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昆明理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院種曉宇、何京津、馮晶教授團(tuán)隊(duì)在“人工智能+材料”交叉領(lǐng)域取得重要突破。研究團(tuán)隊(duì)提出了“連續(xù)遷移”機(jī)器學(xué)習(xí)框架，成功解決了小數(shù)據(jù)集下材料多性能預(yù)測(cè)的技術(shù)瓶頸，為新型功能材料的高效研發(fā)提供了新思路。相關(guān)研究成果發(fā)表于國(guó)際期刊《先進(jìn)功能材料》。
傳統(tǒng)機(jī)器學(xué)習(xí)方法在材料性能預(yù)測(cè)中常受限于數(shù)據(jù)稀缺問(wèn)題，尤其當(dāng)目標(biāo)性能樣本量不足時(shí)，模型精度難以保證。針對(duì)這一挑戰(zhàn)，團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地構(gòu)建了“連續(xù)遷移”學(xué)習(xí)策略。該策略首先基于海量材料的形成能數(shù)據(jù)訓(xùn)練高精度基礎(chǔ)模型，再通過(guò)遷移學(xué)習(xí)依次預(yù)測(cè)材料的穩(wěn)定性、帶隙、體積模量等關(guān)鍵性能。當(dāng)面對(duì)僅51條數(shù)據(jù)的剪切模量預(yù)測(cè)任務(wù)時(shí)，團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步以體積模量模型為“跳板”，進(jìn)行二次遷移，使小數(shù)據(jù)集下的預(yù)測(cè)可靠性顯著提升。
通過(guò)該框架，研究團(tuán)隊(duì)從1.8萬(wàn)余種候選材料中，快速篩選出54種兼具高穩(wěn)定性與優(yōu)異延展性的無(wú)機(jī)雙鈣鈦礦涂層材料。其中，六氟合銥酸銫銅材料表現(xiàn)尤為突出。其帶隙值適配光伏應(yīng)用需求，剪切模量與體積模量比值顯示出高延展性，穩(wěn)定性測(cè)試也驗(yàn)證了其潛在實(shí)用價(jià)值。這一成果不僅為鈣鈦礦太陽(yáng)能電池、光催化等領(lǐng)域提供了候選材料庫(kù)，更證明了遷移學(xué)習(xí)在材料多性能協(xié)同優(yōu)化中的普適性，為其他材料的性能預(yù)測(cè)與優(yōu)化提供了可推廣的框架。
據(jù)了解，此項(xiàng)研究依托在該校的金屬先進(jìn)凝固成形及裝備技術(shù)國(guó)家地方聯(lián)合工程研究中心完成，是昆明理工大學(xué)在材料信息學(xué)領(lǐng)域的又一重要進(jìn)展，為有效解決傳統(tǒng)機(jī)器學(xué)習(xí)在數(shù)據(jù)稀缺場(chǎng)景下的性能瓶頸，破解“數(shù)據(jù)少、任務(wù)多”的材料研發(fā)難題提供了可推廣的計(jì)算工具，也為材料多性能協(xié)同優(yōu)化提供了高效計(jì)算范式。
