚上吃什么的过程中,我们人类不可能只局限于历史上所有吃过的东西进行选择,也不是基于一个概率来选择今天吃什么;而是一个负责的类似世界决策模型的问题。我们不仅要考虑过去吃过的东西,还要考虑环境因素,身体因素,和谁吃,价格,时间等等,最终在一系列复杂的因素中决策吃哪样食物。这和决策该做什么样的实验,该选择何种元素,在何种条件下进行什么样的合成一样,是多层次复杂模型来决定的,光靠LLM是非常受限的,所以这也导致在ai for science领域尤其是ai材料研发领域,所获得成果不多的原因。

所以未来材料领域借助人工智能进行研发,不仅需要有基于第一性原理的材料计算、材料实验、LLM,科学家的参与,更需要建立一套负责的,符合材料研发的决策体系,我把它定义为“材料界的世界模型”。(一鹿,原引材慧新材料CEO)