
所谓“材料DX”,是指利用数字化技术彻底变革材料开发方式的整个举措。利用数据科学技术加速材料开发的材料信息学、工艺信息学等“数据驱动型材料开发”,自2010年代以来在全球范围内不断发展。如今,“材料DX”被定位为一个更广泛的概念,涵盖了利用机器人、物理人工智能进行实验的自动化与自主化、以及利用量子计算机进行模拟等内容,可显著提升材料开发速度,提升企业的竞争力,减少对个人经验的依赖,同时也有助于节省人力。
数据驱动型材料开发在大约10年间实现了飞速发展。2011年,美国前总统奥巴马启动了国家项目“材料基因组计划(MGI)”,宣布要将材料开发速度提升一倍,此后这一趋势在全球范围内蔓延。在日本,产业技术综合研究所(产综研)与物质·材料研究机构(NIMS)作为数据核心基地,积累了大量数据。
数据平台化也是一大挑战。在学术领域,在全球合作的推动下,数据平台的建设工作不断推进,并持续至今。随着人工智能的快速发展,以及AI智能体、物理AI等技术的涌现,通过引入这些技术进一步提升竞争力的阶段已然到来,各国在这方面的努力也因此再次升温。

机器人(物理AI)作业示意图
在引入数据驱动型材料开发超过10年的企业中,这种方法已渗透到研发的各个环节。虽然开发全新材料“0→1”的门槛依然很高,但在通过改变实验条件(例如添加添加剂)来获得所需特性的“1→10”和“10→100”开发中,数据驱动型材料开发正发挥出巨大效果。尽管许多企业将其视为机密信息不予公开,但材料DX的方法已经在产业界得到普及和应用。
例如,在横滨橡胶株式会社与产综研作为“超先进材料超高速开发基础技术项目”(简称:超超项目)的一部分开展的联合研究中,研究小组利用数据驱动型方法,在短时间内发现了能够将植物来源燃料——生物乙醇——高效转化为合成橡胶及ABS树脂主要原料丁二烯的候选催化剂。这一发现成功地将催化剂的开发时间缩短至传统方法的1/20。这一成果正被用于开发以生物质衍生合成橡胶为原料的轮胎。

