以交叉创新奔赴未来，他想给复杂能源装备装上一个“实时大脑” | TR35

来源：滚动播报

（来源：上观新闻）

如果把人工智能装进一块正在运行的电池，会发生什么？

今年1月，上海交通大学王明阳与哈佛大学联合研究团队在《Nature Communications》发表研究成果，将AI实时接入固态锂金属电池的控制回路。电池不再只是等实验结束后接受数据分析，而能在运行中“自我感知状态”“自我优化策略”，寿命和能量输出由此得到延长。

这项探索背后，指向的是一个更大的问题：复杂能源装备能否拥有类似“实时大脑”的能力？

入选《麻省理工科技评论》“35岁以下科技创新35人”（TR35）中国区名单，对王明阳而言，不仅是一份认可，也意味着自己的研究被更多人看见，并有机会与不同领域的青年科研人员建立新的连接。“它会带来更多交流和产业合作的机会，也能帮助大家找到志同道合的人。”作为上海交通大学电气工程学院长聘教轨副教授、博士生导师，王明阳的研究横跨高温超导磁体、固态电池和人工智能。看似几次“跨界”，背后始终追着同一个目标：让复杂能源装备设计得更快、运行得更安全，并在风险发生前提前感知。

01 一次深夜实验

找到科研的乐趣

小学时，老师问班里的孩子长大后想做什么。许多同学说想当科学家，王明阳也说了同样的答案。那时的他并没有认真想过，“科学家”究竟意味着怎样的生活。

真正的选择发生在大学毕业时。面对保研、继续读书的机会，他花了很长时间思考：什么样的人生，才是自己认为值得过的？小时候那句略显懵懂的回答，忽然又回到脑海里。他决定走进科研。起初也有恐惧，担心自己能不能坚持，但随着研究不断深入，他逐渐确认，自己确实喜欢这种寻找答案的过程。

第一次真切感受到科研的快乐，是在一个凌晨两点多。

当时，王明阳正在捕捉超导领域一个与磁场有关的微弱信号。实验做了很久，结果却始终与文献和仿真分析对不上。那段时间，他每天晚上都在实验室忙到两三点。一次处理数据时，他忽然想到，也许有个很小的因素被忽略了。调整之后，结果开始接近预期，却仍差一点。

他继续追问，忽然意识到，实验是在液氮温区下进行的，低温环境里的参数和常温可能并不相同。重新查阅低温参数，再次调整，数据终于对上了。

“做科研，很多时候就好像是一个侦探。”王明阳说道，实验中出现的异常，未必只是麻烦，也可能是一条线索。科研人员需要从周围的蛛丝马迹中判断，关键节点究竟在哪里，再用实验把它一点点验证出来。他表示，科研工作很可能在很长时间内都得不到回应。“但有些越困难、越容易受挫的工作，反而越可能逼近真正重要的问题。”

02 一次跨界交流

让AI进入能源装备内部

在能源研究里，AI早已不是新词。但王明阳更关心的，不是把AI用于事后分析，而是让AI进入运行现场。

可控核聚变常被人调侃“永远还要50年”。王明阳表示，高温超导磁体能够提高磁场强度，让原本庞大的磁约束装备有机会变得更紧凑，也让未来商业化落地多了一种现实可能。

但真正走向工程应用，问题远不止“磁场更强”这么简单。高温超导磁体运行在极端工况下，内部状态很难直接观测，还存在强非线性、多物理场耦合等复杂因素。设计要反复迭代，运行要长期可靠，风险还要提前识别。王明阳希望借助人工智能、数字孪生和先进AI计算方法，让它“设计得更快，然后运行得更安全”。

这条思路，在今年1月发表的一项电池研究中已经露出雏形。王明阳联合研究团队在《Nature Communications》发表论文，首次实现人工智能算法的实时集成，让固态锂金属电池在运行过程中能够“自我感知状态”“自我优化策略”，从而延长电池寿命与能量输出。

这个想法来自一次跨学科交流。当时，他与材料领域科学家讨论时发现，电池研究中已经有不少AI方法，但多数是在实验结束后分析数据，看看性能，再筛选参数。可是，真正运行中的电池一直在发生电化学变化，并不是停在某个时刻的静态对象。

于是，他们开始尝试把AI直接放进控制回路里。让电池一边运行，一边学习自身状态，再根据状态进行调控。王明阳看重的，正是这个变化：AI不再只是实验后的分析工具，而是进入物理系统内部，参与真实运行过程。

完成电池系统验证后，他又把目光转回更大的能源装备。高温超导磁体，正是他希望推进“自我感知、自我优化”能力的重点方向。团队正在把传统物理机理与AI方法结合起来，快速计算磁体内部状态，并尝试与工程实验设备采集到的数据相匹配。下一步，他们希望通过数据同化和参数反演，实现运行状态的实时仿真和实时预测，提前感知失超等可能带来破坏性影响的关键状态。

03 “热点会过去，

但问题不会消失”

高温超导、人工智能、固态电池，王明阳的研究看起来横跨多个领域。他却不认为自己在不断更换方向。

研究对象在变化，追问始终相近：复杂能源装备内部究竟发生着什么？能否更早感知、更准确预测、更主动控制？在他看来，交叉研究的意义，不是把几个热门名词放在一起，而是从其他学科找到解决老问题的新工具。

“不要盲目追热点，而是去寻找自己真正关心的问题。”王明阳也把这种判断分享给自己的学生，热点在不断变化，真正重要的问题却不会轻易消失。“决定研究价值的，依然是提出了什么关键科学问题，又真正解决了什么。”

对王明阳而言，找到问题只是第一步，还要有条件长期做下去。上海的科研环境给了他和团队这样的空间。高温超导领域从材料量产、企业孵化到应用示范，都有上海力量参与。不同领域的科研人员聚集于此，也让跨学科合作更容易发生。

他特别提到，上海对高校团队的支持允许研究人员开展前沿探索，而不是只追求短平快成果。王明阳所在的上海交通大学团队自2009年便开始从事高温超导相关研究。“那时，高温超导与可控核聚变还不像今天这样受到广泛关注。正是持续积累，让团队等到了新的研究窗口。”

入选TR35后，王明阳感到开心，也意识到这是一份责任。他认为，评委看重的可能不是某一篇论文或某一项单独成果，而是围绕未来聚变能源、电池等问题持续开展原创研究的能力。

未来一两年，他希望形成一套基于AI原生思路的磁体设计模型，减少反复迭代；在更长的时间尺度上，则继续推进物理AI在复杂能源装备中的应用，让设备能够更好地感知、预测和控制自身状态。

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