歐洲也有類似的計算材料計劃:由瑞士洛桑聯(lián)邦理工學院(EPFL)為首的一批計算材料科研機構共同組建了 MARVEL,EPFL 的材料科學家 Nicola Marzari 是該項目的負責人。Marzari 正在使用新的計算平臺制作一個叫做 Materials Cloud 的數(shù)據(jù)庫,主要用于搜索石墨等由一層原子或分子組成的“二維”材料,這類材料可以在納米電子、生物醫(yī)學設備領域得到廣泛應用。Marzari 的 Materials Cloud預 計今年晚些時候啟動,學界也對此表示了普遍的關注。據(jù) Mzrzari 預計,到 Materials Cloud 開放時,系統(tǒng)將會得出大約 1500 種有望進入試驗階段的二維材料結構。
人工智能幫助科學家發(fā)現(xiàn)新材料。來源:Nature
不過,計算材料的發(fā)現(xiàn)也不全是好的結果:EPFL 中心的計算化學家 Berend Smit 及其研究組篩選了計算機預測的 65 萬種材料后得出結論,當前用于存儲甲烷的材料基本已經(jīng)是最好的了,縱使得到改善,存儲效率也只能微量提升,這說明美國寄希望于重大技術突破(如使用納米多孔材料存儲甲烷)而設定的能源目標很可能是不現(xiàn)實的。
目前,Ceder 和 Curtarolo 都在努力開發(fā)更好的機器學習算法,從已知化合物合成過程中提取規(guī)律。Marzari 告訴 Nature 記者,材料科學已經(jīng)從手工時代進入了產(chǎn)業(yè)化階段,雖然現(xiàn)在市面上還沒有計算材料得到應用,但他相信十年后不僅會有,而且可能會有很多。
不過,就連支持使用計算機和機器學習生成假想材料的科學家也指出,要從假想材料到現(xiàn)實落地還有很長一段距離。首先,現(xiàn)有數(shù)據(jù)庫所含有的材料數(shù)據(jù)本身就不多,連現(xiàn)有已知材料都沒有收錄完全,更被說計算機生成的材料了。其次,這種用數(shù)據(jù)驅動的發(fā)現(xiàn)方法并不適用于所有的材料(目前算法只能預測完美晶體)。再者,即使計算機生成了一種極有前景的材料,要在實驗室里將其合成、制為實物也仍然可能需要花費很長時間。Ceder 對 Nature 記者說,計算機隨時都在生成有趣的新材料,但有時候半年多時間都無法在實驗室里將其制造出來。換句話說,在理論上合成一種材料相對簡單,但要在實驗室里把它做出來很難。