从机身到翼面，大飞机怎么既轻又强、刚柔并济？想要什么高性能材料，就给你提供相应材料的分子结构和配方，甚至设计出世界上尚未发现的新材料。这不是科学家、工程师的现成做法，而是“人工智能（AI）材料学家”提供的“智能制造”最优解。

8日，记者在华东理工大学体验了历时12年开发成功的国内首个高分子材料基因组研发平台。从数据规模到预测方法，它都堪称中国高分子版的ChatGPT。仅从树脂材料的设计能力看，它可根据你给出的性能参数范围，通过材料基因的挖掘和组合、高通量预测与筛选，给出数万种分子结构供研发选择，并且基本都是全新的结构。

大飞机的先进复合材料该用什么高性能高分子，比如复合材料的基体树脂？化学乃变化之学，物质结构决定其性质。带着这一问题，记者在这一名为“AI plus高分子软件平台”的网页版上，利用“绘制结构”的画板任意绘制了化学分子式的结构，点击“开始预测”，短短几秒，其力学、热学、介电等多种性能指标一览无遗。

AI plus高分子软件平台的结构设计截图

这类生成式预训练转化模型（GPT）的基础是数据库。华理林嘉平教授团队已建成国内首个树脂结构性能数据库和基团间化学反应数据库，包含3万多种高分子的将近15万条性能数据，以及58516种基元反应模板的近140万条化学反应数据。这些数据主要依靠过去3年尤其是疫情期间团队数十名研究生和本科生整理录入，在培养学生文献阅读和科研素养的同时，以一条条规范存储的数据搭建起国内首个高分子专用数据库。

林嘉平教授团队进行高性能聚合物性能测试

那么，举一反三，再简单“考一考”这位材料界的“ChatGPT”。请根据3种力学性能参数需要，即拉伸强度、拉伸模量、断裂伸长率，如何精准锁定并且快速设计出所需的先进复合材料基体树脂？

在林嘉平教授团队副研究员高梁等帮助下，记者在AI plus平台中给出这3种性能需求：拉伸强度120 MPa，拉伸模量4 GPa，以及断裂伸长率5%——这位“AI材料学家”即刻设计出101种满足条件的虚拟分子结构。当断裂伸长率的设计目标从5%调整到6%，有45种环氧结构供选择；当挑战更高设计指标7%时，它推荐了4种兼具高强度高韧性高模量的环氧树脂结构设计方案。

AI plus高分子软件平台的整体界面截图

在现实中，这类新材料的研发如果依靠传统的经验“试错”，那么可能需要历经两三年甚至更长时间的人工化学合成，才能将目标锁定到某种可行的材料结构。而在这样的“高分子虚拟实验室”，依靠高分子版ChatGPT，只需一键筛选以及两三星期的实验验证，便能找到令人满意的结构。

AI plus高分子软件平台的配方优化截图

据悉，它不仅能在“六边形”似的性能参数空间中锁定并推荐出最可行的分子结构，而且已经练就数据检索、性能预测、配方优化等多个功能，包括向研发人员提供高分子与其他几种固化剂或添加剂的最佳配比。“开展以大数据技术为驱动、以AI为核心的高分子材料基因工程研究，可为突破材料瓶颈提供有效手段，加速新材料尤其是高性能高分子的研发步伐。”林嘉平说。

林嘉平教授团队大合影

事实上，作为上海新材料产业数字引擎联盟创始成员之一，林嘉平团队所开发的“AI plus高分子软件平台”已在上海华谊集团树脂厂、上海航天八院、晋飞碳纤科技、金山石化院等行业企业试用，用于一系列先进装备中的特种材料研发。按计划，今年它将择机面向社会公开使用，用户在使用过程中也将不断训练这位“AI材料学家”，让它更加聪明、善解人意，大步跨入真正的“智能制造”时代。

图片来源：除署名外，华东理工大学