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【深度解读】走近北京材料基因工程高精尖创新中心

2018/04/18

  2017年10月,由北京科技大学牵头,我校与北京科技大学、中国科学院物理研究所、中国钢研科技集团有限公司共同建设的北京材料基因工程高精尖创新中心正式获批成立。北京材料基因工程高精尖创新中心成立的背景和意义是什么?中心的研究方向有哪些亮点,预期会取得哪些社会效益?中心的建设对我校的发展带来哪些正向激励?对我校的学科建设发展会产生哪些深远的影响?带着这些问题,记者采访了参与其中建设的计算机学院院长李宁,为广大师生揭开中心的神秘面纱。 

 

  助力“中国制造2025” 服务首都“四个中心”建设 

  记者:李院长,您好!北京材料基因工程高精尖创新中心成立的背景与意义是什么?

  李宁:为将中央在京高校、北京市属高校和国际创新资源等多方力量进行有效整合,建立国内与国外创新资源深度融合、科研与应用相互促进、科技创新与人才培养有机结合、央属院校与市属院校共同发展的长效机制,北京市于2015年10月启动了“北京高等学校高精尖创新中心建设计划”,目标是建设20个左右的高精尖中心,实施50个左右的高精尖项目,产出一批有影响力的成果,切实解决重大科学问题、产业发展问题等。北京材料基因工程高精尖创新中心是由市教委在2017年10月16日认定的第三批北京高等学校高精尖创新中心,建设周期为5年。

  建设北京材料基因工程高精尖创新中心是实施创新驱动发展战略,实现“中国制造2025”行动纲领的需要。对于实现我国新材料技术跨越式发展,推动产业结构迈向中高端,实现创新驱动、智能转型、强化基础、绿色发展有着重要意义。建设北京材料基因工程高精尖创新中心也是北京市建设成为“科技创新中心”的需要。当前,北京正在实施制造业向高端科技服务业转型,材料产业也面临着转型问题。“材料基因工程关键技术及支撑平台”已被列为“十三五”国家重点研发计划19个优先启动的重点专项之一。因此,北京材料基因工程高精尖创新中心的建设恰逢其时,正适应于这一战略规划。中心将服务于大北京区域战略新兴产业的发展,为京津冀一体化新材料和高端制造业布局提供技术支持,并辐射全国。 

 紧锣密鼓 全力推进 

  记者:中心的发展目标是什么?

  李宁:高精尖中心将围绕实现“两个一百年”的战略目标,构建支撑我国“材料基因工程”研究和协同创新发展的高通量计算、高通量合成与表征和专用数据库等三大示范平台,研发材料高通量计算方法、高通量制备技术、高通量表征与服役评价技术、面向材料基因工程的材料大数据技术等四大关键技术,在高温合金、全固态锂离子电池材料、高效催化材料、高强汽车用钢、高熵合金等几类关键材料上开展验证性示范应用,实现突破。

  通过五年的努力,我们将会把“北京材料基因工程高精尖创新中心”建设成为国际材料基因工程研究高端人才的汇聚平台,新材料研发模式和方法变革性创新的引领平台,助力实现北京“科技创新中心”功能定位的示范平台,多学科交叉和科研创新能力提升的促进平台,北京市人才培养新模式的探索平台。为提升北京新材料研发和产业的核心竞争力,促进高端制造业和高新技术的发展,为支撑“中国制造2025”目标的实现作出贡献。与此同时,促进我校计算机和相关学科的发展,争取达到国内一流学科的水平。 

  记者:当前中心建设情况如何?

  李宁:现在正在处于准备阶段,建设方案正在等待学校审批。当前对中心的层级结构、团队研发管理、高端人才研发队伍、待遇机制等因素,我们都有了严密科学的设想,正在研究决策的过程中。我校科技处等部门也大力支持,配套经费已经落实。此外,我们前期的一些科研成果,可为将来的研究打下良好的基础。比如我们建立的云计算平台,以及在机器学习、数据挖掘研究方面的多年积累等等。与此同时,我们也在物色、引进人才,力争完成好五年的研究目标。 

  发挥优势 填补空白 

  记者:中心各个单位的合作形式是怎样的?

  李宁:中心有五六个大的研究方向,有的以我校为主,有的以北京科技大学和其他单位为主。以材料数据库为例,我们双方共同建立,由首席专家来带领方向,同时我们也有自己的建设思路。北京科技大学比较侧重钢铁材料,我们更侧重绿色能源需要的催化剂材料。虽然目标可能不尽相同,两校会联合建设材料数据库,共同研究面向材料基因工程的高通量算法和软件。我校和北京科技大学会定期交流进展,共同协商研究内容,联合开展攻关。

  我校以信息特色为主,钢铁材料是北京科技大学的优势之一。在中心的建设过程中,我们要把两校的优势进行充分结合,发挥我校在信息处理技术方面的长处。 

  记者:重点研究方向和目标都包括哪些?

  李宁:北京材料基因工程高精尖创新中心坚持“有特色、高水平”,依托学校的重点学科和重点科研基地,建设面向世界前沿科学技术和国家重大关键技术的高精尖创新中心。我校重点负责以下两个部分:第一部分是材料高通量计算方法和软件。新材料的计算量非常大,许多任务要同时连续进行,并在相应节点上汇总完成结果,一些任务常常要求长达几周、几个月的时间,不能中断。这就对多任务、并发并行式的流程计算和软件的部署优化等方面有着更高的要求。高通量材料计算与设计的研究目标是开发出具有自主知识产权的高通量多尺度并发/并行式自动流程计算方法与专用软件,建成可支撑高通量计算的硬件系统和运行环境,形成开放共享的高通量材料计算与设计平台,实现新材料的快速、低耗筛选与设计,材料新效应的高效探索。第二部分是材料基因工程专用数据库和数据挖掘技术。目前,材料基因工程研究和材料高通量计算在我校还是空白的研究领域。现在许多材料特性繁多,需要我们建立相对完备的数据库,将这些知识储备综合起来,用于计算和预测新材料。这对数据库的要求很高,需要实现可查询、可筛选、可视化等重要功能。还有一点,就是利用大数据技术来辅助新材料的发现。以机器学习为例,机器学习的技术方法应用在人工智能领域的有很多,这些方法同样可以应用在材料基因工程上。除了通过高通量计算用这些模型进行推演之外,还可以从统计学上探索已知材料和新材料的特性规律。我们希望能利用机器学习的方法,把这些过去观察到的数据和经验充分运用起来,用于推测新材料的特性。我们希望能够构建一个标准化高校的数据模型,实现数据的交汇、集成和更新,增强对TB级数据的采集和加工能力,支持分布式环境,支持更加稳定、安全和高效的数据访问。在此基础上,构建面向进行材料设计和制备的知识库和专家系统,实现材料的挖掘和可视化,对新材料的研发提供接口。材料基因工程专用数据库和数据技术方向的研究目标是研发出可支撑高通量计算、高通量实验数据处理加工技术,材料基因工程智能数据库技术,可高效利用的数据挖掘和机器学习技术,促进材料数据的快速积累和应用,从而加速材料数据科学的发展。 

  汇聚人才 凝练特色

  记者:中心人才队伍构成是怎样的情况?

  李宁:在人才方面,我们会提供便利的工作条件,聘请国内外顶级专家来中心工作。一方面,我们将与合作单位一道,重点邀请一批专家来中心工作;另一方面,通过科技处和国际交流合作处组团到国外宣传我们的高精尖中心,发掘和招聘人才。相信通过一段时间的努力,一定能够汇集国际水准的专业队伍。从涵养本校人才的角度,我们也广为吸收在计算机系统结构、高性能计算方面等领域特长突出的本校教师来参与项目。此外还有研究生的参与,通过在中心锻炼实现快速成长。 

  记者:参与中心的建设对我校的学科建设将产生什么影响?

  李宁:中心很重要的发展目标之一,就是促进我们自身的学科建设。使我校材料基因工程研究逐渐从无到有,做大做强,争创一流学科,形成我校新的重要特色。北京科技大学也积极与我校合作共建,培养这方面的人才。将来我们可能会把材料高精尖基因工程的一些内容,结合实际情况适当设置在研究生甚至本科生课程中,或者培养设置相关专业,从而带动我校的交叉学科发展,达到国内一流的学科水平。通过设置别校没有的特色交叉学科,做到“人无我有、人有我新”,凝练出自己的学科特色。

  相信经过五年建设,通过汇聚一流人才、开展前沿探索研究、培养高水平的人才队伍,北京材料基因工程高精尖创新中心有望建成国际一流的材料基因工程研究基地。同时作为我校的省部级重要科研基地,中心将带动我校计算机、信息、数学、物理等学科的发展,其中计算机、数学等学科争取达到国内一流学科的水平。 

  记者:预期中心会取得什么样的社会效益?

  李宁:对社会的贡献主要体现在以下几个方面:一是对产业的贡献,通过中心的研发,我们能够发现、制备国家急需的材料,对国防、经济建设、人民生活都十分重要。二是人才培养方面,能够通过中心培养一流的专家学者,并带出一支优秀的团队。在这个过程中,不仅能带出优秀的教师,还能带出能力出色的硕士和本科生,对人才培养也是一种积极的促进。三是从学科建设角度出发,通过形成新的学科领域、特别是交叉领域,能够形成特色,将来支撑我校学科点的发展。(供稿:计算机学院 党委宣传部)

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