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昨天的少年班神童 今天的“创客”

发布时间:2016-12-06 08:41 来源:中青在线 作者:通讯员 刘爱华 王磊

  在今年的“互联网+大学生创新创业大赛”安徽省赛区上,中国科技大学材料基因团队获得冠军。徐旻昊/摄

  在中国科技大学,有这样一个团队,用了不到两年时间开发出“材料基因创新研究平台”,被称为智能的材料大脑。该平台从2016年年初上线开始,就为数家科研机构和企业提供了材料定制服务,同时也吸引了众多投资公司的目光。

  有投资人这样评价:这个项目在优秀科研团队和10多年成果积累的基础上,创新性地与高性能计算、大数据、人工智能相结合,具有非常广阔的产业前景。

  团队成员构成也很抢眼:指导教师罗毅为世界知名材料学家、中国科大微尺度物质科学国家实验室教授、入选国家首批“千人计划”,江俊为中国科大微尺度物质科学国家实验室教授、入选国家首批“青年千人计划”,另外7名主力成员中,6名来自中国科大少年班学院。

  创造会思考的“材料大脑”

  “材料基因创新研究平台”到底是什么?简单一句话,就是一个会思考的材料大脑。

  打开“材料基因大数据库”,是一个设计简洁却内容丰富的页面。在首页介绍中,有这样一段话:“项目组用多年来在科学计算、材料表征、大数据挖掘与清洗工作中所获得的近千万功能分子、晶体和器件的材料特征数据为基础,构造完成了实用的材料基因大数据库,集成了大量的科学计算和材料设计工具,打造了一个材料设计性能数据库和信息平台系统。”

  江俊介绍,“我们通过计算机+人工智能的方法,建立材料信息的大数据库、实现材料数据的信息化处理,并通过计算机实现检索算法。更重要的是,我们利用数据挖掘技术对大数据进行分析,寻找海量材料信息数据中隐藏的规律,建立预测模型,从而可以针对需求给出智能的推荐或建议方案。”

  目前,团队已为多家科研机构和公司提供材料基因检索和定制服务。比如,有家公司需要研发一种极端条件下的记忆金属特殊材料,团队给出实验范围、结构、温度、压力等数据建议,大大缩减了对方实验所需的空间、时间和金钱,为这家公司节省了4300余万元研发费用;另一家公司5年里在研发“纳米银粉”材料时屡遭波折,采纳该团队提出的建议后,短短两周就成功研发出产品。

  新材料作为目前世界上极有前景的朝阳产业之一,是影响经济发展和国家安全的关键技术。美国早在2011年就启动了第一轮“材料基因组计划”,并于2014年启动了第二轮,希望解决日益重要的“新材料”问题。目前国内也有为数不多的高校和科研院所开启了类似的项目。中国科大的项目又有什么不同呢?

  “研究目标是一致的”,江俊介绍说,“我们的特点在于以理论为先导,建立基础数据库和方法,协同多个学科的工具来解决实际问题,这也是中国科大交叉创新研究的特色”。

  师徒联手促进科研成果转化

  为什么要做这个项目?

  人类社会的发展和材料的发展密切相关,从石器时代一路走到信息时代,材料科学的作用不容小觑。然而,传统的材料科学研究,最大的痛点仍然是材料科学的“试错”研发模式:在面临一种材料的研发需求的时候,科研人员必须反复进行试验,以找到所需要的材料,而这个过程使得开发周期变长,成本居高不下。

  江俊列举了爱迪生发明白炽灯的例子:爱迪生做了1500多次实验才找到适合做灯丝的钨丝材料,而在此之前他试了金属丝、植物丝,用了3年多时间。

  “无论在科学界还是企业界,都面临材料试错的问题”,江俊说,“试错模式在爱迪生的时代适用于小作坊工业,到当今这个高速发展的大工业化时代,试错就要付出巨大的时间成本和金钱代价,我们的工作就是要将试错的过程缩短”。

  早在2006年,还在瑞典皇家工学院攻读博士学位的江俊,师从罗毅教授。罗教授的夫人长期在工业界工作,她对学术界的科研产出有不同的理解:“学术界很多高层次的科研文章在实际应用方面用处不大,一方面前沿的科研成果与社会和市场有距离,另一方面适应现实的科研成果无法直接呈现给市场。”这让罗教授深受触动,“大量的科研数据和论文,如果不进行系统性的总结,是很难转化成实用成果的”。

  罗毅的思考影响了弟子江俊,从那时起,师徒两人就开始酝酿“如何将高大上的科学研究成果与接地气的实际应用联系起来”。2011年,江俊入选首批“青年千人计划”进入中国科大工作,与作为国家首批“千人计划”入选者的恩师罗毅在中国科大聚合,再次展开合作。

  随后,江俊主动担任了中国科大少年班2012级的本科生班主任。少年班注重交叉学科培养,在汇聚少年班各学科“极客”人才后,“创造会思考的材料大脑”的创新故事正式拉开了序幕。

  创新和团队的力量超乎想象

  在一次少年班的班会上,江俊提出了自己的初步想法,建立“才酷(材库)极客中心”,没有犹豫,霍姚远、冯超、肖恒宇立刻报名。学数学的霍姚远,是个计算机极客,因为相同的兴趣,他结识了被他称为“计算高手”的李任之学长。

  合作由此展开。有一次,一个关于机器学习算法方面的问题,江俊不是很明白,于是,他找来李任之和霍姚远,让他俩对这个问题进行攻关。一周后,已将知识点学透彻的两人主动来找江俊。“他们给我讲了1个小时的课,让我脑洞大开”,江俊感慨,“年轻人对于新知识的汲取和延伸能力是无限的,我们这个项目得益于这些年轻的同学,他们具有超越学科极限的热情和想象力,团队的力量有时候强大得超乎你的想象。”

  团队不断壮大,学计算机的李博杰、学化学的冯超、学物理的肖恒宇和徐弈、学信息科学的黄远钧,陆续加入了这个团队。“少年班的学生可以自由选择不同的专业,所以一个班级里会有很多学不同专业的学生,其实就是一个大的学科交叉实验场”。正是由于这种学科交叉的背景优势,项目顺利推进。

  分工明确,组织有序。如今已在中国科大化学与材料科学学院读研的李任之,作为团队领队和产品经理,负责项目的主要策划和技术架构,并承担材料描述因子的提取与数字化研究;保送到微尺度物质科学国家实验室读研究生的3位同班同学肖恒宇、霍姚远和冯超,分别负责量子化学计算与材料仿真设计、数据库的开发与网络服务和材料大数据的机器学习研发;大二学生徐弈负责前端部分的开发,黄远钧负责团队运营及推广;远在北京、作为中国科大—微软亚洲研究院联合培养研究生的李博杰,依旧参与团队网络平台与数据服务项目。

  在项目推进过程中,难题不断出现。有一次,在实现搜索引擎功能时,反复实验的代码都不成功,霍姚远熬了几个晚上,硬是将代码写了出来。而在李任之那里,最大的困难是硬件服务器的更新速度跟不上层出不穷的新想法。“不是没有困难,是他们的极客精神,把困难变成了超越极限的有趣挑战”,江俊说,“在这群年轻的学生身上,有着融入中国科大人骨髓的创新血液”。

  “极客”变“创客”

  原本没有创业计划的材料基因研究团队,在学校的鼓励下,开始着手成果转化,并与主动找上门的投资公司接洽。对于项目未来的发展和创业前景,他们充满信心。然而,在项目商业化的过程中,这群专注于研发的极客也发现了团队的短板,这一点在比赛中已经初现端倪。

  在今年的“互联网+大学生创新创业大赛”中,团队不负众望,获得了安徽省冠军。然而在全国赛中,团队屈居银奖。“最终未能角逐全国赛金奖的很大一部分原因是商业计划书的不完善”,江俊说,“在比赛和前期的准备过程中,学校给了我们很大的支持,也帮助我们努力找差距。近期,项目准备进驻中国科大先进技术研究院,我们想通过专业的项目孵化平台弥补商业化上的短板。”

  为此,中国科大团委分管创新创业工作的负责人给出了自己的思考:创新创业的基础是创新,目的是创业。中国科大的传统和优势是注重原始创新,并且有着一批以江俊师生团队为代表的、充满激情与活力的技术团队。但核心技术只是第一步,以创新创业人才培养为出发点,用创新、开放、共享的方式去探索,帮助和服务实验室跨越产业化的鸿沟,并引导产业反哺原始创新,形成创新创业良性发展闭环。

【责任编辑:郭艳丽】
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