微軟藉著 MatterGen 的力量，徹底改變了 新材料的發現。這項創新技術徹底改變了設計方法，優化了傳統上繁瑣且費用高昂的流程。_人工智能_ 成為了催化劑，使得生成_具有特定性能的定制材料_ 成為可能。多虧這款工具，科學研究在可再生能源和電子等關鍵領域取得了重大進展。
新材料的發現對於解決人類面臨的某些重大挑戰至關重要。隨著 MatterGen 的出現，這款由微軟開發的基於人工智能的工具，這一追求發生了根本性的轉變。傳統的材料發現方法經常被形容為繁瑣，就像是“在一堆乾草中尋找針”。
歷史上，新材料的識別依賴於試探性的實驗，這需要相當可觀的財力和時間資源。這些流程通過 計算篩選 得到了改進，使得探索大量材料數據庫成為可能。然而，這一方法依然是一個繁瑣且複雜的過程，限制了研究人員的效率。
革命性的方法
MatterGen 代表了一種突破傳統篩選方法的方法。這種生成模型利用特定的設計要求來 直接創造創新的材料。依賴於與化學、機械或電子約束相關的提示，MatterGen 生成前所未有的材料結構。該模型基於超過 608,000 種穩定材料進行了訓練，這些數據來自 Materials Project 和 Alexandria 的數據庫。
根據微軟的說法，MatterGen 為基於人工智能的材料設計開啟了一個新範式。這使得探索超越已知材料庫的可能性變得更加高效，並提高了發現新組合的機會。
速度與精確性
MatterGen 的成功在於其能夠從零開始生成材料，並考慮特定標準。與尋找已知材料數千的篩選方法不同，MatterGen 提供了一種 徹底新的方法。它已證明在生成具有特定性能的材料方面的表現超過了以往的方法，例如壓縮模量超過 400 GPa，顯示出極大的剛性。
雖然篩選方法隨著候選材料庫的減少而面臨產出降低的情況，但 MatterGen 維持其不斷產出新奇結果的能力。研究人員面臨著一個共同的挑戰：組成的無序性，即原子在晶格中隨機交換位置的情況。傳統算法往往難以在評估中辨別類似結構。
系統性的驗證
微軟與深圳先進技術研究院的研究人員合作，對一種由 MatterGen 設計的材料進行實驗合成。這種材料 TaCr₂O₆ 的生成目標為 200 GPa 的壓縮模量。雖然實際測量為 169 GPa，稍微低於目標，但相對誤差仍然適中，僅為 20%。
最終的材料顯示了 Ta 和 Cr 之間的組成無序性，但其結構與模型的預測非常接近。這一精確性可以推廣到其他領域，對電池、氫燃料電池和磁性設備的材料設計產生潛在影響。
憑藉 AI 的美好未來
微軟將 MatterGen 視為其先前模型 MatterSim 的補充工具，該工具加速材料性質的模擬。這兩種工具可以作為一種技術“飛輪”，在迭代循環中優化材料探索和性質模擬。
這一方法與微軟對“科學發現第五範式”的願景相呼應。在這一框架下，人工智能超越了單純的模式識別，主動引導實驗和模擬。MatterGen 已以 MIT 許可證 的形式公開，體現了微軟對推動研究和採用這項革命性技術的承諾。
微軟對人工智能科學潛力的思考與藥物發現等領域相呼應，類似的工具已在設計和開發治療上帶來了重大變革。同樣，MatterGen 也可能改變在可再生能源、電子和航空航天等關鍵行業中的材料設計方式。
(圖片來源：微軟)
關於通過 MatterGen 發現新材料的常見問題
MatterGen 是什麼，如何運作？
MatterGen 是微軟開發的一種人工智能工具，它使用生成模型根據具體標準設計新材料。它通過修改元素、位置和周期性網絡來生成材料結構，從而滿足特定的設計要求。
MatterGen 和傳統篩選方法有何不同？
傳統的篩選方法涉及評估大量已知材料的數據庫，而 MatterGen 則從零開始根據有關其特性的特定提示來創造材料，例如化學和機械屬性。
MatterGen 能夠幫助發現哪些類型的材料？
MatterGen 能夠生成多種材料，包括高強度材料、電導體，以及適用於電池、氫燃料電池和電子應用的複合材料。
MatterGen 如何提高尋找新材料的效率？
通過使用先進的算法和擴散模型，MatterGen 在生成具體性能材料方面超越了以往的方法，顯著降低了與傳統實驗相關的時間和成本。
能否確保 MatterGen 生成的材料的質量和穩定性？
是的，MatterGen 使用來自超過 608,000 種穩定材料的數據庫來訓練其模型，這能夠確保生成的材料滿足穩定性和可靠性標準。
研究人員如何利用 MatterGen 的結果在其項目中？
研究人員可以將 MatterGen 生成的材料作為實驗室實驗的起點，從而加速新化合物的開發和合成，滿足特定的需求。
是否有合作夥伴關係來測試由 MatterGen 創建的材料？
是的，微軟與多個研究機構合作，測試和合成由 MatterGen 設計的材料，從而驗證其效力和在實際應用中的潛力。
材料科學與微軟如何結合 MatterGen 的使用？
微軟在設計 MatterGen 時整合了材料科學的原則，這使得模型能夠有效應對該領域中獨特的挑戰和需求，從而促進新工業應用的開發。
