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【青年优秀导师】薛德祯:智能算法破难题 交叉融合育桃李

日期:2025-11-25 16:20 浏览量:

薛德祯,材料科学与工程学院博士生导师、第二届“青年优秀导师”获得者,长期致力于材料学与信息学的交叉融合研究。他提出的材料自适应设计方法,显著降低了实验次数,通过少量实验反馈迭代,成功研制出窄滞后相变合金等新型功能材料,被国际同行评价为“为新材料的设计开发提供了最好的统计学方法”。薛德祯教授以第一作者或通讯作者身份发表高水平论文70余篇,入选国家级青年人才计划,并获得教育部自然科学奖一等奖、陕西省高校青年人才支持计划等多项荣誉。他始终秉持“立德树人、以德为先”的教育理念,将“厚德强技、求真创新”的学术精神贯穿人才培养全过程,引导学生树立科研报国、服务社会的远大理想,为其未来发展奠定坚实基础。

智能算法破译材料密码,交叉学科勇闯科研新途

材料基因工程,通俗而言,是借助人工智能辅助材料研发,以大幅缩短研发周期、降低成本。自2011年底兴起以来,该交叉学科已成为我国突破高端材料“卡脖子”困境、实现科技自立自强的重要路径之一。

薛德祯教授的科研之路起步于传统材料实验研究。研究生阶段,他已对材料实验颇为熟悉,但并不满足于此。怀着对新领域的好奇与自我挑战的精神,他跨入计算机模拟领域。“我喜欢尝试不同的事物,因此在夯实材料实验基础上,选择了转向计算机模拟。”谈及为何聚焦机器学习与智能材料设计这一交叉领域时,薛德祯教授说:“博士后期间,在导师的鼓励与支持下,我深入钻研数据建模与人工智能,逐步形成了‘数据建模-实验计算-理论拓展’的研究脉络。”

在日本国立物质材料研究院和美国洛斯阿拉莫斯国家实验室期间,薛德祯教授深切感受到国内外学术发展的差距。“当时全球都在积极探索材料基因工程,我作为较早涉足这一交叉学科的学者,更应助力国家自主技术研发。”海外交流拓宽了他的学术视野,也让他接触到前沿科研技术。此后,他毅然加入孙军院士、丁向东教授领衔的材料相变与形变团队,扎根金属材料强度国家重点实验室,将科研使命与国家需求紧密相连,以十年如一日的坚持,诠释了青年学者“顶天立地”的学术追求。

算法优选破试错困局,群智攻坚铸材料新篇

材料自适应设计方法是薛德祯教授科研道路上的标志性成果。与传统的“试错法”不同,该方法以算法为核心辅助研发决策,明确下一步的实验方向,从而显著降低试错成本、缩短研发周期。“我们属于最早将这类统计学思想系统应用于材料研发的团队之一,”薛德祯教授介绍道,“这个方法的根本理念在于认识到,尚未制备的材料和未测试的样本中潜藏着最优解,它们并非等价——而我们的目标,就是通过智能计算将其找出来。”

“我不是要一口气翻越整座山,而是一步一步攀登。”科研从来不是一蹴而就的。在材料基因工程领域中,每一个新材料的发现、每一项性能的突破,往往需要经历反复的自我否定、推倒与重来。“容易的事谁都可以做,越是困难,越说明我们正在攻克的是真问题。”谈及研发中的艰难时刻,薛德祯教授的手指无意识地轻抚过桌面的刻痕,“我们能做的,就是把大问题拆解成小问题,即宏观问题微观化,一步步厘清、一步步推进。”组会中无数次的激烈争论、深夜里纸页翻动的沙沙声,将无数个昼夜压缩为前进的一瞬,最终凝结成看似平静却意义非凡的科研成果。

众力并则万钧举。在导师与团队成员的紧密协作下,薛德祯教授凭借材料自适应设计方法,通过少量实验迭代反馈,成功研制出窄滞后相变合金、高性能电致应变材料及高介电储能材料等新型功能材料。该方法不仅得到中美两国多位院士的积极评价,更被国际知名期刊 MRS Bulletin 专题报道,称其“为新材料的设计与开发提供了迄今为止最优的统计学方法之一”。

厚德育才铸学术根基,师生相长启创新源泉

新竹高于旧竹枝,全凭老干为扶持。在培育人才方面,薛德祯教授始终秉持“立德树人、以德为先”的教育理念,将“厚德强技、求真创新”的学术精神贯穿于人才培养全过程,建立了师生双向互动的良性机制。

“立德树人、以德为先”是薛德祯教授教育理念的根基。“要做学术,首先需要学会做人。”这是他在采访中着重强调的一句话。在他看来,导师的职责不仅是传授知识,更要为学生扣好科研与人生的“第一粒扣子”。于薛德祯教授而言,“德” 在学术研究中,就是一切从事实出发,不做假、不造假。从事实验科学,一切都应以数据和观察到的事实为准。为保证科研诚信,他要求所有的实验过程都有记录、都有原始数据作保证,在学生毕业后也依旧留存大量数据,以备检查。

“厚德强技、求真创新”是薛德祯教授对“复合型人才”的核心定义。他致力于培养既具备材料基因工程思维,又掌握信息技术与交叉创新能力的综合型人才。“我们的学生既要懂材料,也要会算法,才能为具体的材料问题量身定制AI解决方案。”薛德祯教授为学生设置的两类课题——一类面向材料问题开发定制化算法,另一类借助AI工具探索新材料,都旨在推动学生在掌握基础技术后,融通双向能力,实现复合发展。

“我不希望我的学生只是成为我的一双手。”除基础技能的掌握外,薛德祯教授也格外注重学生自主创新能力的培养。他办公室的东南角摆放着一张桌子,那是团队进行头脑风暴、学生和老师共同商讨解决方案的地方。 “老师能做的就是帮助学生找到更好的解决方案。”薛德祯教授表示,“只有学生在自己研究的基础上进行尝试,才能真正提升做到独立自主进行创新。”

谈及如何保持科研的持续动力,他强调师生双向互动至关重要。“教师这个职业最幸福的事,就是能和年轻人一起做科研。科研像一场马拉松,独自奔跑容易疲惫,但与一群充满热情的年轻人同行,自己也会充满干劲。”无论是学生偶然的灵光一现,还是深思熟虑后的深入探讨,都在不断激发薛德祯教授的研究灵感。没有单向灌输,唯有思维碰撞;不见固化等级,而是知识共生——正是在这样的互动氛围中,团队保持着蓬勃的创新活力。

以强度谱为歌,百炼成钢;凭夙夜耕耘,点亮科技星空;以德行为舵,培育时代新人。从传统材料实验到高通量计算,从海外深造到扎根西部,从青年学子到科研领路人——薛德祯教授始终将学科发展与学生成长放在首位,脚踏实地,笃行不怠。站在材料基因工程的发展潮头,他将继续砥砺前行、育英献智,助力中国在新材料研发的征程上实现新的跨越。

文字:仙交小融·通讯社 姜灵申、罗云彤; “仁心”融媒体工作室 李雨航
图片:受访者提供
编辑:星火

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