【儀表網(wǎng) 產(chǎn)業(yè)報(bào)道】新材料研發(fā)是一項(xiàng)涉及多學(xué)科知識(shí)交叉的復(fù)雜系統(tǒng)工程，通常面臨周期長(zhǎng)、成本高、流程繁瑣等挑戰(zhàn)。特別是在制備階段，不僅高度依賴個(gè)人經(jīng)驗(yàn)，更存在大量難以言傳的技術(shù)壁壘，這也是高端材料被“卡脖子”的主要原因之一。近年來(lái)人工智能(AI)在輔助材料設(shè)計(jì)與性質(zhì)預(yù)測(cè)方面展現(xiàn)了巨大潛力，但如何突破研發(fā)效率瓶頸，解決“材料制備”難題，仍存在巨大挑戰(zhàn)。
日前，中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院材料人工智能研究中心喻學(xué)鋒團(tuán)隊(duì)成功打造了一支“AI科學(xué)家團(tuán)隊(duì)”，即命名為“MARS”的“多AI-多機(jī)器人”協(xié)同智能體系統(tǒng)，并將其用于微膠囊(封裝微球)等多種新材料的創(chuàng)制。該成果的相關(guān)工作以"Knowledge-Driven Autonomous Materials Research via Collaborative Multi-Agent and Robotic System"為題于1月21日在Cell Press旗下旗艦期刊Matter上發(fā)表。
深圳先進(jìn)院研究員喻學(xué)鋒、高級(jí)工程師江國(guó)來(lái)為論文通訊作者；深圳先進(jìn)院博士后史桐雨、博士生李玉堂、副研究員王占龍為論文共同第一作者。深圳先進(jìn)院為該研究第一單位。
該研究中，MARS創(chuàng)新性地構(gòu)建了包含19個(gè)大模型智能體的層級(jí)化架構(gòu)，并與包含移動(dòng)機(jī)器人、導(dǎo)軌機(jī)器人等在內(nèi)的“異構(gòu)機(jī)器人集群”深度集成。在實(shí)驗(yàn)中，MARS展現(xiàn)了多AI與多機(jī)器人之間的高效協(xié)同，在極短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)了微膠囊等功能性材料的快速創(chuàng)制與性能優(yōu)化，將原本4個(gè)月的研發(fā)時(shí)間壓縮至4小時(shí)。
MARS系統(tǒng)的核心在于其多智能體協(xié)同的層級(jí)化架構(gòu)。受人類研發(fā)團(tuán)隊(duì)多角色分工啟發(fā)，該系統(tǒng)構(gòu)建了包含“PI” “設(shè)計(jì)師”“編程師”“實(shí)驗(yàn)師”“分析師”五大技術(shù)職能組，系統(tǒng)協(xié)調(diào)19個(gè)專業(yè)智能體與16種領(lǐng)域特定工具，就像一支分工明確、配合默契的“AI科學(xué)家團(tuán)隊(duì)”。團(tuán)隊(duì)成員各司其職，通過(guò)自然語(yǔ)言交互實(shí)現(xiàn)任務(wù)規(guī)劃、邏輯推理與決策制定，實(shí)現(xiàn)了從任務(wù)規(guī)劃-實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)-代碼編程-實(shí)驗(yàn)執(zhí)行-數(shù)據(jù)分析的全流程閉環(huán)的自主材料探索。
團(tuán)隊(duì)相關(guān)核心專利“一種面向材料科學(xué)的多智能體協(xié)作系統(tǒng)及方法”已獲得授權(quán)，并轉(zhuǎn)讓給孵化企業(yè)武漢中科先進(jìn)材料科技有限公司(簡(jiǎn)稱中科先材)實(shí)施應(yīng)用。雙方共建了“AI科研智能體”創(chuàng)新聯(lián)合體，獲批首批國(guó)家級(jí)先進(jìn)功能材料制造業(yè)中試平臺(tái)，建設(shè)有全國(guó)一流的微膠囊中試產(chǎn)線。團(tuán)隊(duì)將MARS與微膠囊中試優(yōu)化結(jié)合，快速完成了滅火微膠囊等多種功能產(chǎn)品的工藝開(kāi)發(fā)和快速優(yōu)化，多個(gè)微膠囊產(chǎn)品已走上貨架。
此外，團(tuán)隊(duì)近日與機(jī)器人領(lǐng)域的國(guó)家專精特新企業(yè)深圳慧靈科技有限公司簽訂“科學(xué)智能”創(chuàng)新聯(lián)合體合作協(xié)議，將結(jié)合雙方優(yōu)勢(shì)打造更智能、應(yīng)用范圍更廣的“多 AI-多機(jī)器人”系統(tǒng)，為自主實(shí)驗(yàn)室構(gòu)建和AI for Science提供更為強(qiáng)大的工具。
MARS系統(tǒng)的成功應(yīng)用，也是具身智能在科學(xué)研究領(lǐng)域的一次重要實(shí)踐。它超越了傳統(tǒng)AI 僅能處理數(shù)據(jù)的局限，初步驗(yàn)證了人工智能作為“決策大腦”，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化接口調(diào)度物理設(shè)備、操控物質(zhì)實(shí)體的能力。雖然目前仍處于初級(jí)的“決策級(jí)”探索階段，但MARS 展示了一種全新的研發(fā)范式：即通過(guò)“多 AI-多機(jī)器人”的深度協(xié)同，將不確定的科學(xué)探索轉(zhuǎn)化為可計(jì)算、可預(yù)測(cè)、標(biāo)準(zhǔn)化的智能流程。這種人機(jī)協(xié)同的科研新范式有望將科學(xué)家從重復(fù)性勞動(dòng)中解放出來(lái)，為新材料等領(lǐng)域的突破提供高效的智能化解決方案。
圖1 | MARS(多智能體與機(jī)器人系統(tǒng))的整體架構(gòu)。
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