美國能源部開發 AI 工具 DuctGPT 加速先進材料發現

美國能源部艾姆斯實驗室開發 AI 工具 DuctGPT　加速先進材料發現　助攻稀土替代品研發
美國能源部（DOE）旗下艾姆斯國家實驗室（Ames National Laboratory）最近推出名為 DuctGPT 的 AI 工具，結合物理定律與大型語言模型，能夠大幅加速新型材料的發現與設計。這項技術不僅被用來尋找核融合反應爐所需的耐高溫、耐輻射材料，也被視為幫助解決稀土金屬供應危機的重要工具。

稀土元素是製造高性能永久磁鐵的關鍵原料，廣泛應用於電動車馬達、手機、風力發電機，以及 F-35 戰鬥機等國防設備。目前美國本土僅有加州一座稀土礦場，且大部分礦物仍需送往亞洲提煉，這讓供應鏈安全與高科技產業發展面臨風險。

為了降低對稀土的依賴，艾姆斯實驗室長期投入稀土替代材料的研發，包括使用鉍（Bismuth）與錳（Manganese）開發的高溫磁鐵，以及利用聚合物塗層技術防止磁性晶體互相干擾導致磁性衰退的方法。

DuctGPT：懂物理的 AI 材料設計助手

DuctGPT 是艾姆斯實驗室科學家 Prashant Singh 團隊開發的物理資訊型 AI 工具。它並非單純從既有數據中「大海撈針」，而是將真實世界的物理定律與電子行為模式融入模型中，讓 AI 能根據研究者提出的需求（如「需要高延展性、耐高溫、耐輻射的合金」），快速提出符合條件的元素組合。

這套工具最初是為了加速核融合能源系統所需材料的發現而開發，後續也被應用到其他先進材料領域。研究團隊表示，DuctGPT 可以把原本需要數月甚至更久的材料篩選過程，縮短到數小時或數天，並且能同時考量成本與原料可取得性，避免提出不切實際的配方。

艾姆斯實驗室強調，這類 AI 工具並非取代科學家，而是成為強大的「神隊友」。研究人員仍需透過實驗驗證 AI 提出的候選材料，但 AI 大幅縮短了前期探索與篩選的時間。 目前艾姆斯實驗室正將這類物理資訊 AI 應用到稀土替代永久磁鐵的研發中，目標是開發出在高溫環境下仍能維持強磁性的新材料，減少對中國等主要稀土供應國的依賴。

這項發展顯示，AI 已不再只是輔助寫報告或生成圖像的工具，而是開始深入材料科學與能源領域的核心研發。未來若能成功開發出高性能的稀土替代磁鐵，將對電動車、再生能源、國防產業帶來重大影響，也能降低地緣政治風險帶來的供應鏈不確定性。 不過，專家也提醒，目前這些 AI 工具仍需與傳統實驗驗證結合，短期內還無法完全取代人類科學家的角色。

參考來源：

• Ames National Laboratory 官方新聞：DuctGPT demonstrates how AI can accelerate discovery of next-generation fusion materials: https://www.ameslab.gov/news/ductgpt-demonstrates-how-ai-can-accelerate-discovery-of-next-generation-fusion-materials
• Ames National Laboratory：Ames Lab scientist provides AI-driven roadmap for future permanent magnet design: https://www.ameslab.gov/news/ames-lab-scientist-provides-ai-driven-roadmap-for-future-permanent-magnet-design
• BGR 報導：This New Scientific Breakthrough Could Lead To Magnets Without Rare Earth Metals: https://www.bgr.com/2195617/scientific-breakthrough-magnets-without-rare-earth-metals/