NEDO 正在研究超先进材料超高速开发的基础技术项目,该项目将涉及先进材料快速开发技术研究协会 (ADMAT)、日本国立先进产业技术研究院和昭和电工 KK我们与 合作,利用人工智能(AI)开发出柔性透明薄膜,与传统方法相比,成功地将开发实验次数减少到不到1/25,薄膜在透光率、断裂应力和伸长率三个方面具有优异的性能。
这有望应用于具有多种相互矛盾的所需特性的功能材料。
未来,我们将进一步推进和开发这种人工智能,使其能够预测分子结构和混合比例,从而在满足所需性能的同时提供更好的物理性能。

图1柔性透明薄膜应用实例(柔性器件)
国家研究和开发公司新能源和产业技术开发组织(NEDO)进行先进的计算科学,高速目标是通过将使用原型设计/创新工艺技术和先进纳米测量评估技术创建的数据与人工智能(AI)技术相结合,将原型数量和开发周期减少到依赖“经验和直觉”的传统材料开发的1/20。超先进材料超高速发展基础技术项目(以下简称超超项目)※1''。
有机/聚合物类功能材料是日本材料工业具有高度竞争力的领域,人们期待通过复合来提高节能效果和表现多种功能等性能。然而,功能材料的常规开发一直采用耗时且劳动密集型的方法进行,例如基于开发者的“经验和直觉”来检验假设并进行大量实验。
因此,NEDO、先进材料快速开发技术研究协会 (ADMAT)、日本国立先进产业技术研究所 (AIST) 和昭和电工 KK通过利用人工智能(AI)开发透明薄膜,我们成功地将开发满足透光率、断裂应力和伸长率三个矛盾性能等比例最佳要求的薄膜所需的实验次数减少到与传统方法相比的1/25以下。
这有望应用于具有多种相互矛盾的所需性能的功能材料的开发。
今天,我们在以下网站的超先进材料超高速发展基础技术项目(Super-Super项目)的成果报告材料中公布了此事的详细情况。
2019年度超先进材料超高速开发基础技术项目(Super-Super PJ)成果报告材料
网址:https://wwwadmatorjp/news
NEDO、ADMAT、AIST 和 Showa Denko 决定使用 AI 来寻找满足柔性透明薄膜设计所需特性的聚合物,这对于移动设备的开发至关重要(见图 1)。首先,他们制作了 27 种薄膜并确定了其原材料的分子结构。混合比例※2独特的方法※3解释变量※4,目标变量※5由于权衡关系,具有难以协调的物理属性转换后的透射率※6、断裂应力和伸长率,并让 AI 学习测量数据。
之后,准备大量解释变量(分子结构)数据,差值概念※7预测以相等比例最大化这三项的薄膜的成分,根据该成分创建薄膜,并评估其物理特性。同样,一位经验丰富的研究人员实际测量了 27 种薄膜的数据,将根据自己的知识创建的薄膜的物理特性与 AI 配方的物理特性进行了比较(见图 2)。
结果发现,采用 AI 预测的配方创建的薄膜的物理性能不仅超过了基于初始数据的 27 种薄膜的物理性能,而且优于经验丰富的研究人员通过对比实验创建的 25 种薄膜的物理性能(见图 3)。
综上所述,我们已经证明,使用 AI 来开发难以共存的物理特性,与仅基于研究人员知识的实验相比,不仅可以将实验数量显着减少到 1/25 以下,而且还可以实现超出研究人员经验知识的开发。

图2 计算与处理配合示意图,实验次数评估流程

图3证明AI可以高效搜索柔性透明薄膜

图4 使用AI预测生产的柔性透明薄膜
在这个项目中,我们将进一步推进和开发这种人工智能,使其能够预测分子结构和混合比例,从而在满足所需性能的同时提供更好的物理性能。