AI赋能现代制造 科创突破技术瓶颈

　　随着国际贸易不确定性增强，外部环境面临恶化风险，我国电子信息技术迫切需要早日实现独立自主。先进电子材料的化学成分、掺杂比例、空间结构、界面特征乃至制备工艺，都存在大量的待定参数。在巨量的材料学变量中搜寻出符合要求的最佳材料，目前高度依赖专家的科学经验，导致新材料的研发和工业化周期十分漫长。杭州电子科技大学机械工程学院董源教授率先将人工智能应用到石墨烯/氮化硼掺杂材料中，以高通量计算得到的材料物性来训练人工智能模型。经过训练之后的人工智能神经网络可以快速准确预测材料的性能，甚至可以根据用户的需求反向设计出符合要求的新材料。董源在人工智能材料应用领域取得的成果可望助力我国在先进芯片制造、航空材料、药物研发等“卡脖子”技术领域的突破。

　　潜心创新挑战前沿问题

　　以石墨烯为代表的低维材料自发现以来已经引起了广泛关注。其具备的特殊性质使它们在电子芯片、能源环保、医疗健康领域有巨大的应用潜力。通过掺杂手段调控石墨烯的带隙是近年来的一个研究热点。传统的实验和理论计算手段往往只能获取少量掺杂结构的性质，无法全面、优化的设计掺杂石墨烯结构。董源设计了一套将高通量量子化学计算与深度学习-对抗生成学习等人工智能方法耦合起来的方法。通过学习高通量计算得到结构-带隙之间的对应关系，人工智能可以准确预测出任意石墨烯-氮化硼掺杂结构的带隙。对抗生成学习可以实现根据用户对性质的需求自动设计出新的材料结构，可大大加速新材料的开发，而且可以作为窥见人工智能思维方式的一扇窗口。董源在这些方面的研究成果已经发表在npj Computational Materials、 Carbon等国际高影响期刊杂志上，得到了《中国日报网》《海外网-人民日报海外版》、Phys.org、ScienceDaily.com等主流媒体的报道。董源指出，这几项工作展示了人工智能确实可以极大地提高新材料的研发效率。后续这些方法很有希望应用于新材料和新药物的研发当中，推动我国早日突破电子芯片核心材料、高性能航空材料和创新药物方面的技术难关。

　　董源的本科和博士均就读于清华大学，并且先后获得了清华大学优秀毕业生、清华大学优秀博士论文一等奖等荣誉。董源曾于美国麻省理工学院、美国密苏里大学学习和工作近6年，2019年9月回国全职入职杭州电子科技大学机械工程学院。博士阶段，董源师从我国著名工程热物理学家过增元院士，从事热质理论-新概念热学方面的研究。他的博士课题曾经先后获得国家自然科学基金委重点项目和变革性重大项目的支持。2011年，他与清华大学曹炳阳教授、过增元院士一起，围绕热质理论开发了玻尔兹曼方程-声子水动力学模型，解释了热质理论的微观基础，发表在Journal of Applied Physics上，迄今被引用已近100次。他将热质理论与非平衡热力学、拓展非平衡热力学理论进行辨证融合，推动了热质理论在传热学与热力学交叉领域的发展。在2018年国际传热界顶级会议“国际传热大会”上，法国Marshille大学Steinchen教授在专题研讨会上专门提及了这些工作，并且称之为“强有力并且非常创新的方法”（A powerful and very novel method）。热质理论还可以导出准确预测纳米系统导热过程的宏观模型，对研究大规模集成芯片中纳米结构的热管理问题具有很高的应用价值。董源在热质理论方面的工作使他先后获得2011年中国工程热物理学会传热传质学术会议青年优秀论文一等奖和2012年中国工程热物理学会吴仲华优秀学生奖等荣誉。他的博士论文入选国际知名学术出版社斯普林格（Springer）出版的世界优秀博士论文丛书。

　　积极服务学术共同体

　　董源在学术界担任了诸多服务性工作。他多次为国际顶级期刊Carbon、Nanoscale、International Journal of Heat and Mass Transfer等担任评审人。他担任了中国工程热物理学会传热传质分会青年工作委员会委员及深圳市人工智能产业专家委员会人工智能材料应用首席科学家等学术兼职。董源在美国机械工程师学会（ASME）、美国材料研究学会（MRS）等顶级国际学术会议上，多次担任特邀报告、分会场主持人、优秀奖项评审人等角色。2019年5月，他策划组织了首届“传热传质与数值计算国际研讨会”，成功在杭州电子科技大学召开，吸引了来自国际知名大学、研究机构的60余位顶级专家参与，进行了40多场学术报告。最近，董源还作为编委参与编写了深圳市福田区工商联发布的《福田区人工智能产业现状和发展战略研究》，为福田区人工智能产业的发展建言献策。董源表示，作为一名科学工作者，他不仅应该做好自己本身的学术课题，还有义务多多承担起组织学术活动、促进学术交流、扩大学术宣传的工作。这样可以吸引更多研究者和研究生加入重要前沿科学领域，齐心协力突破科技难关。

　　热情投身国家重要战略

　　杭州是中国创新创业前沿城市，是国家长三角一体化战略的重要支点，也是国家新一代人工智能创新发展试验区。杭州电子科技大学所在的钱塘新区是杭州先进制造业的集中区域，将打造智能制造、汽车、新材料、航空航天等一批千亿级产业集群。董源所从事的纳米传热、石墨烯、人工智能等研究方向可以很好地与杭州市以及钱塘新区丰富的产业资源相结合，实现产教融合、产学研协同发展。人工智能产业发展的一大瓶颈是人才匮乏。董源说，他先后在中国清华大学、美国麻省理工学院、美国密苏里大学等顶级学术机构学习和工作，积累了一定的教学科研经验。他很希望为国家培养一批紧缺急需的人才。董源在美国指导的数位学生先后被国际顶级名校清华大学、莱斯大学、卡耐基梅隆大学等博士项目全奖录取。董源很期待在杭州这片创新热土教学育人、科研育人，把自己在泛机械工程-人工智能交叉学科领域积累的心得体会用于培养未来的“人工智能+”优秀人才。董源笑称，甘做前浪，肩扛后浪，希望他的学生日后都能超过他，成为建设地方、服务高精尖产业的栋梁之材。

关注读览天下微信， 100万篇深度好文， 等你来看……