撰文丨王聰
編輯丨王多魚
排版丨水成文
近日,東京大學(xué)和蒙特利爾大學(xué)的一項研究登上了Cell Press官網(wǎng)頭條。
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該研究以:Accelerated inorganic materials design with generative AI agents(利用生成式 AI 智能體加速無機材料設(shè)計)為題,于 2025 年 12 月 17 日,在線發(fā)表于 Cell 子刊Cell Reports Physical Science上。
該研究開發(fā)了一個以通用大語言模型作為其核心生成引擎的材料發(fā)現(xiàn)框架——MatAgent。借助模擬人類專家推理過程的外部工具,并與晶體結(jié)構(gòu)估算和性能評估模型相結(jié)合,MatAgent 能夠?qū)崿F(xiàn)反饋驅(qū)動的自主探索廣泛的材料空間。針對特定形成能進(jìn)行的實驗表明,MatAgent 在提出具有所需性能的材料方面非常有效,同時還能保持高成分有效性、獨特性和新穎性。該框架的自然語言集成使得在實際工作流程中實現(xiàn)直觀約束變得容易。通過為每個成分建議提供明確的推理,這一框架確保了材料設(shè)計過程的可解釋性,成為增強專家知識并加速無機材料發(fā)現(xiàn)的智能合作伙伴。
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設(shè)計具有特定性能的無機晶體材料對技術(shù)創(chuàng)新至關(guān)重要,然而當(dāng)前的生成方法往往難以在保證充分可解釋性的前提下高效探索目標(biāo)材料。
在這項新研究中,研究團隊開發(fā)了用于加速無機材料設(shè)計的生成式 AI 智能體——MatAgent,這是一個利用大語言模型(LLM)強大推理能力的無機材料發(fā)現(xiàn)生成框架。
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該框架通過結(jié)合基于擴散的晶體結(jié)構(gòu)生成模型與性能評估預(yù)測模型,采用迭代式反饋驅(qū)動策略,將材料探索精準(zhǔn)導(dǎo)向用戶定義的目標(biāo)。通過整合外部認(rèn)知工具(包括短期記憶、長期記憶、元素周期表和綜合知識庫),MatAgent 模擬人類專家推理模式,極大拓展了可探索的化學(xué)成分空間。
實驗結(jié)果表明,MatAgent 能穩(wěn)健引導(dǎo)材料探索朝向目標(biāo)性能,同時持續(xù)實現(xiàn)高成分有效性、獨特性和新穎性。該框架因此提供了一個高可解釋性、實用且多功能的 AI 驅(qū)動解決方案,可加速新一代無機材料的發(fā)現(xiàn)與設(shè)計。
該研究的亮點:
MatAgent 將大語言模型(LLM)推理與生成式擴散和屬性預(yù)測模型相結(jié)合;
迭代反饋引導(dǎo)晶體生成朝著用戶定義的目標(biāo)發(fā)展;
模擬人類類比推理的認(rèn)知外部工具的整合拓寬了探索的組合空間;
MatAgent 促進(jìn)了可解釋且具有屬性導(dǎo)向的 AI 驅(qū)動的材料發(fā)現(xiàn)。
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論文鏈接:
https://www.cell.com/cell-reports-physical-science/fulltext/S2666-3864(25)00618-6
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