■秦晉 楊艦

王崇愚（1932年—）

王崇愚，滿族，1932年生，籍貫北京。計(jì)算凝聚態(tài)物理與材料電子結(jié)構(gòu)專家，中國(guó)科學(xué)院院士，清華大學(xué)物理系教授，中國(guó)材料研究學(xué)會(huì)計(jì)算材料學(xué)分會(huì)顧問委員，曾任第八、第九屆全國(guó)政協(xié)委員。1954年自北京鋼鐵工業(yè)學(xué)院（今北京科技大學(xué)）畢業(yè)后進(jìn)入原重工業(yè)部鋼鐵工業(yè)試驗(yàn)所（今鋼鐵研究總院）工作。1958年起從事軍工材料的研制工作，研究成果獲全國(guó)科學(xué)大會(huì)獎(jiǎng)、兩項(xiàng)國(guó)家發(fā)明獎(jiǎng)三等獎(jiǎng)及一項(xiàng)冶金部科技進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。20世紀(jì)80年代起逐步轉(zhuǎn)向材料電子結(jié)構(gòu)與材料組分設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)性研究。1993年當(dāng)選為中國(guó)科學(xué)院院士，1999年工作調(diào)動(dòng)至清華大學(xué)物理系。2011年以來參與中國(guó)“材料基因組計(jì)劃”的咨詢建議與實(shí)施工作。2017年開始承擔(dān)科技部材料基因組國(guó)家重點(diǎn)專項(xiàng)“高通量并發(fā)式材料計(jì)算算法和軟件”以及云南省材料基因工程重大項(xiàng)目“稀貴金屬合金高通量計(jì)算及材料設(shè)計(jì)與物性關(guān)聯(lián)研究”的科研工作。

 

輾轉(zhuǎn)求學(xué) 走進(jìn)鋼鐵研究

1932年10月12日，王崇愚出生于安東（今遼寧丹東）的一個(gè)知識(shí)分子家庭，父親王椿年和母親高書珍都曾受過師范教育。此時(shí)，東北全境已經(jīng)淪陷，不堪日偽統(tǒng)治的一家三人在1934年輾轉(zhuǎn)到了北平。在之后短短的五年間，王崇愚接連失去了母親、外祖父母和祖母四位至親，尤其是1936年的夏天，年僅26歲的母親因病過早地離開了這個(gè)世界，留給了王崇愚無限思念。“七七事變”爆發(fā)后北平淪陷，為避戰(zhàn)火，王家不得已遷往河北灤縣生活。對(duì)一個(gè)四五歲的孩子來說，幼年喪母給他帶來了人生最大的缺憾，他渴望母愛和安定的生活。

1937年王崇愚進(jìn)入灤縣小學(xué)學(xué)習(xí)，并在1942年考入灤縣中學(xué)，不久轉(zhuǎn)入開灤中學(xué)。初二那年父親的來信他至今記憶尤深，信中談起了母親在世時(shí)望兒子讀書成人的殷切期待，要他對(duì)得起黃泉之下的母親。雖然與母親共同生活的時(shí)光是短暫的，但母親仍是王崇愚心中的至親至尊，他決心絕不能辜負(fù)母親的期望。

從1937年到1949年時(shí)局動(dòng)蕩，王崇愚也隨家人在灤縣、北平、沈陽等幾地間輾轉(zhuǎn)，先后在四所中學(xué)就讀，1949年回到北平，轉(zhuǎn)入北平市立第四中學(xué)（今北京四中）。早在初二學(xué)習(xí)小代數(shù)時(shí)，他就對(duì)數(shù)學(xué)產(chǎn)生了濃厚的興趣，來到四中后，物理老師張子鍔、化學(xué)老師劉伯忠和數(shù)學(xué)老師馬文元、王景鶴等諸多名師知識(shí)廣博、經(jīng)驗(yàn)豐富，而且循循善誘，注重培養(yǎng)學(xué)生自己的思考能力，令他更是受益終身，帶給他的不僅是豐富的知識(shí)更是對(duì)探索科學(xué)的濃厚興趣。

中華人民共和國(guó)的成立更讓王崇愚感受到了新舊兩個(gè)時(shí)代的巨大變化，和那個(gè)時(shí)代的諸多同齡人一樣，他滿懷激情地投入到了中華人民共和國(guó)的建設(shè)之中。1950年高中畢業(yè)后，他考入了北洋大學(xué)。

1952年4月因“高校院系”調(diào)整成立了北京鋼鐵學(xué)院（今北京科技大學(xué)），1952年至1953年夏隸屬于清華大學(xué)，王崇愚因此轉(zhuǎn)入清華學(xué)習(xí)，直至1953年秋季北京鋼鐵工業(yè)學(xué)院正式建校。大學(xué)時(shí)代，柯俊老師講授的“金屬物理”、方正知老師的“X射線學(xué)”、張守華老師的“材料學(xué)”、徐祖耀老師的“金相學(xué)”、劉叔儀老師的“機(jī)械冶金學(xué)”以及韓德剛老師的“物理化學(xué)”等課程，指引著王崇愚走上了金屬材料研究之路。特別是老師們展示的金屬微觀領(lǐng)域中的前瞻性研究，更是激發(fā)了他對(duì)研究金屬學(xué)深層問題的興趣。1954年6月，王崇愚自鋼鐵工業(yè)學(xué)院金屬學(xué)專業(yè)畢業(yè)，被分配到重工業(yè)部鋼鐵工業(yè)試驗(yàn)所X射線實(shí)驗(yàn)室工作。這所1952年成立的單位是新中國(guó)第一個(gè)全國(guó)性鋼鐵科學(xué)研究機(jī)構(gòu)，當(dāng)時(shí)主要擔(dān)負(fù)鋼鐵材料、冶金、耐火材料、煤焦的研制、試驗(yàn)及相關(guān)分析等工作。

 

服務(wù)軍工 探索含氧機(jī)制

1958年，鋼鐵工業(yè)試驗(yàn)所擴(kuò)建為鋼鐵研究院，隸屬于冶金工業(yè)部。為滿足現(xiàn)代國(guó)防尖端技術(shù)，尤其是電子技術(shù)和儀器儀表工業(yè)中對(duì)具有特殊物理性能的功能材料的需求，院內(nèi)設(shè)立了精密合金研究室（對(duì)外稱第二研究室），研究院和二室負(fù)責(zé)人戴禮智、柯成等抽調(diào)多學(xué)科人才建室，有金屬物理工作背景的王崇愚由此調(diào)到二室工作，開始從事鎳鐵基軟磁合金（Permalloy）的研究，這種材料的特點(diǎn)是在弱磁場(chǎng)下能獲得很高的磁感應(yīng)強(qiáng)度，是自動(dòng)控制、電子通信、計(jì)算機(jī)技術(shù)等高科技領(lǐng)域中的基礎(chǔ)性、關(guān)鍵性材料。

1959年，通過文獻(xiàn)了解到美國(guó)研制出最大磁導(dǎo)率為178萬高斯/奧斯特的高導(dǎo)磁合金后，鋼研院提出國(guó)產(chǎn)高導(dǎo)磁合金研究課題，由王崇愚為專題負(fù)責(zé)人。1960年“五一獻(xiàn)禮”時(shí)，王崇愚小組研制的產(chǎn)品最大磁導(dǎo)率超過了國(guó)際同類產(chǎn)品，贏得了“磁王”美譽(yù)。此時(shí)“兩彈一星”工程正處于全面展開階段，王崇愚研究組因此接受來自國(guó)防部第五研究院的軍工任務(wù)，為導(dǎo)彈控制系統(tǒng)研制高導(dǎo)磁材料。在實(shí)驗(yàn)和分析的過程中，王崇愚與合作者發(fā)現(xiàn)合金中微量的氧控制著材料的導(dǎo)磁特性，而之前氧元素一般被視為合金中的雜質(zhì)。為此。專題組中的冶煉專家韓俊德設(shè)計(jì)了獨(dú)具特色的“充氧工藝”，采取控制合金中氧含量的工藝措施，在幾類磁性合金中成功應(yīng)用，使產(chǎn)品最大磁導(dǎo)率和恒磁導(dǎo)率都滿足了軍工需要，應(yīng)用于國(guó)產(chǎn)“東風(fēng)”系列導(dǎo)彈。與此同時(shí)，王崇愚研究組開展了探索微量氧作用機(jī)制的研究，在1962年根據(jù)X射線實(shí)驗(yàn)以及相應(yīng)的結(jié)晶狀態(tài)分析，形成了“氧進(jìn)入合金引起畸變，誘發(fā)過?？瘴?/span>，導(dǎo)致加速擴(kuò)散，促進(jìn)二次再結(jié)晶，從而得到優(yōu)異磁性”的初步理論思想。

行之有效的經(jīng)驗(yàn)和持之以恒的探索使得王崇愚研究組在1970年至1980年成功將“含氧”這一成果進(jìn)行了推廣，研制出一系列合金材料，先后應(yīng)用于人造地球衛(wèi)星發(fā)射、殲—8飛機(jī)、高能回旋加速器等國(guó)家重點(diǎn)工程，1978年“高導(dǎo)磁軟磁合金”獲全國(guó)科學(xué)大會(huì)獎(jiǎng)，1983年“含氧軟磁合金”獲國(guó)家發(fā)明獎(jiǎng)三等獎(jiǎng)。

在“718工程”相關(guān)任務(wù)中，王崇愚小組發(fā)現(xiàn)合金原子有序性對(duì)合金性能的重要作用，從而找到了控制材料磁導(dǎo)率溫度特性的關(guān)鍵因素，成功研制具有國(guó)際先進(jìn)特性的“特殊溫度系數(shù)高導(dǎo)磁合金”，由此研制成深?，F(xiàn)場(chǎng)鹽度計(jì)探頭應(yīng)用于洲際導(dǎo)彈發(fā)射試驗(yàn)、南極科學(xué)考察、中美聯(lián)合西太平洋考察等一系列遠(yuǎn)航和科考任務(wù)，受到國(guó)家海洋局和海軍相關(guān)單位的表彰。為此，1988年王崇愚研究組再獲一項(xiàng)國(guó)家發(fā)明獎(jiǎng)三等獎(jiǎng)。1993年，為表彰王崇愚30年來為軍工材料研制工作作出的貢獻(xiàn)，冶金工業(yè)部為他頒發(fā)了從事軍工突出貢獻(xiàn)獎(jiǎng)?wù)录蔼?jiǎng)狀。

 

1950年至1980年，這三十年間王崇愚和他的同事們埋頭苦干，忘我投入，把國(guó)家需要放在第一位，并以優(yōu)異的成績(jī)回報(bào)祖國(guó)。這份矢志為國(guó)的赤誠(chéng)之心貫穿了王崇愚的整個(gè)學(xué)術(shù)人生。

 

潛心求索

發(fā)展計(jì)算材料學(xué)與多尺度科學(xué)

在投入軍工工作的同時(shí)，王崇愚在不斷學(xué)習(xí)、不斷積累和不斷探索。從1961年到1966年，他早起自清晨6點(diǎn)開始，趕在8點(diǎn)上班前進(jìn)修中國(guó)電視大學(xué)數(shù)學(xué)系數(shù)學(xué)理論課程。“文化大革命”期間，有人質(zhì)疑王崇愚“用‘學(xué)科帶任務(wù)’壓‘任務(wù)帶學(xué)科’”，批他“熱衷基礎(chǔ)性研究，沒把應(yīng)用性研究的任務(wù)放在第一位”。好在上級(jí)領(lǐng)導(dǎo)惜才愛才，且中央指示對(duì)從事重要任務(wù)且踏實(shí)勤奮者可予以“保護(hù)”，因此王崇愚以在全院作一次有深刻認(rèn)識(shí)的“匯報(bào)”，即作結(jié)論。

“文革”結(jié)束后，“科學(xué)的春天”再次到來，1979年4月冶金工業(yè)部推薦王崇愚到北京科學(xué)會(huì)堂聽物理學(xué)家李政道講授的“統(tǒng)計(jì)力學(xué)”課程；7月中國(guó)電子學(xué)會(huì)派遣他赴美國(guó)參加在紐約舉辦的“國(guó)際應(yīng)用磁學(xué)及磁學(xué)與磁性材料聯(lián)合會(huì)議”，王崇愚在大會(huì)材料組作了《磁性合金中氧氣作用機(jī)制的研究》的報(bào)告，后將論文發(fā)表于期刊IEEE Transactions on Magnetics第15卷第6期。

王崇愚意識(shí)到自己研究材料物理深刻性問題尚有知識(shí)局限性，特別是深深感到理解電子效應(yīng)將成為自己發(fā)展學(xué)問的關(guān)鍵。因此，1979年秋天，他開始到北京大學(xué)理論物理專業(yè)班旁聽曾謹(jǐn)言教授的量子力學(xué)課程（120學(xué)時(shí)），同時(shí)在中國(guó)科技大學(xué)研究生院旁聽高級(jí)量子力學(xué)課程（100學(xué)時(shí)）以及電動(dòng)力學(xué)、實(shí)變函數(shù)、數(shù)學(xué)物理方法（II）等專業(yè)課程，而在此期間他仍然擔(dān)負(fù)著多項(xiàng)軍工科研任務(wù)。

20世紀(jì)80年代初，王崇愚與北京大學(xué)理論物理學(xué)家劉福綏、清華大學(xué)固體物理學(xué)家顧秉林以及中國(guó)科技大學(xué)（合肥）物理學(xué)家鄭兆勃等學(xué)者結(jié)成研究小組，共同成功申請(qǐng)自然科學(xué)數(shù)理學(xué)部及材料學(xué)部一系列科研基金，這為他轉(zhuǎn)向計(jì)算材料學(xué)打下了良好基礎(chǔ)。

王崇愚對(duì)計(jì)算材料學(xué)的研究，源自于他在含氧合金研究中的一個(gè)問題——“為什么萬分之一量級(jí)的氧竟在材料里面起這么大的作用？”20世紀(jì)80年代初，他借助經(jīng)典彈性理論及位錯(cuò)理論基礎(chǔ)，提出了“氧—層錯(cuò)復(fù)合體模型”。到20世紀(jì)80年代末，他已進(jìn)入材料科學(xué)與固體理論的交叉領(lǐng)域，并將研究重點(diǎn)置于原子缺陷及結(jié)構(gòu)缺陷復(fù)合體量子效應(yīng)的研究主題，并逐步建立了缺陷復(fù)合體能量學(xué)計(jì)算體系，20世紀(jì)90年代和21世紀(jì)前10年他系統(tǒng)研究了化學(xué)摻雜及位錯(cuò)、晶界等結(jié)構(gòu)缺陷與材料物性相關(guān)的問題以及多尺度算法與應(yīng)用，發(fā)表近200篇論文，合作出版3本學(xué)術(shù)專著（至今發(fā)表論文240余篇）。

20世紀(jì)80年代關(guān)于層錯(cuò)缺陷電子結(jié)構(gòu)與位錯(cuò)理論結(jié)合電鏡實(shí)驗(yàn)研究的探索以及特別的化學(xué)焠取和氣體分析實(shí)驗(yàn)，證實(shí)含氧合金中存在原子狀態(tài)的氧，這令王崇愚更加專注于電子效應(yīng)這一挑戰(zhàn)性問題。20世紀(jì)80年代中期起，他繼續(xù)探索微觀電子與宏觀物性相關(guān)性問題。1990年提出固體問題中材料多尺度建模及物性跨尺度關(guān)聯(lián)算法—多尺度物理參量解析傳遞算法，其中將電子效應(yīng)引入于位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)之中，給出與宏觀物性相關(guān)的參量，求解位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)方程是其關(guān)鍵，這一算法在固體問題多尺度算法中具有開創(chuàng)性意義。其后他又提出了多尺度能量密度協(xié)同算法，用于處理原子尺度與介觀尺度的跨層次研究。1993年，王崇愚當(dāng)選中國(guó)科學(xué)院學(xué)部委員（后稱科學(xué)院院士）。多尺度跨層次建模及算法研究得到了國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃（“973”計(jì)劃）的長(zhǎng)期支持（連續(xù)3屆共15年）。2006年王崇愚將基礎(chǔ)研究與高端材料相結(jié)合，將高溫合金航空發(fā)動(dòng)機(jī)合金定為計(jì)算研究目標(biāo)材料。

20世紀(jì)90年代初期，鋼研總院工程師胡榮澤和王崇愚應(yīng)美國(guó)西北大學(xué)物理系教授唐納德·埃利斯（Donald E.Eills）邀請(qǐng)赴美訪問交流，引入了由埃利斯創(chuàng)建的離散變分方法。1996年由王崇愚提議，在埃利斯和國(guó)內(nèi)一批學(xué)者的支持下在國(guó)內(nèi)成立了中國(guó)金屬學(xué)會(huì)離散變分分會(huì)。2006年，同樣在王崇愚和國(guó)內(nèi)學(xué)者共同努力之下，中國(guó)材料研究學(xué)會(huì)正式設(shè)立計(jì)算材料學(xué)分會(huì)。這兩個(gè)學(xué)會(huì)為國(guó)內(nèi)計(jì)算材料學(xué)的方法推廣和學(xué)術(shù)共同體建設(shè)作出了貢獻(xiàn)。

 

只爭(zhēng)朝夕 探索材料基因

2011年6月24日，美國(guó)政府在其“先進(jìn)制造業(yè)伙伴關(guān)系”計(jì)劃中提出了“材料基因組計(jì)劃”，該計(jì)劃通過更新計(jì)算和實(shí)驗(yàn)平臺(tái)、推動(dòng)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化和共享，建立起材料的成分—結(jié)構(gòu)—功能之間關(guān)系的數(shù)據(jù)庫(kù)及相關(guān)模型等手段，力求在未來材料研發(fā)中根據(jù)性能需求找到設(shè)計(jì)材料的途徑，以縮短新材料研發(fā)周期。

20世紀(jì)80年代末期以來，王崇愚將較多思考和時(shí)間集中于基于量子力學(xué)多尺度算法發(fā)展及應(yīng)用問題，關(guān)注于結(jié)構(gòu)缺陷和化學(xué)元素效應(yīng)與材料物性相關(guān)研究。美國(guó)“材料基因組計(jì)劃”提出后，我國(guó)科學(xué)家迅速跟進(jìn)，2011年7月22日，時(shí)任中國(guó)工程院副院長(zhǎng)干勇主持召開了“材料基因組計(jì)劃”兩院院士及專家座談會(huì)，工程院主席團(tuán)名譽(yù)主席徐匡迪院士作了重要講話，王崇愚作了“材料基因組工程”概況的介紹，陳立泉、王鼎盛、黎樂民、朱靜、葉恒強(qiáng)、薛其坤、崔俊芝等院士積極參與。與會(huì)院士專家一致認(rèn)為，“材料基因組計(jì)劃”是一個(gè)關(guān)系到材料行業(yè)以及整個(gè)制造業(yè)發(fā)展的重大項(xiàng)目，中國(guó)應(yīng)抓住契機(jī)，盡快建立自己的材料基因組計(jì)劃，樹立實(shí)驗(yàn)—計(jì)算—理論—數(shù)據(jù)科學(xué)相融合的物質(zhì)科學(xué)研究新理念，變革研發(fā)模式，實(shí)行以多學(xué)科交叉—多尺度跨域—多軟件集成數(shù)據(jù)科學(xué)探索為核心的科學(xué)內(nèi)涵，最終實(shí)現(xiàn)按需設(shè)計(jì)材料的目標(biāo)。同年12月，79位國(guó)內(nèi)著名院士、專家在北京香山飯店召開了以“材料科學(xué)系統(tǒng)工程（材料基因組計(jì)劃）”為主題的第S14次特別香山科學(xué)會(huì)議，王崇愚在會(huì)上作了題為《高溫高強(qiáng)合金與物性多尺度預(yù)測(cè)》的邀請(qǐng)報(bào)告。

2012年，中國(guó)科學(xué)院、中國(guó)工程院在其聯(lián)合設(shè)立的 “新材料產(chǎn)業(yè)與研發(fā)體系建設(shè)”重大咨詢項(xiàng)目中（組長(zhǎng)為師昌緒院士），為了貫徹香山科學(xué)會(huì)議的精神，增設(shè)了“材料基因組計(jì)劃”課題，在咨詢報(bào)告中附上了王崇愚寫的《材料基因組計(jì)劃建議——加速發(fā)展先進(jìn)材料面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)和歷史機(jī)遇》（2012年6月9日）一文。當(dāng)年12月中國(guó)工程院正式啟動(dòng)“材料科學(xué)系統(tǒng)工程發(fā)展戰(zhàn)略”咨詢課題。

2013年3月，中國(guó)科學(xué)院?jiǎn)?dòng)由王崇愚、南策文牽頭的“材料基因組”咨詢課題，至此，“材料基因組計(jì)劃”咨詢研究項(xiàng)目正式誕生。2014年5月，由20位院士、近百位咨詢專家組成的中國(guó)科學(xué)院咨詢專家組完成了《材料基因組計(jì)劃與高端制造業(yè)先進(jìn)材料咨詢建議報(bào)告》，該報(bào)告由中國(guó)科學(xué)院作為正式文件呈送國(guó)務(wù)院。2015年中央批示，直接采納了中科院關(guān)于“材料基因組計(jì)劃”的建議。同年科技部設(shè)立了“材料基因工程關(guān)鍵技術(shù)和支持平臺(tái)”，并納入“十三五”國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目，由科技部“材料基因組計(jì)劃”專家組組長(zhǎng)謝建新院士積極推動(dòng)這一計(jì)劃的實(shí)行。在各方面的大力支持下，中國(guó)“材料基因組計(jì)劃”迅速發(fā)展，一批與“材料基因工程”相關(guān)的科研機(jī)構(gòu)也在上海、北京、廣東、云南等地陸續(xù)建立起來。

王崇愚深深地記得，在1995年5月召開的全國(guó)科學(xué)技術(shù)大會(huì)上，時(shí)任中科院院長(zhǎng)周光召院士在報(bào)告中提到“按照人們的需要或意愿，設(shè)計(jì)并制造所需要的材料，很早就是夢(mèng)寐以求的事”。王崇愚堅(jiān)信，只要不斷探索和攀登，材料科學(xué)的研究一定會(huì)從必然王國(guó)走向自由王國(guó)。如今，王崇愚仍然忙碌于“材料基因組國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃”科研工作的第一線，為材料科學(xué)不懈努力著。

（作者單位：清華大學(xué)科學(xué)技術(shù)與社會(huì)研究中心）

 

①1954年王崇愚自北京鋼鐵工業(yè)學(xué)院畢業(yè)時(shí)與老師、同學(xué)留影。前排左四為柯俊，第二排左三為方正知，左四為徐祖耀，第三排左二為王崇愚。

 

②鋼鐵研究院北區(qū)試驗(yàn)樓，建成于1962年，王崇愚工作的精密合金研究室曾設(shè)置在此。

 

③2013年3月14日，王崇愚在中國(guó)科學(xué)院學(xué)部“材料基因組”咨詢項(xiàng)目啟動(dòng)會(huì)上發(fā)言。

 

④王崇愚首次接受采集訪談后留影。左起分別為：王崇愚博士生王殿武，采集小組博士生王公，王崇愚博士生路寶坤，王崇愚，采集小組楊艦教授，王崇愚博士生劉少華，采集小組博士生李明洋、秦晉。

 

⑤王崇愚接受采集小組訪談（2017年8月11日）。

 

延伸閱讀

 

南策文院士訪談錄（節(jié)選）

■王公 秦晉

國(guó)內(nèi)做材料計(jì)算的學(xué)者里，做功能材料的很多，做結(jié)構(gòu)材料的相對(duì)少一點(diǎn)，特別是做高溫合金的更少，這一領(lǐng)域王崇愚老師真的是占有主導(dǎo)地位的學(xué)者。特別是他又發(fā)展了一些新的方法，包括多尺度方法等，而且如今他也是真正在用“材料基因組”的理念去設(shè)計(jì)高溫合金。我覺得在國(guó)內(nèi)這么去提和真正這么去做的，王老師應(yīng)該都是第一人。王老師自己也說，他現(xiàn)在的工作比以往的工作更為重要，因?yàn)樗龅搅撕玫臅r(shí)代，遇到了好的時(shí)機(jī)，所以他也很興奮，說起“材料基因組”的研究，干勁十足，興奮得像個(gè)年輕人。

“材料基因組計(jì)劃”是美國(guó)人最先提出的，但王老師在國(guó)內(nèi)對(duì)其內(nèi)涵進(jìn)行了一些拓展。以往，發(fā)現(xiàn)一個(gè)材料，之后慢慢地研究和改進(jìn)，把它做到產(chǎn)業(yè)化，根據(jù)統(tǒng)計(jì)平均要18到20年，所以這個(gè)過程非常耗時(shí)，也非常耗費(fèi)精力、耗費(fèi)資源。所以就有人問，能不能有一個(gè)更快捷的辦法，縮短這一過程。美國(guó)人提出的計(jì)劃就是“材料基因組”，預(yù)想的目標(biāo)是達(dá)到兩個(gè)二分之一 ——把從材料發(fā)現(xiàn)到應(yīng)用的時(shí)間、成本都縮小到現(xiàn)在的一半，其實(shí)這個(gè)思路以前是有的，但是沒有人系統(tǒng)地提煉過。

美國(guó)人說“材料基因組”要有三個(gè)東西：第一個(gè)高通量計(jì)算，就是王老師一直做的，用計(jì)算機(jī)同時(shí)進(jìn)行大批量的快速運(yùn)算，因?yàn)橛?jì)算機(jī)算的成本不高，不用像做實(shí)驗(yàn)?zāi)菢右粋€(gè)個(gè)去試那么麻煩；第二個(gè)是高通量實(shí)驗(yàn)，就像炒菜，自家吃飯用一個(gè)小鍋炒就行，但到了學(xué)生食堂就得十幾口鍋同時(shí)做才行，所以材料也是一樣，要用高通量實(shí)驗(yàn)同時(shí)試制和分析一大批材料，進(jìn)行快速篩選；第三個(gè)就是數(shù)據(jù)庫(kù)，因?yàn)槿藗円呀?jīng)積累了大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、計(jì)算數(shù)據(jù)，能不能從現(xiàn)有的大量數(shù)據(jù)里挖掘出新東西，也要靠數(shù)據(jù)的共享和有效利用，也就是數(shù)據(jù)科學(xué)與技術(shù)。把這三者密切結(jié)合起來，高通量計(jì)算快速發(fā)現(xiàn)任何的可能，實(shí)驗(yàn)馬上去快速甄別，完成數(shù)據(jù)積累，再用數(shù)據(jù)挖掘去支持新的設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)，所以三者形成閉環(huán)，結(jié)合起來快速開發(fā)新材料，這樣才能縮短時(shí)間、降低成本。

 

王老師在做我們中國(guó)的“材料基因組”戰(zhàn)略規(guī)劃的時(shí)候，把它外延了。美國(guó)人是高通量計(jì)算、高通量實(shí)驗(yàn)、數(shù)據(jù)庫(kù)形成三個(gè)圓圈。王老師作戰(zhàn)略規(guī)劃的時(shí)候則是構(gòu)思成五角星——高通量集成計(jì)算、高通量組合實(shí)驗(yàn)和數(shù)據(jù)庫(kù)與數(shù)據(jù)科學(xué)之外，他強(qiáng)調(diào)引入了微觀結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)和算法軟件開發(fā)。他覺得我們現(xiàn)在做計(jì)算用的方法大多是人家的，軟件也是人家的，所以他強(qiáng)調(diào)了軟件開發(fā)問題而構(gòu)建成五角星圖案。五角星也是我們國(guó)家喜歡用的一個(gè)標(biāo)志，這是王老師的構(gòu)思，我覺得這也是他很大的貢獻(xiàn)。

 

（受訪人南策文系清華大學(xué)材料學(xué)院教授、中國(guó)科學(xué)院院士、發(fā)展中國(guó)家科學(xué)院院士；作者單位：清華大學(xué)科學(xué)技術(shù)與社會(huì)研究中心）

《中國(guó)科學(xué)報(bào)》 (2018-10-29 第8版 印刻)