日本材料信息学(MI)领域近期深入探讨了研发核心难题。在AI for Science时代,研究人员不再单纯向AI寻求答案,而是通过与AI的对话,持续更新自身的物质观与工艺观。这种“元学习”态度被视为未来研发人员的基础能力。本期内容聚焦于实现这一目标的关键:如何构建连接现场操作与AI算法的“通用语言”,即从“现场参数”向“本质参数”的设计转型。
随着贝叶斯优化等技术的普及,利用MI优化实验条件已成为日本材料界的共识。许多企业报告称,引入MI后开发周期显著缩短,停滞项目取得突破,无效课题也能快速止损。然而,也有部分案例显示效果未达预期。深入分析发现,问题往往不在算法本身,而在于更前端的参数设计环节——即究竟将哪些变量作为核心,以及关注点的选择是否恰当。
传统做法常以配合比、转速、温度、时间等可直接操作变量构建搜索空间,这看似自然,却可能让AI在错误的“地形”上徒劳奔波。正如日本****所比喻,参数设计实则是选择描述研发地形的“坐标系”。例如,将化合物A替换为化合物B,若仅看质量数值,看似是连续移动,但若考虑分子量差异或反应机理变化,实则是跨越了不同的“岛屿”。
在更微观的层面,描述空间的选择直接决定了对分子行为的认知。是沿用离散的化合物名称进行替换,还是基于电子态分布捕捉相互作用?是关注单个粒子种类,还是转向摩尔数或能量密度等宏观量?以晶体为例,在实空间中看到的是原子排列与缺陷,而在逆格子空间中,原子周期结构则转化为波数空间的衍射图案。同一对象,因坐标系与分辨率不同,其“地形”性质截然不同。
因此,参数设计的本质,是决定在哪个空间对问题进行数学化表述,并判断该空间内变量是连续还是离散的。这一选择直接决定了AI探索的效率与发现新知的可能性。若缺乏对“什么是本质”的清晰假设,再强大的AI助手也可能在庞大的非本质空间中迷失方向,导致研发资源浪费。
对于中国材料研发企业而言,这一理念极具参考价值:在引入AI工具前,首要任务不是优化算法,而是重构对材料本质的认知框架,将业务经验转化为AI可理解的“本质参数”,从而真正打通从数据到价值的创新路径。