“機器是怎么學習的？日常生活中的鐵和鋁怎么變得智能化？”12月18日下午，在北京市鐵路第二中學，中國工程院院士謝建新向170余位高中生解答了這些問題。

這是“院士專家講科學”——2023年科學教育行動活動現場。此次活動由北京市科學技術協會主辦，北京科學中心和新京報社承辦，中國工程院辦公廳支持。

謝建新是中國工程院院士、北京科技大學教授、校學術委員會主任。兼任國家新材料產業發展專家咨詢委員會副主任、中國材料研究學會常務副理事長、中國有色金屬學會副理事長等職務。他長期從事新材料與制備加工新技術新工藝研究開發、工程化與應用。銅鋁復合材料、高強高導銅合金材料、高性能鋁合金材料、材料制備加工短流程新工藝等已轉讓到20余家企業應用。

在這節特殊的科學課上，謝建新為學生們分享有關材料智能技術與機器學習的科普知識，向他們傳遞科學精神。

12月18日，中國工程院院士謝建新給北京市鐵路第二中學學生上特殊的科學課。

用機器學習使新材料技術智能化

在活動現場，謝建新先向同學們介紹了科學的研究方法，即實驗研究、理論研究、計算模擬、機器學習。其中，機器學習是人工智能的核心技術。

謝建新鼓勵學生們未來多關注材料學專業。 新京報記者 王子誠 攝

謝建新以打游戲為例，給學生們講解機器學習的方法。三人組隊參加游戲大賽，按規定先殺敵100的團隊可獲10000元獎金。三人通力配合，贏得比賽，獲得了獎金。但因為三人的水平、角色不一，獎金分配出現了分歧：不能單純按照個人單獨殺敵能力分配，因為在團隊中的協同作用和貢獻最為關鍵。

“應該怎么分配獎金，才是最公平的呢？”謝建新向學生們提出問題。隨后用機器學習的方法列出了一個數據表格，將三個人分別當主攻手、次攻手、輔助手能殺敵的數量列出來，算出三人的貢獻度，再按照貢獻度來分配獎金。

通過這個小案例，謝建新告訴學生們，機器學習就是從大量數據中提取模式、獲取知識。人們所熟知的ChatGPT、醫療診斷、AI系統，它們的基礎都是機器學習。

謝建新所從事的材料學專業，目前也在與機器學習高度融合，發展智能設計方法開發新材料。“一架大型客機會使用到200多種材料、400萬-600萬個零部件，大家所熟知的高鐵、載人航天、東風系列導彈都是基于新材料的突破所取得的成就，而數字化、智能化制造是推動新材料應用的加速器。”通過這些舉例，謝建新告訴學生們新材料數字化、智能化的重要意義。謝建新鼓勵學生們未來可以多關注材料科學，投身國家材料科技事業。

轉換視角，讓生活充滿科學

“如果未來想要在材料領域學習就業，在高中時期需要做哪些準備？”75分鐘的講座結束后，在場的學生們積極舉手提問。

院士講座中，學生們認真記筆記。新京報記者 王子誠 攝

謝建新告訴學生們，“發現和研究新材料的最基本的方法是化學與物理實驗，數學是最重要的工具，除此之外，歷史文化等人文社科類學科也很重要。高中的學習不能只為高考，所有的知識對未來都有用。”

“新材料的發展方向是哪些？”另一個學生對院士提問。

“新材料可以小到量子點材料，也可以大到航空航天器。”謝建新介紹，從微觀級別來看，在納米級空間里限制原子和電子運動，這樣能創造出新的材料。從宏觀級別看，現在想要往空間站里送的材料，送1克物體需要的錢要比1克金子都貴，因此怎么在保證強度的情況下，降低材料的重量非常重要。

謝建新告訴新京報記者，這是幾十年來，他第一次為高中生們講課。“我琢磨了一些孩子們可能感興趣的例子，希望可以培養他們對材料科學的興趣。”