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AI4S 走出实验室:材料研发开始跨越“中试鸿沟”

  • 2026-09-21
    北京
  • 本文字数:1861 字

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AI摘要

AI4S正从“发现导向”转向“产业化导向”,枫清科技提出覆盖材料发现、数字中试与生产优化的全链条技术体系。其核心挑战在于打通割裂的数据源并完成化工领域强约束下的数据对齐与工程化适配。

数据碎片化与标准不一是AI落地首要瓶颈;数字中试是连接实验室与产线的关键枢纽;专家参与的数据清洗与单位对齐不可替代。

适合化工AI算法工程师、工艺仿真工程师、材料研发数字化负责人阅读。

过去几年,AI for Science(AI4S)的关注点大多集中在“发现”:发现新分子、筛选新材料、预测新配方。但对化工行业而言,找到一个理论上可行的候选方案,只是漫长研发流程的起点。从实验室小试到中试放大,再到进入产线稳定生产,其间横亘着工艺、设备、安全、成本和质量控制等多重门槛。

换句话说,AI 可以生成配方,但化工企业最终需要的不是“看起来正确”的答案,而是能够生产、能够复现,也能够算清经济账的工艺方案。

在 2026 上海国际化工展览会上,枫清科技展示了一套覆盖材料发现、数字中试与生产优化的 AI4S 技术体系。相比单点使用大模型查文献、写报告,这一路径更值得关注的地方,在于试图把此前相互割裂的科研数据、实验设计、工艺仿真和产线运行连接起来,让 AI 进入材料产业化的完整链条。

AI4S 的难点,不只是模型

化工材料研发首先面临数据问题。企业内部的数据往往数量有限,且分散在论文、实验记录、Excel 表格和不同业务系统中;不同来源的数据在计量单位、实验条件和表述方式上也并不统一。未经处理的数据即使能够输入模型,也很难直接用于训练和预测。

枫清科技创始人兼 CEO 高雪峰举例称,在一个配方优化项目中,客户最初只有几十条配方数据。项目团队需要先从公开文献中抽取同领域配方和工艺信息,再由化工专家完成数据清洗、标准对齐与单位统一,才能形成模型可以使用的数据集。

这也说明,产业 AI 的门槛并不完全体现在参数规模上。真正消耗时间的,往往是把文献知识、实验数据和生产经验整理成机器能够理解、计算和复用的结构。

“数据不足不是项目的终点,而是介入的起点。”这句话背后的行业现实是:AI4S 首先是一项数据工程,其次才是模型工程。

从“语言生成”走向“机理与数据双驱动”

化工过程受到物质守恒、能量守恒、反应动力学和设备条件约束,单纯依赖大模型进行概率生成,很难满足工业场景对准确性和稳定性的要求。因此,枫清科技采用了机理模型与数据联合驱动、大小模型协同的技术路线。

在材料发现阶段,行业模型可以用于文献分析和候选配方的高通量筛选;进入工艺环节后,则需要将设备运行数据与传统机理模型结合,并引入物理信息神经网络(PINN)等方法,对反应和生产过程进行模拟。文献调研、分子设计、实验规划和工艺仿真等任务,再由不同专业智能体分工协作。

这种架构反映出产业大模型正在发生的一项变化:通用模型并不直接取代专业软件和机理计算,而是成为调用知识库、计算工具与仿真模型的调度层。

对于化工行业而言,大模型“知道得多”并不足够,更重要的是每一步计算使用了什么公式、哪些参数,以及结果能否被专业人员复核。

为降低模型幻觉带来的风险,枫清科技采用图与向量融合的知识引擎,将企业内部数据作为约束模型推理的“基准事实”,同时把散落在 Excel、国家标准和行业标准中的公式及系数封装为可调用的技能。智能体负责理解需求和编排任务,具体计算仍由确定性工具完成,并保留中间步骤。

这条技术路线的核心不是让 AI 替代规则,而是让 AI 能够正确找到并执行规则。高雪峰将其概括为:“不只是给出一个答案,还要说清楚为什么另外 900 个候选配方行不通。”

数字中试,可能是 AI4S 真正的分水岭

材料研发中最难跨越的环节之一是中试。实验室中几克、几公斤规模能够成立的方案,扩大到吨级生产后,可能受到传热、传质、反应速率和设备结构变化的影响。大量候选材料并非没有实验价值,而是无法承担实体中试的成本与风险。

数字中试的作用,是先在虚拟环境中模拟工艺放大,过滤明显不可行的方案,再把范围缩小后的候选方案交给实体装置验证。它不能完全取代真实中试,却可能减少无效试验,降低设备占用、原料和能源成本。

据高雪峰介绍,枫清科技的数字中试方案正在分阶段实施,预计最早于 2027 年底进入实际应用。

不过,从模型验证走向稳定生产仍需要长期积累:数字模型必须持续吸收真实装置数据,并在不同设备、原料批次和运行条件下校正。

这也决定了 AI4S 不会是一套软件装进工厂就立即生效。更现实的落地方式,是从边界清晰、收益可测的场景切入,再逐步连接 DCS、LIMS 等生产与实验系统。

枫清科技称,其为一家民营化工企业部署工艺配方优化智能体后,每年节省水、电、煤、气成本约 1000 万元。该数据仍需结合项目规模、投入成本和统计口径评估,但至少表明,化工企业衡量 AI 价值的标准正在从模型准确率转向生产指标。

AI4S 的下一阶段,不再只是证明 AI 能够提出新材料,而是证明这些材料能够走出实验室。真正的产业闭环,是一个候选配方既能被发现,也能通过中试、进入产线,并在持续运行中接受成本、安全和质量的共同检验。

材料发现决定 AI4S 能走多快,而中试与生产决定它最终能走多远。