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第685章 美國人的策略 二

2026-09-23 09:23:45 作者: 見習人類觀察員

  除了硬抗高溫和輻射的內部裝甲,高溫超導材料也很重要。

  首先要澄清的是,物理學界的「高溫超導」,絕對不是我們日常生活中理解的那種幾百上千度的高溫。在超導領域,溫度基準是絕對零度,也就是0開爾文,約零下273.15℃。

  所謂的低溫超導,通常是指必須在極其稀缺且昂貴的液氦環境下才能激發超導態的材料,大約4開爾文,零下269℃。

  而高溫超導,則是指臨界溫度突破了液氮沸點的材料,大約是77開爾文,約零下196℃。千萬別小看這幾十度的提升,因為液氮的製取是液氧的副產品,工業上一升液氮的成本甚至比一升可樂還要便宜!這就讓大型超導工程的維持成本呈指數級下降。

  至於人類終極夢想中、能在常溫常壓下運作的材料,那叫「室溫超導」,目前還只屬於可遇不可求的神跡。

  目前的低溫超導材料(如鈮三錫)不僅需要極其昂貴的液氦來維持接近絕對零度的運行環境,而且其產生的磁場上限已經被鎖死。想要建造體積更小、淨能量產出更高的商業聚變堆,就必須研發出能在更高溫度下工作、且能承受極強電磁應力的稀土鋇銅氧(REBCO)等新型高溫超導帶材。但這種材料的晶體生長過程極其複雜,稍有微觀瑕疵,在通以數萬安培的電流時,就會瞬間發生熱失控甚至引發裝置爆炸。傳統工藝想要摸索出完美的生產配方,幾乎如同大海撈針。

  因為直到今天,高溫超導的微觀機制,依然是現代凝聚態物理學上空最濃重的一朵烏雲!

  常規的低溫超導,有完美的BCS理論(庫珀對)作為底層物理支撐。科學家們有明確的數學公式和物理模型可以去指導材料設計。

  可是高溫超導呢?自從上世紀八十年代銅氧化物高溫超導體被發現以來,近半個世紀過去了,全世界沒有一個物理學家能給出一套統一的、自洽的理論框架,來解釋電子為什麼能在相對較高的溫度下克服庫侖排斥力,實現無阻力配對。

  沒有底層理論支撐,就意味著無法進行數學意義上的「定向設計」。

  這也導致了全世界的材料科學家,在這個領域本質上乾的都是一種極其原始的活兒——「煉丹」。

  把釔、鋇、銅、氧等各種元素按照不同比例混在一起,放進高溫爐里燒;燒出來冷卻後測一測導電性和臨界磁場,不行就換個比例、改個溫度接著燒。元素周期表里一百多種元素,加上無數種微量摻雜比例、不同的燒結溫度和壓強,其組合方式比宇宙里的原子總數還要多!

  純靠人類研究員帶著博士生在實驗室里「瞎試」,別說幾十年,就算再試一萬年,也未必能碰巧撞上那個完美的商用聚變超導配方。

  ……




  「計算材料學?這算什麼新武器?第一性原理、分子動力學模擬,這些東西科學界不是已經用爛了嗎?」史密斯當時是這樣質問的。

  但智囊團的首席科學家立刻糾正了他的傲慢:「史密斯先生,標準的計算材料學確實離不開超算去嚴格模擬分子和原子的運動規律。但這太慢了!對於龐大的元素周期表組合來說,超算算力根本不夠用。因為現實中,有99%的材料配方在大方向上就是錯的,根本沒必要讓超算去精細模擬!」

  「我們要引入的,是最新的人工智慧大模型!」

  「AI本質上是一種『信息的有損壓縮』。它或許無法像超算那樣給出小數點後八位的絕對精確物理量,但在大方向的預測上,它快得不可思議!我們可以先讓AI像超級篩子一樣,從成千上萬種未知的材料組合中,瞬間剔除掉那些明顯無效的垃圾配方。把原本幾百萬個候選者,收窄到可能只有幾百個真正有潛力的方案!」

  「然後,我們再把這幾百個高價值目標,送進超算里進行傳統的、絕對嚴謹的第一性原理模擬!AI負責『粗篩』,超算負責『精挑』。這樣一來,材料研發的進度將被成百上千倍地加快!」

  聽到這裡,史密斯才真正恍然大悟。而更讓他感到振奮的,是美國在這套「AI+材料學」的新戰術中,擁有著令人絕望的底層壟斷優勢!

  計算材料學,離不開核心仿真軟體。而目前全世界最核心、使用最廣泛的第一性原理與分子動力學軟體,絕大多數的命脈都捏在歐美手裡!

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  不管是作為全球硬通貨的VASP(雖然誕生於奧地利,但美國科研界深度參與其底層算法)、歐洲開源主力的Quantum ESPRESSO、還是分子動力學領域的絕對霸主LAMMPS(由美國桑迪亞國家實驗室主導開發),亦或是量子化學霸主Gaussian(純正的美國血統)。這些底層文件格式和計算範式,全都是歐美制定的。誰掌握了生態標準,誰就卡住了整個學術界的喉嚨!


  更恐怖的是歷史數據。眾所周知,AI大模型最需要的,就是海量高質量的數據投餵。

  早在2011年,歐巴馬政府就極具前瞻性地啟動了國家級戰略——「材料基因組計劃(MGI)」。如今,由美國勞倫斯伯克利國家實驗室主導的Materials Project,是全球最權威、使用最廣泛的材料資料庫。全世界所有做材料AI訓練的大模型,幾乎都在吃他們沉澱了十幾年的現成數據!

  華國的超算資源確實很強,甚至在算力規模上屢破紀錄。但材料學不是算力大就能解決一切的,它不能脫離實際物理數據去憑空瞎算。

  史密斯的嘴角終於浮現出一絲冷酷的笑意。

  沒有海量的原始結構數據和物性參數投喂,就算華國的AI模型再先進,也只能是無米之炊!

  史密斯重新拿起那份EAST實驗報告,視線停在「3726秒」這個數字上,重重地將其扔進了旁邊的碎紙機里。

  「就在計算材料學上,把主動權拿回來。」

  ……


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