上海交大材料博士设计1500余种超材料，特长是“爱编程”

中国青年报客户端上海7月3日电（中青报·中青网记者王烨捷）北京时间7月2日夜间，由上海交通大学材料科学与工程学院、张江高等研究院未来材料创制中心团队领衔的成果以《通过机器学习实现超宽带和带选热元发射器》为题发表在《自然》杂志上。这项研究在人工智能（AI）热辐射超材料领域取得重大原创突破：热辐射超材料的设计不需要依赖在已知“菜谱”上小修小补，团队构建了一个热辐射超材料逆向设计AI模型，突破了现有“菜式”的“上限”，能够大批量生成热辐射超材料候选设计方案，并从里面“优中选优”。

论文发表截图。

“文章的第一作者是我2019年评上博导、独立建组以来带的第一个材料学硕博连读生肖诚禹，这篇文章也是他发表的第一篇作品，就登上了顶级学术刊物。把人工智能应用在超材料领域，是一个突破性的进展。”上海交大材料科学与工程学院教授周涵是这篇论文的通讯作者之一，她告诉记者，自己和学生小肖一起从2019年到2021年，花了两年时间完成可行性方案论证后开始整理数据、撰写文章，但到2023年7月发现该领域“实在太卷”，重新进行优化迭代、更新思路后，推翻并重构了原有的研究思路，进一步采用深度学习技术拓展超材料设计的广度和深度。

到2024年12月团队向《自然》投稿，短短1年多时间里积累了5万多种超材料样本，并从中筛选出1500余种性能最好的超材料，这些材料在某些领域的性能可以达到“极限数据”，最终发表在《自然》杂志上的案例，是4种典型的并且制备出来的超材料，这些材料实际制备后的性能与AI计算出来的理论性能几乎一致。

周涵介绍这项研究的具体情况。中青报·中青网记者王烨捷/摄

“准确来说，我们1500余种新型材料的设计，仅花了3个月时间。如果按照常规的材料学领域的‘试错法’，完成这些工作需要4.657乘以10的37次方年。”周涵说，博士生肖诚禹的一个特点是“喜爱编程、会编程”。正是这个特质，让这个跨学科人才能在材料学领域有所建树，“本科学的材料，但他在本科期间参加了美国举办的一些编程大赛，又会编程、又懂材料，交叉的学科知识帮助他成长”。

《自然》审稿人对该项研究给予了高度评价：“研究展示了关于利用机器学习设计与验证宽带超材料的杰出研究。作者将先进机器学习技术应用于热辐射超材料设计，并通过实验验证展现出卓越性能，这一创新成果令人高度赞赏”“这项研究标志着机器学习驱动的超材料设计领域取得了重大进展，该研究扎实而全面的实验结果令人信服且具有重要影响。”

据悉，周涵教授、张荻院士、仇成伟院士、郑跃兵教授为论文共同通讯作者；上海交通大学材料科学与工程学院、张江高等研究院博士生肖诚禹为论文第一作者；上海交通大学为论文第一完成单位。该项工作得到了国家自然科学基金委、上海市科学技术发展资金、上海交通大学2030计划的资助，已获得软件著作权并已申请相关发明专利。

来源：中国青年报客户端