推動台灣「材料基因組計畫」芻議

推動台灣「材料基因組計畫」芻議

2016年中國材料科學學會年會致詞

很高興參加今年中國材料科學學會年會盛典，材料科學學會是我從1977年自美返國任教後一直積極參與的專業學會，自1980年初期，擔任理事，1995-1999年擔任理事長，1992-2003年任國際期刊「材料化學與物理」主編﹔近年來，雖逐漸淡出，因繼續擔任學會榮譽理事，對學會活動仍維持相當的關注，學會如有須我盡力的地方，當義不容辭﹔很高興看到材料科學學會一直保持欣欣向榮的風貌，服務國內廣大的材料社群。

材料科學學會成立於1958年，比世界第一個材料專業系所-美國西北大學材料系-還要早兩年，在許多先進努力之下，讓政府體認到材料科技對國計民生的重要性，因而於1978年制訂的「科技發展方案」中，明定「材料科技」為四大重點科技之一，對國內材料科技研究與教學發展上發揮了相當的推力，也讓社會對材料科技的重要性有所了解﹔約四十年的今天，國內材料界在各方面都有長足的進步，累積了可觀的能量，回首來時路，學會與同仁都可以對現今的成就為傲。

另一方面，伴隨世界與台灣政、經、社會情勢的急遽變化，國內材料界也面對極大的挑戰，這包括研究是否卓越，教學是否因時而進，對產業進步的助力與是否有關鍵的貢獻等，各方面均有更上層樓的空間﹔對學界來說，近年來面對研究經費緊縮，研究人力數量的減少與素質的降低，也造成很大的困擾，目前處境可謂相當艱困，影響所及，對整個材料界發展環境非常不利。

材料界面對目前的困局，整合與合作是必須要採取的策略。材料科學學會多年來發揮專業學會功能，在此時此刻，我個人認為一個可能的著力點，是參考美國所推動的「材料基因組計畫」(Materials Genome Initiative, MGI)，在國內推動類似的整合計畫。這計畫是美國歐巴馬總統基於先進材料對於經濟安全和人類福祉的製造業至關重要，但一般來說，從新材料的發明到將材料轉移到市場，至少需要10年到20年，因此，加速發現和應用先進材料系統的步伐對於在21世紀維持全球競爭力與繁榮至關重要。歐巴馬總統於2011年6月宣布由多個補助與執行研究機構共同推動「材料基因組計畫」﹔基因體是生物的基本結構，材料的基因體，意為材料的最基本結構和特性，從此出發來開發新材料﹔本計畫主要措施是創建新時代的政策、資源與基礎設施來支援美國各相關機構得以在較少經費情況下加速實現發現 (以一半成本而讓時程加速一倍)、製造與使用新進材料，希望由推動此計畫，縮短新材料從研發到應用的時間。

由美國總統科技顧問為主席的「國家科技評議會」(National Science and Technology Council)，在其「技術委員會」(Committee on Technology)下，成立「材料基因組計畫小組委員會」(Subcommittee on Materials Genome Initiative, SMGI)，經過三年多的研議，廣泛徵求眾議並舉辦多次工作坊，於2014年12月發佈「材料基因組計畫策略規畫」(MGI Strategic Plan)，認定MGI四大關鍵挑戰以及主要目地與其目標:

l  鼓勵和促成團隊合作﹔目標為鼓勵和促成整合研發、促成採用MGI途徑、與國際社群緊密聯繫

l  整合實驗、計算與理論並提供材料社群先進儀器與技術﹔目標為創建MGI資源網、助成創建精確可靠之模擬運算、提升從材料發現到佈署之實驗工具、開發數據分析方法增強實驗與計算數據之價值

l  促使共享材料數據資料﹔目標為確認落實材料數據基礎設施之最佳方式，支持創建共享材料數據資料庫

l  培育材料科學與工程學術與產業高級人才﹔目標為從事新課程開發與落實、提供整合研究經驗之機會

另對國家安全、人體健康與福祉、潔淨能源以及消費者用品之基礎設施方面的目標有所陳述。除了參與的聯邦機構提出各機構的近期措施，學術界與產業界專家們也認定九項阻礙進展的科技挑戰之材料歸類與應用。這九項挑戰包括生醫材料、催化劑、高分子複合材料、相互連結材料、電子與光子材料、能量儲存系統、輕結構材料、有機電子材料、高分子材料。附錄則記載參與的各聯邦機構，包括能源部（DOE）和國防部（DoD），國家科學基金會（NSF），國家標準與科技研究院（NIST）和國家太空總署（NASA）美國聯邦機構，之重點以及近期措施，同時列舉相關之聯邦活動等。

今年8月2日，白宮主辦了一個慶祝材料基因組計畫（MGI）五週年的活動。說明過去五年，美國聯邦機構已投入超過5億美元資源，支持這一計畫。同時發布了一系列成就和技術成功，說明在計畫的頭五年取得的進展。也顯示MGI在美國繼續如火如荼的展開。另一方面，歐盟、日本、中國大陸等迅速啟動了類似研究計劃。如歐盟以高性能合金材料需求為牽引，於2011年啟動了「加速冶金學」（ACCMET）項目， 2012年，又推出總投資超過20億歐元的「2012—2022歐洲冶金復興計劃」。日本在多所研究機構設有專門的材料設計與模擬研究中心或團隊，或採用模擬和實驗結合的方法，在多領域開展了深入的研發。比較起來，中國大陸最為積極， 2011年7月中國工程院和中國科學院分別召開「材料基因組」研討會，12月召開「材料科學系統工程」香山科學會議；2012年12月和2013年3月，中國工程院和中國科學院分別啟動「材料基因組計劃」重大諮詢項目；2014年10月與2015年2月，中國科學院與中國工程院分別向國務院報送了諮詢建議，獲指示儘快啟動材料基因工程研究。同時2014年後，上海市、北京市先後成立了「上海市材料基因組工程研究院」（上海大學負責，上海交通大學等6所高校及中科院研究機構參加）、「材料基因工程北京市重點實驗室」（北京科技大學負責）。今年10月17日，由重慶大學領導的國家重點研發計劃「先進材料多維多尺度先進鑑定技術」啟動，並建立先進材料基因數據資料庫。

在國內，產業界，尤其是製造業，同樣對加速材料開發時程有殷切的需求與盼望，推動類似MGI的計畫，應是切合社會與材料界的需要，材料學會應是最適合主導的機構，本人謹此提出呼籲，儘早成立專案研議小組，還希望材料學會各先進審慎考慮，是所至幸。