本書圍繞材料研發(fā)模式變革和新材料智能化發(fā)展的戰(zhàn)略需求，聚焦材料大數(shù)據(jù)發(fā)展戰(zhàn)略、基礎設施和標準規(guī)范建設，首次系統(tǒng)闡明了材料高效計算與自主設計、集成計算材料工程、材料智能化自動制備與表征、材料機器學習等新材料智能化研發(fā)技術與研究成果，論述了新材料研發(fā)智能化前沿技術、關鍵裝備和核心軟件應用等關鍵技術，針對我國新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展、支撐平臺建設、技術和裝備研發(fā)和人才培養(yǎng)的現(xiàn)狀，進一步厘清優(yōu)勢和短板，提出了明確的新材料研發(fā)智能化技術路徑與研發(fā)思路。

第1章　新材料研發(fā)智能化關鍵技術發(fā)展概述 001
1.1 概念與內(nèi)涵 002
1.2 政府發(fā)展戰(zhàn)略和計劃 003
1.2.1　美國發(fā)展戰(zhàn)略 003
1.2.2　歐盟計劃 004
1.2.3　中國科技計劃 005
1.3 技術發(fā)展現(xiàn)狀與對比分析 006
1.3.1　國外技術發(fā)展現(xiàn)狀 006
1.3.2　中國技術發(fā)展現(xiàn)狀 011
1.3.3　國內(nèi)外對比分析 014
1.4 問題與挑戰(zhàn) 016
1.5 戰(zhàn)略需求 017
1.6 重點發(fā)展方向 018
參考文獻 021

第2章　材料大數(shù)據(jù)與人工智能 025
2.1 材料數(shù)據(jù)庫技術 026
2.1.1　概念與內(nèi)涵 026
2.1.2　數(shù)據(jù)采集技術 026
2.1.3　數(shù)據(jù)存儲技術 027
2.1.4　數(shù)據(jù)交換技術 028
2.1.5　數(shù)據(jù)預處理技術 028
2.1.6　發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢 029
2.2 材料人工智能 040
2.2.1　概念與內(nèi)涵 040
2.2.2　模型構建技術 040
2.2.3　逆向設計技術 041
2.2.4　自主決策技術 041
2.2.5　數(shù)字孿生技術 042
2.2.6　發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢 042
2.3 問題與挑戰(zhàn) 055
2.4 重點發(fā)展方向 059
參考文獻 061

第3章　材料高效計算與設計技術 065
3.1 多尺度計算 066
3.1.1　概念與內(nèi)涵 066
3.1.2　多尺度計算技術 066
3.1.3　發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢 067
3.2 高通量計算 070
3.2.1　概念與內(nèi)涵 070
3.2.2　高通量計算技術 071
3.2.3　發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢 072
3.3 集成計算材料工程 082
3.3.1　概念與內(nèi)涵 082
3.3.2　集成計算材料工程技術 082
3.3.3　發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢 083
3.4 智能化計算 088
3.4.1　概念與內(nèi)涵 088
3.4.2　智能化計算技術 088
3.4.3　發(fā)展現(xiàn)狀 090
3.5 材料計算軟件 094
3.6 國內(nèi)外分析對比 097
3.7 問題與挑戰(zhàn) 102
3.8 重點發(fā)展方向 105
參考文獻 106

第4章　材料先進實驗技術與裝置 109
4.1 材料高通量制備表征技術與裝置 110
4.1.1　概念與內(nèi)涵 110
4.1.2　高通量制備技術 110
4.1.3　高通量表征技術 132
4.1.4　發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢 136
4.2 材料原位表征與測試技術 138
4.2.1　概念與內(nèi)涵 138
4.2.2　基于掃描電鏡的原位表征與測試技術 139
4.2.3　基于透射電鏡的原位表征與測試技術 143
4.2.4　發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢 148
4.3 材料服役行為高效評價技術與裝置 150
4.3.1　概念與內(nèi)涵 150
4.3.2　服役行為高效評價技術 151
4.3.3　發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢 155
4.4 材料自主/智能實驗技術和裝置 157
4.4.1　概念與內(nèi)涵 157
4.4.2　自動化實驗技術 158
4.4.3　自主實驗系統(tǒng) 161
4.4.4　發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢 167
4.5 問題與挑戰(zhàn) 169
4.6 重點發(fā)展方向 172
參考文獻 173

第5章　創(chuàng)新平臺與基礎設施 177
5.1 高效計算設計平臺 178
5.1.1　國外發(fā)展現(xiàn)狀 178
5.1.2　國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀 186
5.1.3　問題與挑戰(zhàn) 190
5.1.4　重點發(fā)展方向 196
5.2 先進實驗平臺 197
5.2.1　國外發(fā)展現(xiàn)狀 197
5.2.2　國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀 200
5.2.3　問題與挑戰(zhàn) 204
5.2.4　重點發(fā)展方向 205
5.3 材料數(shù)據(jù)基礎設施 206
5.3.1　國外發(fā)展現(xiàn)狀 207
5.3.2　國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀 215
5.3.3　問題與挑戰(zhàn) 221
5.3.4　重點發(fā)展方向 225
5.4 材料協(xié)同創(chuàng)新網(wǎng)絡 226
5.4.1　國外發(fā)展現(xiàn)狀 226
5.4.2　國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀 229
5.4.3　問題與挑戰(zhàn) 231
5.4.4　重點發(fā)展方向 232
參考文獻 232

第6章　材料智能研發(fā)技術標準體系 235
6.1 概念與內(nèi)涵 236
6.1.1　適合人工智能（AI-ready）的材料數(shù)據(jù) 236
6.1.2　AI-ready材料數(shù)據(jù)的特點 237
6.1.3　AI-ready材料數(shù)據(jù)的標準化治理 242
6.1.4　材料數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)與數(shù)據(jù)交互協(xié)議的標準化 244
6.2 國內(nèi)外現(xiàn)狀 245
6.2.1　國外發(fā)展現(xiàn)狀 245
6.2.2　國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀 249
6.3 需求與挑戰(zhàn) 253
6.3.1　需求分析 254
6.3.2　問題與挑戰(zhàn) 258
6.3.3　發(fā)展思路與重點任務 260
6.3.4　政策與措施建議 261
參考文獻 262

第7章　高層次創(chuàng)新人才培養(yǎng) 267
7.1 材料研發(fā)智能化對多學科交叉人才的需求 268
7.1.1　材料研發(fā)智能化促進多學科交叉 268
7.1.2　材料人工智能交叉學科發(fā)展現(xiàn)狀 268
7.1.3　材料研發(fā)智能化對人才培養(yǎng)提出了新的需求 272
7.1.4　問題與挑戰(zhàn) 274
7.1.5　建設思路與重點任務 276
7.2 高層次創(chuàng)新人才培養(yǎng)體系 277
7.2.1　高層次創(chuàng)新人才培養(yǎng)的目標 277
7.2.2　材料人工智能教育教學發(fā)展現(xiàn)狀 279
7.2.3　問題與挑戰(zhàn) 283
7.2.4　發(fā)展思路與實施舉措 285
7.3 高層次創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式 287
參考文獻 295

第8章　發(fā)展路徑與政策措施建議 299
8.1 發(fā)展路徑 300
8.1.1　突破新材料研發(fā)智能化的基礎理論和關鍵技術 300
8.1.2　構筑新材料研發(fā)智能化“基礎底座” 301
8.1.3　打造協(xié)同高效的研發(fā)智能化平臺體系 303
8.1.4　樹立數(shù)據(jù)賦能的典型應用示范標桿 305
8.2 政策措施建議 306