很多人對於材料領域並不是十分了解，認為這個東西有什麼用？其實這門科學一直隱藏在我們生活的方方面面！在材料科技領域，古代中國一直領先世界，比如火藥的發明直接將人類帶入了一個新的文明時代。而我們歷史書上提到的，石器時代、青銅時代、鐵器時代的更替，說白了就是：材料科學的發展。所以材料科學的影響不僅僅是生活，更是能夠影響全人類的“大發明”。
舉個例子來講，日本的著名光學鏡片製造商--株式會社OHARA，在光學領域的地位不言而喻。在去年這家公司就已經研發出名為“Ultra-Low Expansion Glass-Ceramics”的產品，很多人會問，這是個什麼鬼？中文叫做：超低膨脹微晶玻璃。在10的負7次方的溫度範圍內，變形只有0.0±1.0um，可以說是幾乎沒有變形的材料。其能夠運用在航天、天文望遠鏡、半導體制造等多個領域，說個毫不誇張的，如果在原材料方面就已經落後其他國家的話，也就不用提所謂的“競爭”了。
材料科學影響著社會發展
在上個世紀美蘇冷戰時期，關於新材料研發領域，兩國可是競爭激烈。當時競爭的焦點位於“宇宙開發”和軍備競賽之上，在宇宙開發領域，必須要有耐熱、耐寒、耐真空的高性能材料的支撐。蘇聯領先美國在1957年升空第一顆人造衛星斯普特尼克號。而美國為了不落後於競爭，在1958年成立了NASA（美國宇航局），投入大量的資金和人才研發“材料科學”。於是才有了1969年，阿波羅11號登陸月球的“壯舉”。
材料科學的爭霸是可以左右著世界走向的重要學科，日本在近年可是站在材料科學頂尖的國家，但是隨著多方面的原因，在這個領域的優勢逐漸被一一打破。如今材料科學不再是發現自然界的新材料或者改造某些材料，而是從無到有的研發某些材料。簡單來說，就是將很多材料放在一起，進行組合嘗試。但這件事情並不是一件容易只是。很早之前，聽說過這樣的一個傳聞，說是在中國剛成立之時，國內工業底子很薄弱，就連糧食用到的化肥都無法生產只能依賴進口。日本的一家公司，出發時是空船狀態，在海上航行中利用海水以及所帶材料進行生產，然後賣到中國。雖然並不知道這段話的真實性，不過通過這些可以看出當時中國確實實力有限。
日本在材料科學的研究可是世界前沿，光媒介、碳素纖維、碳納米管、藍色LED、釹磁鐵、鋰電池等都是從日本人手中研發而出，而這些物質也成為了構成現在社會的必不可少的成分之一。相應日本也從這些材料科學手中大發橫財！
看家本領的受到“威脅”
日本某材料研究所的研究人員說道：“たとえこちらが人員を3倍にしても、向こうはその數倍の研究員を投入してくる。日本が勝つにはどうすればいいですかとよく聞かれるけど、どう考えたって無理ですよ。”（
即便是我們投入3倍的人員研究，對方比我們投入更多的人。很多人問我，日本如何在這場競爭中取勝，怎麼想都是沒有辦法的。）這段話的背景就是以中國為代表的新興國家的崛起，對於新材料的研究很少是發佈完成品，多數情況下是先給出“理論說明”，然後採用大量的實驗進行研究和性能改造，最終完成研發任務。
雖然與日本的做法有些不同，可是不論怎麼看，最終成品的量產化還是取決於資金投入和人員投入。在資金和科研人員方面，日本是無法與中國進行匹敵。
而中國現在所缺乏的是，經驗！我們小時候聽過很多故事，比如居里夫人人發現鐳元素，弗萊明發現青黴素都是有一定的“偶然”因素在裡面。這就是比較重要的地方，雖然說是偶然，但如果沒有這些科學家對此長久的研發也不可能產生上面的組合。所以這就是日本的另外一個強項，有大量的研究經驗和經驗豐富的研究人員。材料信息學
但是這個優勢現在面臨著一個強大的敵人，那就是--Materials Informatics（材料信息學）。舉個例子，2016年“阿爾法狗”和李世石的“世紀大戰”很多人記憶猶新吧，4比1的成績被阿爾法狗輕鬆打敗。後來柯潔也被阿爾法狗橫掃，就連棋聖聶衛平也方言，不可能戰勝阿爾法狗。看似這個與本文並沒有太大的關係，實則不然。阿爾法狗用了很短的時間，掌握了人類花費千年而研究的成果，加入將這種技術運用到材料研發領域，其效果可想而知！在強大科技的面前，再多的經驗也都要“相形見絀”。這種深度學習的可怕之處並不是掌握已有的知識，而是其創造新的知識，阿爾法狗通過和自己的對戰，創造出很多新的手段，這就是最好的證明。
材料信息學就是這樣一個方向，讓機器學習過去人類所研究的“成果”，然後模擬新的物質。通過這種模擬，就能夠突破“時間”的限制，在過去人類花費十年甚至二十年去研究的物質，或許通過這種方式能夠縮短成幾個月甚至幾個星期。將人類的研究成果，通過大數據進行高速解析，突破個人經驗和束縛。
迎來“決戰場”的材料科技
這一切的改變實際上來自於2011年的美國，當時奧巴馬政權提出了一項名為“ Materials Genome Initiative（材料基因組計劃）”的計劃，投入了2億5000萬美元，將新材料開發的速度提升了2倍，效果也是十分明顯。2012年10月，成功將蓄電池中固體電解質材料的使用壽命延長。而這項技術是日本研究了很多年的項目，卻被美國用了數月超過，這就是材料信息學的威力。
材料信息學的關鍵之一就是人工智能和大數據，在這個方面可以說中國已經領先了日本。無論是在自動駕駛上的發展，還是在人工智能領域的開發，許多中國企業也都已經走在了世界的前沿。
材料領域的下一個風口就是：人工智能+材料信息學。中國在美國的材料基因組計劃推出的階段，就已經預測到材料信息學的重要性，投入了眾多預算進行相關佈局。而日本的具體項目在2015年才開始行動，從整體來看已經落後。而日本是否能夠在材料領域繼續保持亞洲之巔，或許就在最近幾年可以看到結果！
一位在日本某國立研究所待過的退休人員說道：“材料や化學の研究で有名な大學と國立研究所に30年程前にいました。研究は極めて遅い印象。「海外との競爭に負ける訳無い」といった驕りが教授陣にありました。學生、助手らは「中國のほうが大勢の人手を使えるから將來負けるのでは？」と心配していました。”（
30年前我在某材料和化學研究領域有名的大學和國立研究所工作。當時研究就感覺比較落後的印象。而當時的教授都有著“和海外競爭不可能輸”的驕傲。但是學生和助手都擔心到“中國在未來有很多人才可以使用，在未來估計會輸吧”。）閱讀更多 日本二三事 的文章
