隨著人工智慧(AI)、大數據(Big Data)與雲端、共享經濟等新技術、新觀念興起，民眾的生活和工作也隨之改變，材料開發的革命也展開。過去受限於電腦運算的速度、成本及資料庫使用的各種限制，即使有好點子也要等很久才能綻放光芒。例如鋰具有金屬界中最高的正電性和最低密度，應用於高能量電池的潛力在1970年代末期即被提出，但直到1991年SONY才開始量產鋰電池，耗費近20年時間。
2000年起，奈米技術與材料研究已累積大量材料數據，加上2010年後電腦運算速度大幅進展，雲端儲存與共享的概念也付諸實際，材料模擬的實用性與商業化程度逐漸提高。不僅自駕車、物聯網等新題材在AI與大數據帶動下如虎添翼，連新材料的開發和驗證，也可尋求電腦協助。
美國和日本都相當積極透過導入AI與大數據的模擬，讓材料開發更有效率。例如大型化工材料廠紛紛增設材料模擬或計算化學實驗室，美國更出現材料模擬與提供資料庫的新創公司，Grzybowski Scientific Inventions（GSI）無疑是其中的明日之星。
GSI所研發的軟體「Chematica」是一種擁有「化學思維」、「會思考」的軟體，能夠利用演算法和數據庫，預測分子的最佳合成路徑。也就是說，這項軟體具有革命性化學決策與合成設計能力，能在幾秒鐘內為藥物、天然物等複雜分子，設計化學上可行的合成路徑；同時Chematica亦可將反應物環境條件及產物產率做為參數，設計出化學分子的最佳合成途徑。
2017年5月，德國化學、製藥大廠默克相中Chematica這個結合材料與人工智慧的智慧軟體，並收購GSI，此時GSI才成立四年。默克取得化學分子合成軟體，可大幅縮減評估各式化學分子合成設計是否可行，讓產品迅速上市。
Citrine Informatics是美國一家材料設計服務公司，藉由匯集的材料、設備和產品數據訓練AI系統，能識別各種材料屬性間的利弊權衡，設計出合適的材料。在產品開發周期的每一階段，Citrine Informatics的AI系統會不斷學習與修正，使材料開發過程更可預測，效率更高。Citrine Informatics去年1月獲選由「CB Insight」選取「人工智慧百大企業」，同年6月獲得Google前CEO Eric Schmidt旗下創投公司Innovation Endeavors，以及雅虎創辦人楊致遠旗下創投AME Cloud Ventures等七家創投760萬美元A輪投資。
2017年10月，美國波音與GM所有的HRL實驗室宣布與 Citrine Informatics 合作，利用材料模擬方法開發3D列印高強度鋁合金，由HRL提供需求與理論依據，再由Citrine Informatics利用大數據分析，讓數十萬種可能的材料一舉縮減到數種。因為有這套模擬資料庫，利用3D列印製造高強度鋁合金新材料，不是遙不可及的夢想。
政府積極投入AI，若能扣連AI和材料，籌設研發服務公司進一步整合電腦運算、軟體、資料庫與基礎研究人才，並搭配快速試製與儀器分析公司，配合下游化工材料廠商的需求進行研發，可協助材料廠商降低研發成本、節省開發時間，為下一代的產業與產品提供新材料、尋求新動能。
（本文由工研院產業科技國際策略發展所分析師葉仰哲授權轉載）
