计算材料学在材料学界是什么样的地位？ 第1页

计算材料学应该指得是使用已有成熟的商业和非商业软件作为工具研究材料性质的这个领域。正是因为工具比较成熟，容易上手，所以从业人数还是很多的。

抛开那些影响因子、好不好发论文这些现实的评价机制不谈，我觉得计算材料科学地位还是非常重要的，主要在于三个方面：

1. 计算材料学的理论和算法还是有很大发展空间和现实意义，这里理论主要指物理原理和方法上的，算法指得是程序上的。比方vasp基于密度泛函，密度泛函其实和平均场差不多，所以肯定在处理电子相互作用上有限制，这就是理论上的意义，这个不仅是计算材料学本身的需求，也是其它领域的需求。另外也可以把很多新的计算方法，例如量子统计和强关联中发展的新的方法，比如tensor network用上。算法上，例如如何并行，扩展性有多少，计算规模有多大，这些也还是要提升的。
2. 计算材料学对于认识材料性质有着重要的作用，抛开实验和理论，单纯计算出来的结果，中间过程，例如晶体结晶等过程，这些内容也丰富我们对材料学的认识，这本身单独拿出来也是有意义的，毕竟这些微观过程也看不见，只能靠模拟。
3. 计算材料学和实验结合，不断改进准确度和普适性，即用实验数据去标定程序，让程序算出的结果和实际更加接近，这个功能是最重要的。因为如果药物或者材料真的只需要算一算就大差不差，可是比做实验找强很多倍。

所以从这些方面来看，计算材料学显然非常重要，特别是提到的第三点。但是第三点怕不是几年几十年能实现的，需要顶层设计，不能像现在的研究方法，打一枪换一个地方，通过调参往实验上凑，得能有一套即便是经验参数的方法，能够让模拟更接近实际。

除了算出来的人没有人信除非有实验的地位。

我是做计算力学的，主要是做位错动力学这个尺度，算是涉及一点计算材料学的东西。

看到很多人有说到DFT，MD这些比较微观的方法。还有FEM等宏观尺度应用比较多的方法。

相对而言，Discrete Dislocation Dymanics这个尺度好像说的人比较少。上回和老师聊天的时候也有说到，dislocation其实是一个相对而言比较有意义的尺度，一方面它和材料宏观的塑性特征联系，另一方面它也可以从更微观的层面来观察，算是一个夸尺度研究的比较好的中转。但是相对而言的话，理论和coding能力的要求都会更高一些。（现在用的是组里祖传的C＋＋代码，coding废已经学废了……）

目前我做的主要是金属材料里缺陷反应这部分问题。

我个人而言觉得挺难的，但是我对我自己的职业前景还蛮乐观的（笑哭，可能是我心里有一个可控核聚变的春秋大梦吧，再次笑哭），还有可能是因为我对计算机技术保持的乐观态度，毕竟大规模计算用在材料之中才是最近这几十年的事情，更不用说更先进的方法和材料学的结合还处于最原始的探索阶段（虽然我觉得大家都是在炼丹……）

一方面我觉得夸尺度问题是所有材料的问题最终都需要解决的一部分，另一方面，传统缺陷演化的模型我觉得还蛮好看的，建模的思维可以generalize到其它材料中（如果换方向的话）

如果从更短的时间尺度来讲，我觉得避免自己成为只会使用工具（做实验也好，用软件也好）的工具人才是最重要的。

提高自己的核心竞争力和不可替代性。

以上。

多图集锦，信息量比较大，要耐心看！

看到这个问题很久了，纵观了这个题目下的回答，我们可以把回答问题的朋友分为：（1）学术界或者叫基础科研界的朋友；（2）来自于企业的研发工程师；（3）上岸或者离开这个行业的朋友。我来回答这个问题的话，是以一个混合身份的人来回答的。我以前做碳基材料，主要研究石墨烯和碳纳米管以及一些金属薄膜材料，后来因为工作需要就跟各个高校的老师和学生打交道，包括做理论（theory）的，做方法的（method），做计算或者模拟的（compute或者Simulation），也有做实验的（experiment），还有做软件开发的（包括前面有朋友介绍的一些国内外从事软件开发的大牛我也接触过，跟他们也交流了不少对于计算材料学的看法还有其他的一些合作），当然还有一些是跟目前比较火的材料大数据，MGI，ICME一些团队有一些合作，要不就是高通量计算，要不就是高通量实验，反正算是在高校业务阶段把跟计算材料学相关的团队和人都接触了，虽然有的是蜻蜓点水，但基本上对这个群体的人员有所了解。而后来去产业界工作了，基本上接触到的要不就是企业的CTO（这些人不乏全球龙头企业工作数十年的背景，或者是学术界的大千等）、要不就是实验类的工程师或者从事计算材料的工程师，因此也对企业界工程师的想法以及其处境有所了解，或者说能够感同身受。再后来因为负责公司的融资事宜，跟政府以及资本都有一些交集，因此我想站在一个既是局外人又是局中人的角度来回答这个问题。

我想在这里要先说明几个事情：（1）计算材料学本身是什么技术；（2）人和计算材料学的关系，这个可能是大部分从事计算材料学的人都会关注的，可能有春风得意依照看尽长安花的高手，也有可能觉得自己怀才不遇，别人无法慧眼识珠的朋友；（3）计算材料学在材料学界（学术界和产业界）如何被人看待。

首先我们需要清楚计算材料学到底是什么，到底在整个产学研环节中处于哪一段，可以按照下图的一个模式进行区分，一般而言，计算材料学是处于Design the material这个阶段，主要是对材料进行研究。

左边的都可以叫做计算材料学，但是你会发现一个问题，除了quantum mechanics和molecular dynamics对应是可以用包括vasp、gaussian、atk、nanodcal、rescu、lammps等软件计算外，其余的哪个不是要靠对模型的理解，和依赖于建模的技术，这里的建模不是指对一个分子或者晶胞进行编辑或者可视化，而是做物理或者化学的数学建模，比如相场，都知道是做微观组织模拟的，但是如果你拿一个相变的模型用于金属凝固的，那么可以做锂枝晶中的死锂模拟吗？不可能啊，因为死锂模拟，需要构建SEI的机理模型，而这玩意儿到现在都说不清楚；还以相场为例，可以做缺陷演化，但是你肯定知道目前硅材料产业中对于缺陷的需求或者调控要求你需要涉及到电子层面的物理图象，相场没有怎么算呢。我们面试过很多人，其中部分人，只是一个软件的操作工而已，仅此而已。因为他根本不具备除了软件操作外的其他技能。1/4这两个核心都不具备！

其次，在材料的研发过程中，我们都知道MGI，可是有多少人知道计算材料学在整个材料全生命周期中的应用呢？

计算材料学在材料发现阶段可以用，可以对其做无数的变化，但是之后呢？如何合成，高压条件是否合适。为什么做锂离子电池材料中电解液分子的HOMO/LUMO计算？为什么要分子模拟的光谱跟实验不一样？

首先计算材料学在材料学界的地位，我觉得这个问题可能要分为两个层面，一个层面是这个技术本身，另外呢，就是真正的从事于这个行业的人员。我分享几个案例，这里面就不说具体的名字了。

在高校阶段，计算材料学一般分为这样几个地位：（1）计算材料学大组，已经成规模，但是仍然以使用软件为主；（2）实验组的附庸；（3）开发计算材料学软件的巨擘；（4）调板。我以前跟华南理工大学一个从事计算材料学的朋友进行交流，他跟我提到他和实验课题组合作，原来是希望他先计算，算完了找出比较满意的材料在进行实验，但是实验组的不干，实验组觉得要先做完实验，然后找到比较好的实验结果，然后再用计算锦上添花。这看起来有点儿自我实现的预研的感觉。单这就是事实，以前有，现在有，未来应该还会有。再讲一个跳板的例子，还是一位大牛，这个是有帽子的朋友，之前从事计算材料学研究，桃李满天下，自己从北到南，一直往上走，最终实现了材料计算与实验融为一体，同时还在做产学研转化，当然这个产学研转化跟计算材料学没有关系了，也脱离了其原来的行业，是从事加工行业的，做设备。但是，无论怎么说，他是靠计算材料学起来的。另外就是开发计算科学软件的大牛，他们已经能够按照自己的课题来做研究，虽然会和实验组进行合作，但是更多的是自己有更多的选择权了。上面的内容充分展示了，计算材料学似乎符合被搞实验的一顿看不起，成为附庸的感觉。但是，其实不然。我有几个中科院系统的朋友，一个从事微电子器件模拟，方向是新材料和器件，其发表的文章也是从IEDM（做微电子的都知道，这个是和VLSI一样在这个领域是封神的存在）到AP等系列全都有，另外一个是从事锂离子电池材料计算的大牛，也一直很猛，和实验大佬合作，自己也做计算，做完计算，也有实验的朋友去验证，为实验做指导。这似乎又跟前面的不太一样，好像又平起平坐了。另外就是做方法的，比如清华大学帅志刚和我们公司合作相关的软件产品从学术界进入到工业界。我们公司首席科学家郭老师也是，开发的计算材料学软件，NEGF-DFT技术也早就为Intel、TSMC、Micron等企业服务过，也从学术界进入了产业界，以郭老师的地位都是欧美企业打电话找他做计算，而不是他去申请或者要求企业项目。所以综上，我觉得在学术界而言，计算材料学这个技术本身并无所谓的地位，它本身是与实验科学并列的地位，还是看使用计算材料学这个技术或者从事这个行业的人员的奋斗。

在产业界。在产业界而言，其实计算材料学这个名词，其实这么说吧，如果你包括了分子模拟，那么就比较好，如果没有的话，那么也处在一个逐步上升的地位。我跟很多龙头企业打过交道，他们目前已经在使用计算材料学技术，而且使用的不仅仅是基于连续介质的有限元技术，基本上都在做第一性原理（QC、DFT）、原子分子尺度的模拟（MD、MC）等等领域的应用技术。这些技术都隶属于计算材料学，并且极为受到企业的关注。那企业为什么关注呢？主要从如下几点展开：（1）内部的技术需求，的确在以往的研发和制造过程中基于计算材料学获得了相应的收益，满足其投资收益；（2）相关计算材料学从业工程师的推动。举几个例子，我认识一位大牛，这个不敢妄自称为朋友，以前一直在学术界做计算材料学，后来到龙头企业里面担任资深总监，推动计算材料学在企业里面的发展，并且取得了相当不做的技术成就，与实验协同，和指导实验；还有一个朋友在OLED行业从事计算材料学或者说分子模拟更加贴切吧研究，也是做得不做，通过高通量计算进行OLED分子的筛选和优化改良。企业界最终看收益看成果，所评价的是经济指标，这个跟学术界不一样。但是并不影响计算材料学技术在企业内部与实验技术齐头并进。唯一说是地位的话，可能算是说计算材料学工程师的地位，因为计算材料学技术在目前国内企业正在逐步被接受和使用，那么与之相关的工程师也在慢慢的呈现自己的价值，可能初期只是初级工程师，但是也有朋友做到经理，做到了高级工程师甚至总工的级别。所以，在企业界也是一个平等的地位。

在政府与资本面前，是新宠。大家都知道计算材料学也属于工业软件的一种，自从和鹰酱的关系变差了，种花家被白头鹰各种刁难，因此国内无论是政府还是企业都注重国产化软件，同时对于相关人才也非常重视。之前和红杉资本一个投资经理聊过，他们也投了不少类似的企业。再看业界是怎么玩的，2020年还是亏损状态的薛定谔在美股上市，比尔盖茨以个人身份和其基金会身份联投了两轮；达索于2011年左右收购了acclrys，后来更名为biovia；2020年西门子收购了culgi，这个是做软材料的，也就是我们常说的分子模拟，包括量子化学、分子模拟（MD等）功能，作为其材料全生命周期的战略；2017年全球最大EDA公司收购了Quantumwise A/S，也就是咱们在学术界的ATK。

我也不干说，上一些数据吧，这是国外一家咨询公司针对分子模拟和计算材料学在产业界所做的行业分析。大家可以一起看看。

当然此外还有ICME等一些新的技术，这里有一些数据可以供大家参考！

所以，计算材料学技术本身在学术界、工业界，我把这两个叫做材料学界，政府和资本不算，一直是受到关注的，我认为可以得出如下结论：

（1）从学术界而言就是本身的合作者以及自身是否能够实现对研究方法和研究计划的控制，即计算材料学是做实验的附庸，还是做实验的指导，亦或是相辅相成；

（2）尊重发展的规律，从低处走起，不断向高处进军，只有你在计算材料学领域浸淫多年，你才能造诣颇深；

（3）计算材料学在产业界，跟学术界的不一样在于，学术界有时，仅仅考虑一个点，但是企业做产品是系统工程，你需要指导一个研发要经过价值流、工作流、任务流、工具流和技术流这几个环节，计算材料学属于工具流和技术流，你需要清楚在哪个阶段发挥自己的价值。如果你了解了，你就知道你很有话语权了。

（4）关于就业，我有很多朋友都是从事计算材料学的，从DFT、MD、MI等各种技术环节都有，他们目前很多在企业，在学术界都还不错。不过就是自身的实力和话语权。