計(jì)算機(jī)行業(yè)專題：踏雪覓徑：探索材料軟件的自主可控之路

請(qǐng)仔細(xì)閱讀本報(bào)告末頁(yè)聲明Page1/22報(bào)告要點(diǎn)材料軟件分為材料發(fā)現(xiàn)軟件和材料計(jì)算軟件，前者對(duì)應(yīng)“預(yù)測(cè)”，后者對(duì)應(yīng)“仿真”。材料研發(fā)流程是“預(yù)測(cè)-驗(yàn)證”。在預(yù)測(cè)階段，材料發(fā)現(xiàn)軟件通過(guò)大數(shù)據(jù)和機(jī)器學(xué)習(xí)，找到材料成分、結(jié)構(gòu)和性能參數(shù)之間關(guān)系的規(guī)律，由期望的性能參數(shù)，得到材料的預(yù)測(cè)列表。在驗(yàn)證階段，材料計(jì)算軟件通過(guò)初始材料和環(huán)境的數(shù)據(jù)計(jì)算出最終的性能參數(shù)，實(shí)現(xiàn)“模擬實(shí)驗(yàn)”。材料軟件能降本增效。傳統(tǒng)的材料研發(fā)是“試錯(cuò)法”，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，新材料從研發(fā)到產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用大約需要10-20年。根據(jù)美國(guó)材料基因組計(jì)劃的報(bào)告，若應(yīng)用先進(jìn)的ICME研發(fā)模式和材料軟件，能節(jié)省一半傳統(tǒng)研發(fā)時(shí)間。材料軟件開(kāi)發(fā)難度大。材料發(fā)現(xiàn)軟件的核心是大數(shù)據(jù)和機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)，有限的數(shù)據(jù)、昂貴的算力和算法的局限性是其發(fā)展的限制。材料計(jì)算軟件發(fā)展較為成熟，核心是將不同場(chǎng)景的計(jì)算方法轉(zhuǎn)化為代碼，形成不同計(jì)算模塊，發(fā)展的難點(diǎn)在于多尺度計(jì)算的融合。全球：材料軟件發(fā)展成熟，市場(chǎng)天花板不高。材料發(fā)現(xiàn)軟件多創(chuàng)新企業(yè)，Citrine是領(lǐng)先者；材料計(jì)算軟件市場(chǎng)基本被傳統(tǒng)工業(yè)軟件巨頭公司壟斷，如達(dá)索的MaterialStudio、新思的QuantumATK，“小而美”的公司在細(xì)分領(lǐng)域有一定地位。同時(shí)，國(guó)外材料軟件的商業(yè)價(jià)值不高：MaterialStudio的母公司Accelry，2014年被達(dá)索收購(gòu)的金額約為7.5億美元，商譽(yù)為4.5億美元；2023年材料發(fā)現(xiàn)軟件公司CitrineInformatics估值約僅不到1億美元。國(guó)內(nèi)材料軟件公司與國(guó)際存在差距。我國(guó)企業(yè)材料研發(fā)數(shù)字化程度低，尚未開(kāi)始使用材料發(fā)現(xiàn)軟件，材料計(jì)算軟件滲透率低，市占率最高的是MaterialStudio。國(guó)內(nèi)產(chǎn)品在計(jì)算場(chǎng)景、計(jì)算方法和數(shù)據(jù)庫(kù)的豐富程度上和國(guó)外仍有差距。目前MaterialStudio對(duì)我國(guó)軍方禁用，對(duì)我國(guó)新材料產(chǎn)業(yè)的自主可控產(chǎn)生了不利影響。材料軟件作為新材料產(chǎn)業(yè)必不可少的效率工具，如何實(shí)現(xiàn)自主可控？材料軟件的開(kāi)發(fā)難度大，材料軟件的商業(yè)價(jià)值不高，很難完全依靠市場(chǎng)化的方式實(shí)現(xiàn)材料軟件的自主可控，可能需要非市場(chǎng)化的方式推動(dòng)國(guó)產(chǎn)材料軟件的發(fā)風(fēng)險(xiǎn)提示：1、材料計(jì)算、AI、算力等行業(yè)發(fā)展不及預(yù)期；2、國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程不及預(yù)期；3、第三方數(shù)據(jù)有失真實(shí)性。計(jì)算機(jī)分析師孫亮登記編碼：S0950524040001聯(lián)系人王何夢(mèng)雅：wanghemengya@行業(yè)表現(xiàn)2024/7/17 計(jì)算機(jī)滬深300資料來(lái)源：Wind，聚源相關(guān)研究算機(jī)請(qǐng)仔細(xì)閱讀本報(bào)告末頁(yè)聲明Page2/22內(nèi)容目錄 4 2、有限的數(shù)據(jù)、昂貴的算力和算法的局限性，是材料 3、材料計(jì)算軟件產(chǎn)品成熟，將不同場(chǎng)景的計(jì)算模塊化是 12 13 14 15 15附錄4、以史鑒今：“人”“數(shù)據(jù)”“工具”的互 17 20圖表目錄 5 5 5 6 6 7 7 8 8 9 9 9算機(jī)請(qǐng)仔細(xì)閱讀本報(bào)告末頁(yè)聲明Page3/22 9 10 10 10 10 11 11 11 11 12 15 16 17 18 20 20算機(jī)請(qǐng)仔細(xì)閱讀本報(bào)告末頁(yè)聲明Page4/22一、什么是材料軟件？材料軟件是能幫助材料研發(fā)的軟件，分為在預(yù)測(cè)環(huán)節(jié)起作用的材料發(fā)現(xiàn)軟件，和在驗(yàn)證環(huán)節(jié)起作用的材料計(jì)算軟件。材料研發(fā)流程是“預(yù)測(cè)-驗(yàn)證”的過(guò)程。首先構(gòu)建材料結(jié)構(gòu)的預(yù)測(cè)池，然后通過(guò)實(shí)驗(yàn)或者計(jì)算機(jī)模擬的驗(yàn)證對(duì)應(yīng)的性能，進(jìn)而篩選、修改最初的預(yù)測(cè)。材料傳統(tǒng)的研發(fā)方式是“試錯(cuò)法”，費(fèi)時(shí)費(fèi)力。傳統(tǒng)研發(fā)方式在預(yù)測(cè)環(huán)節(jié)中依賴總結(jié)文獻(xiàn)、專家經(jīng)驗(yàn)，用類似“煉金術(shù)”的方式，列出多種材料組合，在驗(yàn)證環(huán)節(jié)制造出樣本，進(jìn)行人工實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，再根據(jù)結(jié)果修改預(yù)測(cè)池或者重新設(shè)計(jì)材料結(jié)構(gòu)，循環(huán)往復(fù)，如“大海撈針”，消耗時(shí)間巨大，并且有些實(shí)驗(yàn)條件苛刻，難以實(shí)施。比如為了滿足高強(qiáng)度、耐高溫等特性，需要找到A金屬在B基金屬中最佳比例（0-10%那么需要以0.5%為間隔，燒制0-10%含量的20個(gè)樣品，進(jìn)行測(cè)試對(duì)比，縮小比例范圍，細(xì)化間隔，如以0.1%為間隔制作5%-7%的20個(gè)樣本，再進(jìn)行測(cè)試對(duì)比。如果是多元合金的制造，那么時(shí)間和成本將會(huì)成倍增加，十分費(fèi)時(shí)費(fèi)力費(fèi)錢(qián)。利用數(shù)字化的研發(fā)方式，可以降本增效。進(jìn)入數(shù)字化時(shí)代后，模擬階段的材料計(jì)算軟件逐漸報(bào)告，按照傳統(tǒng)的研發(fā)方式，新材料從發(fā)現(xiàn)到工業(yè)化應(yīng)用大約需要10-20年的時(shí)間，而先進(jìn)材料則需要20年甚至更長(zhǎng)的時(shí)間，結(jié)合先進(jìn)的集成材料計(jì)算工程（ICME）的研發(fā)方法，可以節(jié)省約一半的時(shí)間。比如在上一段的例子中，可以通過(guò)材料計(jì)算軟件模擬得出A金屬不同比例下、B基金屬的性質(zhì)，接著只需要在最佳范圍5%-7%內(nèi)進(jìn)行驗(yàn)證，省去了一半的時(shí)間和在預(yù)測(cè)階段，利用材料發(fā)現(xiàn)軟件輔助總結(jié)經(jīng)驗(yàn)。在構(gòu)建預(yù)測(cè)池的過(guò)程中，材料發(fā)現(xiàn)軟件通過(guò)AI總結(jié)出材料結(jié)構(gòu)和性能參數(shù)之間的關(guān)系，由期望的性能參數(shù)得出可能的結(jié)構(gòu)列表。根據(jù)材料發(fā)現(xiàn)公司Citirine官網(wǎng)，材料公司HRL使用Citrine軟件平臺(tái)將開(kāi)發(fā)時(shí)間從數(shù)年縮短到數(shù)天。在滿足某個(gè)熱性能的化合物發(fā)現(xiàn)案例中，在5個(gè)月的時(shí)間完成了超過(guò)了2500種新型聚合物的熱性能預(yù)測(cè)，并且篩選出最可能的10種，省去了制造其余2490種聚合物的制造和驗(yàn)在驗(yàn)證環(huán)節(jié)，利用材料計(jì)算軟件“模擬實(shí)驗(yàn)”。在驗(yàn)證環(huán)節(jié)中，材料計(jì)算軟件對(duì)初始條件進(jìn)行建模（設(shè)置環(huán)境和材料結(jié)果的參數(shù)通過(guò)計(jì)算機(jī)程序求解一系列物理方程或本構(gòu)模型，進(jìn)而得到預(yù)測(cè)的性能參數(shù)。材料計(jì)算軟件能通過(guò)“虛擬篩選”，最大限度地減少物理實(shí)驗(yàn)的數(shù)量。比如在設(shè)計(jì)某種高強(qiáng)度汽車外殼的時(shí)候，如果完全依賴于傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)方法，需要將每個(gè)預(yù)測(cè)的材料都制造出樣本再進(jìn)行碰撞實(shí)驗(yàn)，如果能用材料計(jì)算軟件篩選出最理性的列表，減少“實(shí)際制造樣品-實(shí)驗(yàn)”的流程，就能大大降低成本和時(shí)間。算機(jī)請(qǐng)仔細(xì)閱讀本報(bào)告末頁(yè)聲明Page5/22資料來(lái)源：機(jī)器學(xué)習(xí)在材料服役性能預(yù)測(cè)中的應(yīng)用，五礦證券研究所在材料發(fā)現(xiàn)階段，材料發(fā)現(xiàn)軟件利用大數(shù)據(jù)和機(jī)器學(xué)習(xí)找到材料微觀成分、結(jié)構(gòu)和宏觀性能之間的關(guān)系，進(jìn)而構(gòu)建預(yù)測(cè)池，可以提高人工構(gòu)建預(yù)測(cè)池效率，降低成本。材料發(fā)現(xiàn)軟件的難點(diǎn)在于有限的數(shù)據(jù)、高昂的算力和算法的局限性。1、大數(shù)據(jù)和機(jī)器學(xué)習(xí)是材料發(fā)現(xiàn)軟件的核心材料發(fā)現(xiàn)軟件的基礎(chǔ)是大數(shù)據(jù)和機(jī)器學(xué)習(xí)。材料發(fā)現(xiàn)軟件的原理是：通過(guò)大數(shù)據(jù)和機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)，分析材料微觀結(jié)構(gòu)和宏觀性能之間的關(guān)系，找到規(guī)律，來(lái)預(yù)測(cè)最符合目標(biāo)要求的材料。圖表2：材料發(fā)現(xiàn)軟件Citrine工作原理資料來(lái)源：CitrineInformatics,五礦證券研究所資料來(lái)源：Matminer，五礦證券研究所AI+材料可助力材料發(fā)現(xiàn)。如：美國(guó)加州大學(xué)圣地亞哥分校工程學(xué)院的納米工程師開(kāi)發(fā)的AI算法M3GNet，可幾乎即時(shí)地預(yù)測(cè)任何材料（無(wú)論是現(xiàn)有材料還是新材料）的結(jié)構(gòu)和動(dòng)態(tài)特性。GoogleDeepMind推出的材料發(fā)現(xiàn)工具GNoME將材料發(fā)現(xiàn)的效率提升了一個(gè)數(shù)量級(jí)，其材料團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了220萬(wàn)顆新晶體，相當(dāng)于近800年的知識(shí)。配方型材料發(fā)現(xiàn)有望先行一步。設(shè)計(jì)材料，最基本的是設(shè)計(jì)成分和結(jié)構(gòu)。成分?jǐn)?shù)量和最佳比例可以用“遍歷羅列”的形式來(lái)找到，計(jì)算機(jī)更能勝任這種重復(fù)性的試驗(yàn)工作。結(jié)構(gòu)千變?nèi)f化，一個(gè)分子中兩個(gè)原子的相對(duì)位置、結(jié)合方式，一個(gè)分子團(tuán)中分子的數(shù)量、構(gòu)成方式等等眾多三維要素都能夠改變材料的性質(zhì)，因此相對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，成分設(shè)計(jì)更加機(jī)械。配方型材料在海外很成熟，在中國(guó)也是一個(gè)很重要的方向，很多化工材料是標(biāo)準(zhǔn)的復(fù)合材料過(guò)程，算機(jī)請(qǐng)仔細(xì)閱讀本報(bào)告末頁(yè)聲明Page6/22對(duì)配方的依賴性非常強(qiáng)。如果有效的去對(duì)單一公司的配方數(shù)據(jù)、反應(yīng)流程、性質(zhì)等進(jìn)行收集，并在這個(gè)基礎(chǔ)上不停的進(jìn)行預(yù)測(cè)和優(yōu)化，對(duì)企業(yè)研發(fā)大量的新配方會(huì)起到非常重要的作用。比如巴斯夫、陶氏化學(xué)等公司早已有之。2、有限的數(shù)據(jù)、昂貴的算力和算法的局限性，是材料發(fā)現(xiàn)階段的限制數(shù)據(jù)是材料發(fā)現(xiàn)軟件發(fā)展中最大的掣肘，算力、算法也限制了性能推導(dǎo)結(jié)構(gòu)的過(guò)程。①數(shù)據(jù)庫(kù)：數(shù)據(jù)的可獲得性，真實(shí)性以及精準(zhǔn)性問(wèn)題制約材料數(shù)據(jù)庫(kù)發(fā)展機(jī)器學(xué)習(xí)首先依賴的是海量、真實(shí)、精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)。材料發(fā)現(xiàn)軟件本質(zhì)是利用機(jī)器學(xué)習(xí)，找到數(shù)據(jù)庫(kù)中材料結(jié)構(gòu)和性能數(shù)據(jù)之間對(duì)應(yīng)的關(guān)系，由想要的“性能”，構(gòu)建“預(yù)測(cè)池”，因此數(shù)據(jù)的質(zhì)量和數(shù)量是關(guān)鍵。打破企業(yè)間數(shù)據(jù)隔閡，建立大容量數(shù)據(jù)庫(kù)較為困難。出于商業(yè)的考慮，新材料公司數(shù)據(jù)的保密性都是極高級(jí)別的，盡管能通過(guò)政策驅(qū)動(dòng)、商業(yè)合作、購(gòu)買等方式緩解數(shù)據(jù)鴻溝的問(wèn)題，但難以完全消除不同企業(yè)間數(shù)據(jù)的隔閡。真實(shí)數(shù)據(jù)的問(wèn)題：公開(kāi)數(shù)據(jù)的真實(shí)性有待考究。有些學(xué)術(shù)論文中的數(shù)據(jù)并不真實(shí)可靠，學(xué)術(shù)論文是公開(kāi)數(shù)據(jù)的重要組成部分，但學(xué)術(shù)論文的數(shù)據(jù)中，部分偏差較大，因此很多情況下企業(yè)對(duì)此類數(shù)據(jù)并不信任，而是自行重復(fù)收集，降低了研發(fā)的效率。主流商業(yè)化材料軟件受到廣泛的認(rèn)同的重要原因也是其可靠的數(shù)據(jù)庫(kù)。精準(zhǔn)數(shù)據(jù)的問(wèn)題：不同企業(yè)，研究機(jī)構(gòu)之間的數(shù)據(jù)精確度差異較大。微觀層次的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)于實(shí)驗(yàn)設(shè)備的要求非常高，價(jià)格昂貴，如一臺(tái)真空紫外光譜儀價(jià)格高達(dá)百萬(wàn)元以上，極低溫高磁場(chǎng)掃描隧道顯微鏡價(jià)格可高達(dá)700萬(wàn)元以上。普通的材料企業(yè)難以承受其如此高昂的成本，不同企業(yè)，研究機(jī)構(gòu)之間數(shù)據(jù)的精確度參差不齊。②算力：昂貴算力制約材料結(jié)構(gòu)所消耗計(jì)算資源要遠(yuǎn)高于工藝設(shè)計(jì)領(lǐng)域。同樣大小的區(qū)域，微觀尺度需要計(jì)算相當(dāng)大數(shù)量的分子、原子，計(jì)算難度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)宏觀尺度的有限元計(jì)算，所消耗的計(jì)算資源更多，材料元素每增加1個(gè)，成分組合增加10倍，遠(yuǎn)超宏觀尺度計(jì)算的復(fù)雜度。解決效率問(wèn)題的有效手段是高通量計(jì)算，成本高昂。高通量計(jì)算是高性能計(jì)算（HPC）的一種，傳統(tǒng)的高性能計(jì)算著重于提高單個(gè)計(jì)算單元的運(yùn)行速度，而高通量計(jì)算著重于“并行”同時(shí)這些計(jì)算的數(shù)據(jù)不是規(guī)則的，一般工作流程是先由機(jī)器學(xué)習(xí)生成大量的候選空間，然后利用高通量計(jì)算進(jìn)行篩選。高通量計(jì)算機(jī)價(jià)格昂貴，制約材料發(fā)展軟件的應(yīng)用。圖表4：高通量計(jì)算的典型案例1資料來(lái)源：Firstprincipleshighthroughputscreeningofoxynitridesforwater-splittingphotocatalysts，五礦證券研究所資料來(lái)源：High-throughputcomputational-experimentalscreeningprotocolforthediscoveryofbimetalliccatalysts,五礦證券研究所③算法：機(jī)器不會(huì)形而上，仍需人腦輔助算機(jī)請(qǐng)仔細(xì)閱讀本報(bào)告末頁(yè)聲明Page7/22機(jī)器學(xué)習(xí)本身的“黑匣子性”限制了材料發(fā)現(xiàn)的效率。材料學(xué)的機(jī)器學(xué)習(xí)算法相較于其他領(lǐng)域（比如文本）要簡(jiǎn)單許多，機(jī)器學(xué)習(xí)本質(zhì)是找到材料微觀結(jié)構(gòu)和宏觀性能之間相關(guān)性的規(guī)律，再根據(jù)規(guī)律去設(shè)計(jì)新材料，機(jī)器學(xué)習(xí)如何找到規(guī)律的背后原因是個(gè)“黑匣子”，即無(wú)法說(shuō)明二者之間的因果關(guān)系。但有時(shí)候因果關(guān)系的準(zhǔn)確性、可靠性以及效率要強(qiáng)于簡(jiǎn)單的相關(guān)關(guān)系，因此目前人在材料發(fā)現(xiàn)中的作用難以完全被替代。在材料驗(yàn)證階段，材料計(jì)算軟件利用微觀結(jié)構(gòu)參數(shù)模擬出性能參數(shù)，目前主流的商業(yè)化材料計(jì)算軟件都能集成多尺度研究。材料計(jì)算軟件已實(shí)現(xiàn)不同的尺度算法模塊化，針對(duì)不同應(yīng)用場(chǎng)景，選擇搭載的尺度模塊。1、材料計(jì)算軟件偏向微觀和介觀尺度的仿真材料的研究尺度分為微觀、介觀、宏觀，材料計(jì)算軟件側(cè)重于微觀和介觀尺度的仿真，多使用在功能性材料研究中，比如研究化學(xué)反應(yīng)、電子隧穿效應(yīng)等；而傳統(tǒng)的工業(yè)軟件CAE側(cè)重于宏觀尺度的仿真，多使用在結(jié)構(gòu)新材料研究中，比如復(fù)合材料、力學(xué)材料。材料的仿真過(guò)程是“建模-計(jì)算-結(jié)果輸出”?！敖！笨梢岳斫鉃椴牧现械腃AD，設(shè)定材料的成分、結(jié)構(gòu)和服役環(huán)境的參數(shù)，“計(jì)算”是計(jì)算機(jī)根據(jù)初始設(shè)定的條件計(jì)算出性能參數(shù)的過(guò)程。從宏觀到微觀尺度，研究的對(duì)象越小，計(jì)算越精確，所耗費(fèi)的時(shí)間與計(jì)算資源越大。低一級(jí)空間尺度的計(jì)算結(jié)果一般可以作為高一級(jí)計(jì)算過(guò)程的輸入，以減少對(duì)初始實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的依賴，理論上這種方法得到的結(jié)果會(huì)更精確。（1）微觀尺度：這個(gè)空間尺度研究的是大小在納米級(jí)別的原子和電子，他們狀態(tài)和行為通常遵循的運(yùn)行規(guī)律是量子力學(xué)，呈現(xiàn)出波粒二象性。微觀層次重點(diǎn)關(guān)注電子和原子的性質(zhì)、排布及之間的相互作用等，可以用于研究化學(xué)反應(yīng)路徑、電磁性能、材料的穩(wěn)定性和（2）介觀尺度：這是介于宏觀和微觀之間的一種狀態(tài)，研究的是大小在納米到毫米級(jí)別的粒子，如分子，這個(gè)級(jí)別的物體具有宏觀大小。宏觀尺度的物體性質(zhì)可以近似為連續(xù)的，在介觀尺度大小的物體，性質(zhì)可能不再連續(xù)連續(xù)，呈現(xiàn)出許多微觀尺度的性質(zhì)。介觀尺度的研究關(guān)注材料內(nèi)部的微觀結(jié)構(gòu)和缺陷，比如晶界、相界等。常見(jiàn)的材料計(jì)算軟件集成平臺(tái)都提供微觀和介觀尺度的計(jì)算模塊，如QuantumATK、MaterialStudio。資料來(lái)源：QuantumATK,五礦證券研究所資料來(lái)源：MaterialStuidio，五礦證券研究所（3）宏觀尺度：宏觀尺度研究的是可見(jiàn)物體的規(guī)律，遵循的是牛頓力學(xué)的運(yùn)行規(guī)律，關(guān)注算機(jī)請(qǐng)仔細(xì)閱讀本報(bào)告末頁(yè)聲明Page8/22的是材料或結(jié)構(gòu)的整體行為，如應(yīng)力、變形和疲勞壽命。研究宏觀尺度的基本假設(shè)方法是將物體切割為足夠小的均質(zhì)模型，進(jìn)而“累加”得到整體的性質(zhì)。需要借助較多的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，所需的計(jì)算資源少，精度不高，目前工業(yè)工程設(shè)計(jì)上的仿真問(wèn)題大多是用的是此類方法。在宏觀尺度上的概念中，狹義的材料計(jì)算軟件和傳統(tǒng)的工業(yè)軟件的界限已經(jīng)不明晰了。常用的有ANSYS、ABAQUS、COMSOL等傳統(tǒng)的工業(yè)CAE軟件。典型的仿真過(guò)程有：宏觀尺度上，用有限元仿真去模擬汽車碰撞試驗(yàn)、模擬電池枝晶生長(zhǎng)的一些宏觀現(xiàn)象。介觀尺度、微觀尺度上，用分子動(dòng)力學(xué)通常能解決在實(shí)驗(yàn)中能觀察到的現(xiàn)象，比如計(jì)算得出在某溫度下水分子在某溶液中的有序排布。量子力學(xué)通常計(jì)算的是原子和電子的性質(zhì)，比如相互作用力、電子能帶等。圖表8：微觀、介觀、宏觀尺度刻畫(huà)的時(shí)間與長(zhǎng)度資料來(lái)源：Dassault，五礦證券研究所資料來(lái)源：中國(guó)教育戰(zhàn)略發(fā)展學(xué)會(huì)人才發(fā)展專業(yè)委員會(huì)，五礦證券研究所2、多尺度計(jì)算平臺(tái)是大勢(shì)所趨，但進(jìn)展有限材料計(jì)算軟件側(cè)重于微觀、介觀，傳統(tǒng)工業(yè)軟件側(cè)重于宏觀，但二者并不割裂。研究微觀、介觀尺度的結(jié)構(gòu)是為了更好地理解并設(shè)計(jì)宏觀的性能。例如，研究編織形態(tài)的碳纖維材料，碳纖維粒子的大小、結(jié)構(gòu)，碳纖維的走向和編織方法（單向編織/交叉編織）等都會(huì)影響最終形成的碳纖維布的特性。多尺度方法的出現(xiàn)是為了解決單一尺度方法的局限性，比如精度不足、忽略微觀結(jié)構(gòu)對(duì)宏觀性能的影響、數(shù)據(jù)有限等。多尺度的材料問(wèn)題呈現(xiàn)的是：宏觀尺度下，局部不再符合宏觀規(guī)律，必須使用更低維度的介觀、微觀尺度方法來(lái)解決。比如，當(dāng)前居于主導(dǎo)地位的混凝土模型不能夠有效的反映微觀結(jié)構(gòu)對(duì)其宏觀性能的影響，混凝土的微觀結(jié)構(gòu)對(duì)宏觀性能(強(qiáng)度、尺寸穩(wěn)定性以及耐久性等)有著重要的影響。精度不足的典型例子是相圖計(jì)算中加入第一性原理計(jì)算結(jié)果，來(lái)替代一些難以獲取的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。在研究納米壓痕過(guò)程中，在壓頭穿透的前半段，形變較小，適用原子尺度的模擬方法，在壓頭穿透的后半段，形變較大，則適用宏觀尺度的算機(jī)請(qǐng)仔細(xì)閱讀本報(bào)告末頁(yè)聲明Page9/22圖表10：什么是多尺度？——以編織為例資料來(lái)源：AMultiscaleStudyofCFRPBasedonAsymptoticHomogenizationwithApplicationtoMechanicalAnalysisofCompositePressureVessels，五礦證券研究所資料來(lái)源：Digmat,五礦證券研究所但現(xiàn)實(shí)情況是，人們對(duì)材料的微觀結(jié)構(gòu)、性能與狀態(tài)對(duì)宏觀性能影響機(jī)制尚不清楚。目前有兩種方式嘗試解決這個(gè)問(wèn)題，一是遞階，即將低尺度的計(jì)算結(jié)果輸入高尺度模型，二是并發(fā)，即將區(qū)域分成不同部分，各自使用不同尺度的方法，在交界處連接。多尺度方法自身理論體系缺乏系統(tǒng)性和完整性，這也成為了材料設(shè)計(jì)中的重難點(diǎn)。落實(shí)到產(chǎn)品上，體現(xiàn)的是不同尺度的軟件，或者同一軟件不同計(jì)算模塊之間存在數(shù)據(jù)接口，難以有多尺度融合為一體的產(chǎn)品傳統(tǒng)材料計(jì)算軟件是相對(duì)獨(dú)立的單一尺度、單一計(jì)算方式的程序，比如VASP、LAMMPS。隨著工業(yè)時(shí)代的發(fā)展，材料的宏觀設(shè)計(jì)不能滿足需求，深入到微觀結(jié)構(gòu)或成為突破口，微工業(yè)器件的制造尺度越來(lái)越小，材料更多的呈現(xiàn)出介觀、甚至微觀尺度的規(guī)律，比如半導(dǎo)體的先進(jìn)制程中遇到的量子隧穿效應(yīng)。商業(yè)化的材料計(jì)算軟件目前逐步集成多尺度的計(jì)算方法。越來(lái)越多的傳統(tǒng)CAE軟件巨頭收購(gòu)了微觀、介觀的計(jì)算軟件，材料計(jì)算軟件也加入了尺度更大的計(jì)算方法，多尺度集成的材料計(jì)算軟件成為趨勢(shì)。比如EDA軟件巨頭Synopsys收購(gòu)了微觀尺度建模的QuantumATK，完善其半導(dǎo)體設(shè)計(jì)軟件解決方案。傳統(tǒng)分子動(dòng)力學(xué)軟程序LAMMPS加入了介觀建模的接口。MaterialStudio也在原有的微觀尺度基礎(chǔ)上，2008年加入了介觀計(jì)算模塊Mesocite。資料來(lái)源：Synopsys，五礦證券研究所資料來(lái)源：MaterialStudio，五礦證券研究所3、材料計(jì)算軟件產(chǎn)品成熟，將不同場(chǎng)景的計(jì)算模塊化是核心材料計(jì)算軟件發(fā)展較為成熟，核心是將不同場(chǎng)景的計(jì)算方法轉(zhuǎn)化為代碼。體現(xiàn)在產(chǎn)品上，是主流的材料計(jì)算軟件搭載了針對(duì)各類場(chǎng)景、可視化建模-計(jì)算一體化的平臺(tái)。傳統(tǒng)的材料計(jì)算軟件基本上是一段程序，可視化建模和結(jié)果輸出均需要借用其他軟件。比如算機(jī)請(qǐng)仔細(xì)閱讀本報(bào)告末頁(yè)聲明Page10/22傳統(tǒng)分子動(dòng)力學(xué)計(jì)算軟件LAMMPS只能使用代碼，前期材料微觀結(jié)構(gòu)的建模和結(jié)果的可視化均需要借助其他軟件。資料來(lái)源：LAMMPS,五礦證券研究所圖表15：使用可視化軟件ovito對(duì)lammps的結(jié)果進(jìn)行可視化資料來(lái)源：ovito，五礦證券研究所目前業(yè)界使用最多的材料計(jì)算軟件是MaterialStudio，QuantumATK在電子領(lǐng)域的地位也非常穩(wěn)固。其產(chǎn)品形式大多將“可視化建模-模擬-輸出結(jié)果可視化”的模擬環(huán)節(jié)基本無(wú)縫整合進(jìn)軟件平臺(tái)，針對(duì)不同場(chǎng)景建立不同的計(jì)算模塊。比如MaterialStudio可視化建模模塊是Visualizer，計(jì)算吸附能模塊是AbsorptionLocator。圖表16：Visualizer模塊（MaterialStudio）微觀層次建模過(guò)程資料來(lái)源：MaterialStudio,五礦證券研究所注：MaterialsStudioVisualizer模塊是一個(gè)可視化的建模過(guò)程，可以通過(guò)輸入相關(guān)性質(zhì)的數(shù)值，或直接拖拽進(jìn)行材料微觀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。圖示過(guò)程構(gòu)建Ni吸附材料和被吸附物質(zhì)SO2。圖表17：使用QuantumATK進(jìn)行晶界建模資料來(lái)源：QuantumATK，五礦證券研究所注：QuantumATK是一款對(duì)材料和器件進(jìn)行原子級(jí)建模和模擬的軟件，具有可視化的界面。晶界是結(jié)構(gòu)相同而取向不同晶粒之間的界面。算機(jī)請(qǐng)仔細(xì)閱讀本報(bào)告末頁(yè)聲明圖表18：AbsorptionLocator模塊（MaterialStudio）吸附能計(jì)算結(jié)果資料來(lái)源：MaterialStudio,五礦證券研究所注：AdsorptionLocator是一款采用蒙特卡洛模擬退火方法搜索吸附質(zhì)在基底材料上最低能量吸附構(gòu)象的程序。圖示結(jié)果表示該種材料Ni原子的吸附能。圖表19：AbsorptionLocator模塊（MaterialStudio）吸附能可視化結(jié)果資料來(lái)源：MaterialStudio，五礦證券研究所注：圖示結(jié)果的紅色部分表示SO2可能被Ni原子吸附的位置。國(guó)外的材料發(fā)現(xiàn)軟件以創(chuàng)新企業(yè)為主，一類是軟件工具庫(kù)，另一類提供數(shù)據(jù)庫(kù)在內(nèi)的解決方案。大數(shù)據(jù)和機(jī)器學(xué)習(xí)已經(jīng)在國(guó)外得到了普遍接受，目前國(guó)外無(wú)論是學(xué)術(shù)界還是業(yè)界對(duì)于AIforscience的新型研發(fā)模式都進(jìn)入了深入的探索。材料發(fā)現(xiàn)軟件有兩種類型：一是開(kāi)源的軟件庫(kù)，一般由學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)主導(dǎo)，如Matminer是美國(guó)伯克利大學(xué)的一款開(kāi)源Python庫(kù)；二是商業(yè)化的機(jī)構(gòu)，提供一套包含數(shù)據(jù)庫(kù)在內(nèi)的解決方案，易用性好，具備可視化的界面，如CitrineInformatics和MPDS（MaterialsPlatformforDataScience）。資料來(lái)源：MDPS,五礦證券研究所資料來(lái)源：CitrineInformatics，五礦證券研究所算機(jī)請(qǐng)仔細(xì)閱讀本報(bào)告末頁(yè)聲明Page12/22國(guó)外市占率最高的商業(yè)化材料計(jì)算軟件是MaterialStudio，QuantumATK也有一定的地位。國(guó)外除了這兩款軟件之外，還有一些“小而美”的軟件，一些是商業(yè)化機(jī)構(gòu)主導(dǎo)，一些是學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)開(kāi)發(fā)的，比如COMSOL，QE(QuantumESPRESSO)等。也有免費(fèi)的產(chǎn)品，如分子動(dòng)力學(xué)產(chǎn)品LAMMPS。（圖表放在段落與段落之間，不要把一段話分割開(kāi)）MaterialStudio和QuantumATK均被國(guó)外傳統(tǒng)工業(yè)軟件巨頭收購(gòu)。MaterialStudio是Accelry公司旗下一款專注于材料研發(fā)平臺(tái)的軟件，2014年達(dá)索收購(gòu)Accelry，后將其業(yè)務(wù)整合進(jìn)BIOVIA品牌。EDA巨頭新思2017年收購(gòu)納米材料與電子器件模擬平臺(tái)QuantumATK，助力芯片工藝開(kāi)發(fā)者解決下一代器件研發(fā)，讓制程更快向前推進(jìn)。材料軟件前期開(kāi)發(fā)成本高，需要有大產(chǎn)值的領(lǐng)域“喂養(yǎng)”。成本端，材料軟件首先要大量的人力財(cái)力將材料學(xué)知識(shí)轉(zhuǎn)化為程序?qū)崿F(xiàn)，同時(shí)需要大量的數(shù)據(jù)和時(shí)間去驗(yàn)證有效性，前期投入的成本大、時(shí)間長(zhǎng)。收入端，需要有足夠大產(chǎn)值的領(lǐng)域，如半導(dǎo)體、醫(yī)藥，后期收入才能足國(guó)外商業(yè)化材料軟件估值不高。典型的是材料計(jì)算軟件MaterialStudio，2014年達(dá)索收購(gòu)Accelry，收購(gòu)金額約為7.5億美元，折合人民幣約為46.8億，商譽(yù)為4.5億美元，折合人民幣約為28.1億，而MaterialStudio僅為Accelry的一款產(chǎn)品。2023年材料發(fā)現(xiàn)軟件公司CitrineInformaticsC輪估值約僅1億美元不到。傳統(tǒng)工業(yè)軟件估值更高，因此也導(dǎo)致了國(guó)外材料計(jì)算軟件領(lǐng)先者的出路是：要么被傳統(tǒng)工業(yè)軟件巨頭所收購(gòu)，要么做細(xì)分領(lǐng)域的“小而美”。相較于工藝環(huán)節(jié)，研發(fā)環(huán)節(jié)整體支出少、研發(fā)人員少，導(dǎo)致材料軟件的市場(chǎng)規(guī)模不大，話語(yǔ)權(quán)弱，因此國(guó)外巨頭無(wú)一例外是在某一下游產(chǎn)值巨大的工業(yè)軟件領(lǐng)域中站穩(wěn)腳跟，收購(gòu)不同細(xì)分應(yīng)用的公司，再不斷擴(kuò)張到其他研發(fā)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，形成協(xié)同效應(yīng)。比如MaterialStudio被達(dá)索收購(gòu)，QuantumADK被新思收購(gòu)，第一性原理軟件VASP、相圖計(jì)算軟件Thermocalc在細(xì)分領(lǐng)域仍然是領(lǐng)先者，未被收購(gòu)，但也難綜上，材料軟件市場(chǎng)規(guī)模小，前期投入高，難以通過(guò)自身形成極具商業(yè)利潤(rùn)的公司。我國(guó)材料企業(yè)數(shù)字化程度低，基本不使用材料發(fā)現(xiàn)軟件，材料計(jì)算軟件滲透率低，國(guó)外巨頭市占率高，目前國(guó)內(nèi)材料計(jì)算軟件大多使用MaterialStudio。此外國(guó)內(nèi)逐漸涌現(xiàn)出材料軟件研發(fā)人員沒(méi)有使用軟件的習(xí)慣。目前我國(guó)材料研發(fā)模式存在著如下現(xiàn)狀：①許多材料研發(fā)人員所受的教育，仍是傳統(tǒng)的材料實(shí)驗(yàn)科學(xué)的研究方法，②大量中小企業(yè)研發(fā)過(guò)程數(shù)字化程度低，還未建立數(shù)據(jù)庫(kù)，沒(méi)開(kāi)始使用材料設(shè)計(jì)研發(fā)類軟件，③我國(guó)大部分制造業(yè)企業(yè)還處于“模仿創(chuàng)新”的階段，對(duì)于材料發(fā)現(xiàn)及降本增效的需求不大。因此目前我國(guó)材料研發(fā)很少利用材目前國(guó)內(nèi)有四家材料軟件公司，分別是深勢(shì)科技、邁高科技、龍訊曠騰、鴻之微，與國(guó)外公司存在差距。國(guó)外材料軟件起步時(shí)間早，多個(gè)尺度的計(jì)算方法齊全，涉及領(lǐng)域、計(jì)算場(chǎng)景、數(shù)據(jù)庫(kù)、接口豐富。國(guó)內(nèi)公司材料軟件公司聚焦于微觀尺度，部分公司初步建立起自己的數(shù)據(jù)庫(kù)，在計(jì)算場(chǎng)景和計(jì)算方法上和國(guó)外產(chǎn)品仍有差距。國(guó)外材料計(jì)算和材料發(fā)現(xiàn)軟件的公司基本是獨(dú)立的，而國(guó)內(nèi)公司基本上將二者結(jié)合。算機(jī)請(qǐng)仔細(xì)閱讀本報(bào)告末頁(yè)聲明Page13/22圖表22：國(guó)外主流材料軟件和國(guó)內(nèi)情況對(duì)比表QuantumATK龍訊曠騰深勢(shì)科技邁高科技鴻之微成立時(shí)間198920032015201920132014功能-材料發(fā)現(xiàn)√√√√√√-材料模擬√√√√√√√-微觀尺度√√√√√√√-介觀尺度√√××××數(shù)據(jù)庫(kù)√有接口√有接口有接口√√可視化√√√√×√√涉及領(lǐng)域聚合物和復(fù)合材料，化學(xué)品和催化劑，金屬和合金，半導(dǎo)體，電池和氫燃料電池，電子學(xué)，包裝消費(fèi)品，藥物開(kāi)發(fā)電池材料仿真，聚合物研究與設(shè)計(jì)半導(dǎo)體建模，太陽(yáng)能電池材料，催化劑模擬，金屬、陶瓷和玻璃電池陶瓷和玻璃，金屬和合金，特種化學(xué)品，包裝消費(fèi)品，消費(fèi)類電子產(chǎn)品，包裝涂料、膠粘劑、密封劑、彈性體，建材航空航天與國(guó)防，汽車，食品和飲料電子結(jié)構(gòu)及聲子計(jì)算，光、磁、力學(xué)和極化性質(zhì)，電化學(xué)，動(dòng)力學(xué)，電子束，計(jì)算機(jī)器學(xué)習(xí)，分子動(dòng)力學(xué)非晶合金、多元合金、輕型合金、半導(dǎo)體材料、新能源材料、鋰電池材料、催化材料、右擊高分子材料新能源領(lǐng)域，化學(xué)化工領(lǐng)域，航空航天領(lǐng)域，電子信息領(lǐng)域通用材料設(shè)計(jì)、半導(dǎo)體材料及器件設(shè)計(jì)和檢測(cè)分析、鋰電材料設(shè)計(jì)、精細(xì)化工材料設(shè)計(jì)、生物醫(yī)藥材料設(shè)計(jì)、合金金屬材料設(shè)計(jì)和CAE接口√√√××××和其他材料計(jì)算工具接口√√×√×√√估值與融資2014年MaterialStudio母公司Accelry被達(dá)索收購(gòu)的對(duì)價(jià)為7.5億美元2023年估值為不到1億美元2023年完成近億元人民幣A輪融資2023年投后估值達(dá)到數(shù)十億元2022年完成新一資料來(lái)源：MaterialStudio、QuantumATK、Critine、龍訊曠騰、深勢(shì)科技、matcloud、鴻之微公司官網(wǎng)，36氪創(chuàng)投平臺(tái)，投中網(wǎng)，阿里云，五礦證券研究所材料軟件是新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展中重要的效率工具。按照傳統(tǒng)的材料研發(fā)方式，新材料從研發(fā)到產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用大約需要10-20年，應(yīng)用材料軟件后，可以節(jié)省約一半的時(shí)間，材料軟件能大大我國(guó)自主可控的材料軟件必不可少。目前國(guó)內(nèi)材料軟件在計(jì)算場(chǎng)景、計(jì)算方法、數(shù)據(jù)庫(kù)的發(fā)展上有所欠缺，尚不能與國(guó)外產(chǎn)品相抗衡。目前使用最廣泛的國(guó)外材料計(jì)算軟件MaterialStudio對(duì)我國(guó)軍方禁用，嚴(yán)重影響了我國(guó)新材料產(chǎn)業(yè)的自主可控。因此，國(guó)內(nèi)材料軟件亟需發(fā)展，為新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展保駕護(hù)航。但目前材料軟件發(fā)展存在諸多難點(diǎn)。材料發(fā)現(xiàn)軟件的核心是大數(shù)據(jù)和機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)，有限的數(shù)據(jù)、昂貴的算力和算法的局限性是其發(fā)展的限制。材料計(jì)算軟件發(fā)展較為成熟，經(jīng)歷了長(zhǎng)時(shí)間的積累，目前主流的材料軟件已經(jīng)搭載了多種場(chǎng)景的計(jì)算模塊，發(fā)展的難點(diǎn)在于多尺度同時(shí)全球最大的材料軟件公司商業(yè)天花板太低。2014年材料計(jì)算軟件Materialstudio母公司Accelry估值7.5億美元，2023年材料發(fā)現(xiàn)軟件公司CitrineInformatics估值約僅不到1算機(jī)請(qǐng)仔細(xì)閱讀本報(bào)告末頁(yè)聲明Page14/22因此我國(guó)材料軟件很難完全依靠市場(chǎng)化的方式實(shí)現(xiàn)材料軟件的自主可控，可能需要非市場(chǎng)化的方式推動(dòng)國(guó)產(chǎn)材料軟件的發(fā)展。如果用工業(yè)軟件的視角來(lái)理解，廣義上，如果將任何一種新型的工業(yè)品都看做一種材料，那么材料計(jì)算軟件也屬于工業(yè)軟件的細(xì)分領(lǐng)域，存在CAD、CAE。研發(fā)過(guò)程可以分為設(shè)計(jì)、工程分析、加工制造三大核心環(huán)節(jié)，材料計(jì)算軟件橫貫結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)?zāi)M兩大環(huán)節(jié)，既有CAD，也有CAE，也有設(shè)計(jì)和仿真結(jié)合的綜合性軟件。料、產(chǎn)品的各種初始條件，商業(yè)化的軟件會(huì)通過(guò)軟件程序的運(yùn)行，呈現(xiàn)出可視化的界面，如原子之間的鍵角，分子中原子的數(shù)量、組成、結(jié)構(gòu)，晶粒之間的位相差，材料平面的彎曲程生產(chǎn)生活中，產(chǎn)品工藝流程中所需要“畫(huà)圖”步驟遠(yuǎn)比構(gòu)建材料中的分子、晶界等小區(qū)域要復(fù)雜得多，需要仿真的零部件眾多，因此工程上有很多獨(dú)立的CAD、CAE前處理軟件來(lái)輔助構(gòu)建產(chǎn)品初始條件，如不同部位的長(zhǎng)短、彎曲程度、角度、耦合方式等，后續(xù)計(jì)算的過(guò)程則由眾多獨(dú)立的CAE軟件完成。廣義上的CAE，解決仿真分析問(wèn)題，模擬材料/產(chǎn)品在某個(gè)環(huán)境下的性能和行為，即“計(jì)算”/“仿真”/“模擬”。具體到計(jì)算機(jī)程序上，是通過(guò)設(shè)計(jì)的材料、產(chǎn)品數(shù)據(jù)計(jì)算出最終的性能。將“建?！焙汀坝?jì)算”二者結(jié)合就能“模擬實(shí)驗(yàn)”。和工藝流程相比，材料本身結(jié)構(gòu)的建模過(guò)程較為簡(jiǎn)單，而計(jì)算更復(fù)雜，因此很多軟件將建模和計(jì)算結(jié)合到一個(gè)程序中。以MaterialStudio為代表的商業(yè)化軟件可視化做的很好，固定了VASP為代表的傳統(tǒng)學(xué)術(shù)軟件，約等于開(kāi)源的軟件包，需要手動(dòng)輸入代碼，或者利用VESTA等可視化建模軟件輸出代碼，才能設(shè)置初始變量，進(jìn)行計(jì)算，后續(xù)的結(jié)果可視化需要借助ovito狹義上的工業(yè)軟件也是生活中常用的概念，指的是工藝上的仿真，涉及的是宏觀層面的建模。生活中常說(shuō)的材料軟件、材料計(jì)算軟件、材料模擬/仿真軟件其實(shí)都是一回事，都指的是狹義的概念。本文探討的材料計(jì)算軟件也是指狹義的概念，即工業(yè)軟件的細(xì)分領(lǐng)域——材料研發(fā)。算機(jī)請(qǐng)仔細(xì)閱讀本報(bào)告末頁(yè)聲明Page15/22圖表23：使用概念習(xí)慣上，狹義材料計(jì)算軟件和CAD、CAE的聯(lián)系和區(qū)別ERP,CRMERP,CRM,SCM...材料發(fā)現(xiàn)軟件材料發(fā)現(xiàn)軟件CAD材料組分、結(jié)構(gòu)的選擇，數(shù)據(jù)庫(kù)、ACAD材料組分、結(jié)構(gòu)的選擇，數(shù)據(jù)庫(kù)、AI、算力“畫(huà)圖”“模擬”/“仿真”材料的構(gòu)造設(shè)計(jì)工業(yè)軟件CAECAM,CAX,PLM...材料問(wèn)題工程問(wèn)題CAECAM,CAX,PLM...材料問(wèn)題工程問(wèn)題生產(chǎn)調(diào)度和過(guò)程控制類MES,SCADA...材料計(jì)算軟件細(xì)分學(xué)科方法微觀尺度介觀尺度宏觀尺度計(jì)算方法第一性原理第一性原理分子動(dòng)力學(xué)分子動(dòng)力學(xué)蒙特卡洛模擬蒙特卡洛模擬有限元分析有限元分析相圖計(jì)算相圖計(jì)算電磁計(jì)算力學(xué)計(jì)算電磁計(jì)算力學(xué)計(jì)算材料類型應(yīng)用領(lǐng)域復(fù)合材料納米材料航空航天冶金晶體材料復(fù)合材料納米材料航空航天冶金晶體材料半導(dǎo)體半導(dǎo)體高分子材料高分子材料資料來(lái)源：Simens,MatCloud+材料云：高通量多尺度全流程的國(guó)產(chǎn)材料集成設(shè)計(jì)工業(yè)軟件，五礦證券研究所附錄2、學(xué)術(shù)類材料軟件多“小而美”學(xué)術(shù)類軟件不在本文的探討范圍內(nèi)，但存在著眾多具備收費(fèi)能力的軟件，缺乏大規(guī)模鋪開(kāi)的潛質(zhì)，主要因?yàn)閷W(xué)術(shù)界和業(yè)界常使用的軟件產(chǎn)品側(cè)重點(diǎn)不同，比如可視化界面、適用范圍等，導(dǎo)致其商業(yè)化價(jià)值不同。學(xué)術(shù)界常用的軟件“小而美”，常常在某一個(gè)細(xì)分的算法領(lǐng)域做到領(lǐng)先。學(xué)術(shù)界的材料研發(fā)更加領(lǐng)先于業(yè)界，對(duì)于專業(yè)性和準(zhǔn)確性要求更高，同一個(gè)領(lǐng)域的不同計(jì)算方法可能會(huì)形成不同程序，往往不具備可視化建模和結(jié)果展示的功能，需要使用人員具備一定的代碼能力。在計(jì)算方法普適性廣的領(lǐng)域，會(huì)形成通用性廣的軟件巨頭，針對(duì)不同的應(yīng)用場(chǎng)景，形成不同計(jì)算模塊，進(jìn)而產(chǎn)生大規(guī)模推廣的商業(yè)價(jià)值。比如VASP在第一性原理領(lǐng)域是當(dāng)之無(wú)愧第一，thermocalc在相圖計(jì)算、冶金領(lǐng)域使用較廣。有的材料軟件在發(fā)展過(guò)程中，為了商業(yè)推廣，將“易用性”放在了首位，往往會(huì)將可視化做的很好，犧牲一定的計(jì)算性能和選擇余地，常常有“算不準(zhǔn)”的現(xiàn)象。算材料工程”（ICME）。從概念出現(xiàn)的時(shí)間順序上看，遞進(jìn)關(guān)系是：材料基因組→計(jì)算材料設(shè)算機(jī)請(qǐng)仔細(xì)閱讀本報(bào)告末頁(yè)聲明Page16/22計(jì)→ICME，概念的重點(diǎn)分別為：數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)→計(jì)算預(yù)測(cè)→全生命周期的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)+集成計(jì)算工具。從材料研發(fā)的歷史來(lái)看，這三個(gè)概念雖然出現(xiàn)有早晚，但各自的內(nèi)涵不斷發(fā)展，組成了現(xiàn)代材料研發(fā)史。從概念最開(kāi)始發(fā)展的思想來(lái)看：l材料基因組強(qiáng)調(diào)：材料數(shù)據(jù)是“材料的基因”，材料結(jié)構(gòu)決定宏觀性能，用“數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)”的方式開(kāi)展材料設(shè)計(jì)。l材料計(jì)算設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)：通過(guò)計(jì)算去預(yù)測(cè)材料特性，進(jìn)而輔助材料設(shè)計(jì)。l作為多空間尺度研究需求下的工具，ICME更強(qiáng)調(diào)：利用材料和產(chǎn)品全生命周期的數(shù)據(jù)，使用集成的計(jì)算工具，驅(qū)動(dòng)材料設(shè)計(jì)。l如今，三個(gè)概念的基本理念都包含“數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)”“高通量計(jì)算”，ICME的概念在此基礎(chǔ)上更強(qiáng)調(diào)“多尺度建?！薄叭芷凇薄aterialGenome強(qiáng)調(diào)通過(guò)高通量實(shí)驗(yàn)和計(jì)算，創(chuàng)建大規(guī)模的動(dòng)的方法來(lái)識(shí)別新材料。理念是通過(guò)高效的實(shí)驗(yàn)和計(jì)算，收量材料數(shù)據(jù)，以便更全面地理解材料的結(jié)構(gòu)-性能關(guān)系ComputationalMaterial計(jì)著重于使用計(jì)算方法，如第一性原理計(jì)算、分子動(dòng)和優(yōu)化新材料的性能。這通常側(cè)重于理論計(jì)算，以理IntegratedComputationalMaterialsEngineering程ICME則是一個(gè)更綜合的方法，涵蓋了整個(gè)材不僅包括計(jì)算材料設(shè)計(jì)和高通量數(shù)據(jù)方法，還綜合考慮資料來(lái)源：NIST，五礦證券研究所根據(jù)美國(guó)NRC（NationalResearchCouncil，國(guó)家研究理事會(huì)）在2008年發(fā)布的ICME報(bào)告中的定義：“ICME是一種通過(guò)在多個(gè)尺度上連接材料模型來(lái)設(shè)計(jì)產(chǎn)品、構(gòu)成產(chǎn)品的材料及其相關(guān)材料加工方法的途徑”，在某些情況下，投資回報(bào)率高達(dá)3:1到9:1。ICME的框架是材料研發(fā)方法的一大進(jìn)步，主要體現(xiàn)在打通材料和產(chǎn)品全生命周期上的數(shù)據(jù)、工具，進(jìn)而真正實(shí)現(xiàn)材料研發(fā)的“數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)”，即各環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)、工具都能“為我所用”。通常材料工程與產(chǎn)品設(shè)計(jì)是獨(dú)立的，在產(chǎn)品優(yōu)化之前就有一個(gè)靜態(tài)的材料選擇列表，這使得材料設(shè)計(jì)可能過(guò)于保守，不能利用材料的全部功能，因此，將材料的選擇推遲到產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的后期，是ICME框架下材料研發(fā)的一個(gè)巨大突破。在ICME框架下，不難理解目前材料計(jì)算軟件的趨勢(shì)：多尺度的集成，也不難理解國(guó)外工業(yè)軟件巨頭并購(gòu)不同環(huán)節(jié)的軟件的趨勢(shì)，除了保護(hù)性收購(gòu)的考慮，從材料研發(fā)到產(chǎn)品設(shè)計(jì)、再到生產(chǎn)制造，集成整個(gè)鏈條上的工具，才能使得各個(gè)環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)都有“用武之地”。算機(jī)請(qǐng)仔細(xì)閱讀本報(bào)告末頁(yè)聲明Page17/22圖表25：材料基因組-計(jì)算材料設(shè)計(jì)-ICME發(fā)展時(shí)間軸資料來(lái)源：NIST，五礦證券研究所字化進(jìn)程中的關(guān)鍵縱觀美國(guó)材料研發(fā)政策項(xiàng)目的發(fā)展歷史，可以發(fā)現(xiàn)科研機(jī)構(gòu)是新興概念和技術(shù)的搖籃，商業(yè)化是成果轉(zhuǎn)化的驅(qū)動(dòng)力，政策是產(chǎn)學(xué)研有機(jī)融合的強(qiáng)效催化劑。21世紀(jì)初，美國(guó)政府意圖打通企業(yè)之間、材料和產(chǎn)品設(shè)計(jì)之間的鴻溝，以加強(qiáng)其先進(jìn)材料及高端制造業(yè)實(shí)力。在合金、聚合物、陶瓷復(fù)合材料等先進(jìn)材料研究趨勢(shì)的驅(qū)動(dòng)下，21世紀(jì)初美國(guó)推出從AIM計(jì)劃到加速技術(shù)轉(zhuǎn)變計(jì)劃，再到ICME的正式大范圍推廣，這些文件或表述方式不同，但核心思想都是通過(guò)集成材料和產(chǎn)品的全生命周期工，結(jié)合多尺度模型，整合和優(yōu)化材料、部件設(shè)計(jì)和制造工藝，達(dá)到加速材料研發(fā)的目的，進(jìn)而服務(wù)于美國(guó)的高端制造業(yè)。以下是一些重要的標(biāo)志性事件、項(xiàng)目和文件，涵蓋了自上而下由國(guó)家政府的框架式引導(dǎo)，和自下而上學(xué)界、業(yè)界細(xì)化方法的推廣，可以說(shuō)是材料基因組計(jì)劃的前奏，讓業(yè)界感到了ICME方法的可行性和變革性：lAIM（2001）計(jì)劃奠定了ICME的基礎(chǔ)：20世紀(jì)90年代，西北大學(xué)成功展示了基于熱力學(xué)的基因組設(shè)計(jì)方法在金屬、陶瓷、聚合物和復(fù)合材料領(lǐng)域的廣泛適用性，為21世紀(jì)初DARPA-AIM計(jì)劃奠定了基礎(chǔ)。2001年，DARPA（DefenseAdvancedResearchProjectsAgency，美國(guó)國(guó)防部先進(jìn)研究項(xiàng)目局）啟動(dòng)了AIM（AcceleratedInsertionofMaterials，加速材料應(yīng)用）項(xiàng)目，資助了通用電氣（GE）、普惠算機(jī)請(qǐng)仔細(xì)閱讀本報(bào)告末頁(yè)聲明Page18/22（P&W）和波音（Boeing要求其整合各種模型和數(shù)據(jù)來(lái)優(yōu)化材料性能或加工過(guò)程，不論是基于理論、半經(jīng)驗(yàn)還是純經(jīng)驗(yàn)的，還要求通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接供應(yīng)商的模型和數(shù)據(jù)用于整個(gè)優(yōu)化過(guò)程，并鼓勵(lì)建立材料設(shè)計(jì)人員和產(chǎn)品設(shè)計(jì)師之間的早期聯(lián)系機(jī)制。這一倡議的目標(biāo)是建立新的框架，用于集成工具，以快速、低成本地開(kāi)發(fā)新材料和工藝，AIM方法也是ICME的前身。lFordVAC（2003業(yè)界應(yīng)用ICME非常著名的例子之一是福特汽車公司的VAC（虛擬鋁鑄件,VirtualAluminumCastings）方法，將其用于生產(chǎn)汽車鋁制汽缸蓋。與傳統(tǒng)靜態(tài)材料屬性設(shè)計(jì)不同，VAC考慮了加工技術(shù)對(duì)材料屬性的影響，在實(shí)際制造之前模擬了設(shè)計(jì)、鑄造、熱處理和耐久性測(cè)試，并將其整合到機(jī)械設(shè)計(jì)評(píng)估中，用于壽命預(yù)測(cè)，避免了大量返工和測(cè)試。VAC應(yīng)用多空間尺度建模，結(jié)合了多個(gè)結(jié)構(gòu)、物理、機(jī)械模型，且進(jìn)行了全面的驗(yàn)證，其成功在業(yè)界是一個(gè)里程碑。l加速技術(shù)轉(zhuǎn)變計(jì)劃（2004NMAB（美國(guó)國(guó)家材料和制造委員會(huì)，NationalMaterialsAdvisoryBoard）于2004年推出的《加速技術(shù)轉(zhuǎn)化：在國(guó)防系統(tǒng)中為材料和工藝過(guò)渡跨越“死亡谷”》倡議在方法技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)和傳播基礎(chǔ)設(shè)施三個(gè)方面進(jìn)行大力發(fā)展。lONR/DARPAD3D計(jì)劃（2005DARPA于2005年推出了D3D計(jì)劃，側(cè)重于建立下一代建模和表征工具，進(jìn)一步擴(kuò)展了AIM的3D工具。lICME（2008美國(guó)的NRC（NationalResearchCouncil，國(guó)家研究理事會(huì)）在2008年發(fā)表了《集成計(jì)算材料工程》（ICME）的報(bào)告，作為工業(yè)界、學(xué)術(shù)界和政府的一項(xiàng)聯(lián)合倡議，旨在將建模和仿真與材料開(kāi)發(fā)和產(chǎn)品改進(jìn)相結(jié)合。在此之后，利弗莫爾軟件（Livermore）技術(shù)公司、ESI集團(tuán)、海軍水面作戰(zhàn)中心（NavalSurfaceWarfareCenter）、Knolls原子力實(shí)驗(yàn)室（洛克希德-馬丁公司）、豐田中央研發(fā)實(shí)驗(yàn)室、QuesTek和波音公司等也都采用了ICME概念。第一原理計(jì)算界面能，晶格參數(shù)和彈性常數(shù)界面能，晶格參數(shù)和彈性常數(shù)CALPHAD一晶格參數(shù)、彈性常數(shù)、界面能數(shù)據(jù)庫(kù)晶格參數(shù)、彈性常數(shù)、界面能數(shù)據(jù)庫(kù)相場(chǎng)模擬一2/3D微觀結(jié)構(gòu)2/3D微觀結(jié)構(gòu)有限元分析一資料來(lái)源：《Anintegratedframeworkformulti-scalematerialssimulationanddesign》,五礦證券研究所相圖計(jì)算方法的形成代表著材料基因組研究范式的開(kāi)端。從以往的依賴實(shí)驗(yàn)的范式，發(fā)展到建模計(jì)算方法的形成，再到軟件、數(shù)據(jù)庫(kù)、研究社區(qū)的形成，相圖計(jì)算引領(lǐng)著材料基因組概念的發(fā)展，大致分為兩個(gè)階段：第一階段的標(biāo)志是1973年CALPHAD國(guó)際性學(xué)術(shù)雜志的創(chuàng)建。隨著熱力學(xué)、統(tǒng)計(jì)力學(xué)和溶液理論與計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，1970年代初左右，相圖研究從以相平衡的實(shí)驗(yàn)測(cè)定為主，進(jìn)入了熱化學(xué)與相圖計(jì)算機(jī)耦合研究的新階段，并發(fā)展成為一門(mén)介于熱化學(xué)、相平衡和溶液理論與計(jì)算技術(shù)之間的交叉學(xué)科分支———CALPHAD（CALculationofPHAseDiagram）。請(qǐng)仔細(xì)閱讀本報(bào)告末頁(yè)聲明Page19/22CALPHAD方法基礎(chǔ)是合理篩選出體系所需實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，進(jìn)而進(jìn)行一系列熱力學(xué)計(jì)算，最終得到各相平衡信息。第二階段的特征是軟件基礎(chǔ)設(shè)施和社區(qū)的形成和發(fā)展，眾多的材料計(jì)算軟件公司誕生，助力開(kāi)發(fā)出重要的先進(jìn)材料。1980年代左右，Thermo-Calc軟件（1981）、和SGTE（ScientificGroupThermodataEurope）誕生，可以說(shuō)此階段的CALPHAD方法已經(jīng)具備了MGI的基礎(chǔ)設(shè)施。進(jìn)入1990年代，CALPHAD繼續(xù)集成研究方法和研究尺度，一大批材料工程師意識(shí)到計(jì)算材料科學(xué)已經(jīng)達(dá)到了一個(gè)可作為強(qiáng)大的實(shí)用工具，1994年Thermo-Calc加入擴(kuò)散模塊DICTRA。SGTE是由西歐七個(gè)組織組成的聯(lián)盟，致力于為無(wú)機(jī)和冶金系統(tǒng)編制全面、自洽和權(quán)威的熱化學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)，為T(mén)hermo-calc提供了通用合金和純物質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)。進(jìn)入21世紀(jì)，微尺度研究方法DFT逐漸被集成到材料計(jì)算框架之中。美國(guó)材料基因組計(jì)劃的正式發(fā)布，標(biāo)志著材料基因組由學(xué)術(shù)界的概念推廣至工業(yè)化應(yīng)用。l在2002年的美國(guó)國(guó)家自然科學(xué)基金會(huì)信息技術(shù)研究(ITR)計(jì)劃資助的“為多組元材料設(shè)計(jì)服務(wù)的計(jì)算工具”研究項(xiàng)目中進(jìn)一步強(qiáng)化了材料的基本組成模塊這個(gè)概念。l2011年發(fā)布的材料基因組計(jì)劃正式拉開(kāi)了美國(guó)建設(shè)材料研發(fā)基礎(chǔ)設(shè)施的帷幕。2011年6月24日，奧巴馬總統(tǒng)宣布了“先進(jìn)制造業(yè)伙伴關(guān)系”計(jì)劃（AdvancedManufacturingPartnership，AMP呼吁美國(guó)政府、高校及企業(yè)之間應(yīng)加強(qiáng)合作，以強(qiáng)化美國(guó)在制造業(yè)的領(lǐng)先地位，而“材料基因組計(jì)劃”（MaterialsGenomeInitiative，MGI）作為AMP計(jì)劃中的重要組成部分，投資超過(guò)1億美元，以期保持在能源、電子、國(guó)防、醫(yī)療保健等領(lǐng)域的領(lǐng)先地位。MGI計(jì)劃一共有三版，分別是2011、2014和2021版，隨著時(shí)代和技術(shù)的發(fā)展，對(duì)于MGI的目的和手段的認(rèn)知越來(lái)越清晰，核心仍是集成統(tǒng)一的基礎(chǔ)設(shè)施，需要在實(shí)驗(yàn)、計(jì)算、理論三個(gè)重要環(huán)節(jié)上，通過(guò)“人、數(shù)據(jù)、工具”三個(gè)要素的互聯(lián)互通，利用數(shù)據(jù)和計(jì)算工具的力量來(lái)加速新材料的發(fā)現(xiàn)、設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)和部署。l2011年版的第一版MGI首次提出了創(chuàng)新基礎(chǔ)設(shè)施的框架，指出其目標(biāo)是使得材料研發(fā)時(shí)間減少一半以上，甚至通過(guò)集成已有的工業(yè)計(jì)算分析軟件使得研發(fā)時(shí)間從10-20年l2014年的第二版MGI指出計(jì)劃成功的四大挑戰(zhàn)，概括而言，是在實(shí)驗(yàn)、計(jì)算、理論的層面上，應(yīng)當(dāng)（1）加強(qiáng)產(chǎn)學(xué)研的合作2）整合工具技術(shù)3）數(shù)據(jù)共享，以及l(fā)2021年的第三版MGI在2011、2014的基礎(chǔ)之上，再次明確了MGI社區(qū)（community）的目標(biāo)1）統(tǒng)一材料創(chuàng)新基礎(chǔ)設(shè)施2）利用材料數(shù)據(jù)的力量，（3）對(duì)材料研究開(kāi)發(fā)人員進(jìn)行教育、培訓(xùn)和連接。在此之上強(qiáng)調(diào)了國(guó)家材料數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)（NMDN）的建立、將量子力學(xué)融入材料生命周期、AI的創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)力。算機(jī)請(qǐng)仔細(xì)閱讀本報(bào)告末頁(yè)聲明Page20/22人類福利清潔能源人類福利清潔能源計(jì)算工具實(shí)驗(yàn)工具數(shù)字化數(shù)據(jù)國(guó)家安全國(guó)家安全下一代員工下一代員工材料創(chuàng)新基礎(chǔ)設(shè)施資料來(lái)源：NIST,五礦證券研究所12論34資料來(lái)源：NIST,五礦證券研究所此外，歐盟在美國(guó)啟動(dòng)MGI（MaterialsGenomeInitiative）之時(shí)，針對(duì)六大類高性能合金量、高溫、高溫超導(dǎo)、熱電、磁性及熱磁、相變記憶存儲(chǔ)）的需求，于2011年啟動(dòng)了“加速冶金學(xué)”（AcceleratedMetallurgy,AccMet）項(xiàng)目，隨后在2012年提出了“冶金歐洲”（MetallurgyEurope）計(jì)劃。AccMet主要關(guān)注合金的設(shè)計(jì)和模擬，而“冶金歐洲”計(jì)劃則更加注重工業(yè)應(yīng)用的推廣。我國(guó)科技部在2015年也啟動(dòng)了“材料基因工程關(guān)鍵技術(shù)與支撐平臺(tái)”重點(diǎn)專項(xiàng)；2021年6月，中科院北京市材料基因組研究平臺(tái)的材料計(jì)算子平臺(tái)正式運(yùn)行；2020年8月上線了我國(guó)首個(gè)世界級(jí)的材料科學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)A。風(fēng)險(xiǎn)提示1、材料計(jì)算、AI、算力等行業(yè)發(fā)展不及預(yù)期；3、第三方數(shù)據(jù)有失真實(shí)性。請(qǐng)仔細(xì)閱讀本報(bào)告末頁(yè)聲明Page21/22分析師聲明作者在中國(guó)證券業(yè)協(xié)會(huì)登記為證券投資咨詢(分析師)，以勤勉的職業(yè)態(tài)度，獨(dú)立、客觀地出具本報(bào)告。作者保證i）本報(bào)告所采用的數(shù)據(jù)均來(lái)規(guī)渠道ii）本報(bào)告分析邏輯基于作者的職業(yè)理解，并清晰準(zhǔn)確地反映了作者的研究觀點(diǎn)iii）本報(bào)告結(jié)論不受任何第三方的授意或影響iv）不存在任何利益沖突；（v）英文版翻譯若與中文版有所歧義，以中文版報(bào)告為準(zhǔn)；特此聲明。投資評(píng)級(jí)說(shuō)明投資建議的評(píng)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)報(bào)告中投資建議所涉及的評(píng)級(jí)分為股票評(píng)級(jí)和評(píng)級(jí)說(shuō)明股票評(píng)級(jí)預(yù)期個(gè)股相對(duì)同期相關(guān)證券市場(chǎng)代表性指數(shù)的回報(bào)在20%及以上；增持預(yù)期個(gè)股相對(duì)同期相關(guān)證券市場(chǎng)代表性指數(shù)的回報(bào)介于5%～20%之間；持有預(yù)期個(gè)股相對(duì)同期相關(guān)證券市場(chǎng)代表性指數(shù)的回報(bào)介于-10%～5%之間；預(yù)期個(gè)股相對(duì)同期相關(guān)證券市場(chǎng)代表性指數(shù)的回報(bào)在-10%及以下；無(wú)評(píng)級(jí)預(yù)期對(duì)于個(gè)股未來(lái)6個(gè)月市場(chǎng)表現(xiàn)與基準(zhǔn)指數(shù)相比無(wú)明確觀點(diǎn)。行業(yè)評(píng)級(jí)看好預(yù)期行業(yè)整體回報(bào)高于基準(zhǔn)指數(shù)整體水平10%以上；預(yù)期行業(yè)整體回報(bào)介于基準(zhǔn)指數(shù)整體水平-10%～10%之間；看淡預(yù)期行業(yè)整體回報(bào)低于基準(zhǔn)指數(shù)整體水平-10%以下。一般聲明五礦證券有限公司（以下簡(jiǎn)稱“本公司”）具有中國(guó)證監(jiān)會(huì)批復(fù)的證券投資咨詢業(yè)務(wù)資格。本公司不會(huì)得以任何形式對(duì)本研究報(bào)告的任何部分以任何方式制作任何形式的翻版、復(fù)制或再機(jī)構(gòu)（以下簡(jiǎn)稱“該機(jī)構(gòu)”）發(fā)送本報(bào)告，則由該機(jī)構(gòu)獨(dú)自為此發(fā)送行為負(fù)責(zé)。息可在不發(fā)出通知的情形下做出修改，投資者應(yīng)當(dāng)自行關(guān)注相應(yīng)的更新或修改。默措施的利益沖突。五礦證券版權(quán)所有。保留一切權(quán)利。特別聲明融產(chǎn)品等各種金融服務(wù)。因此，投資者應(yīng)當(dāng)考慮到五礦證券及/或其相關(guān)人員可能存在影響本報(bào)告觀點(diǎn)客觀性的潛在利益沖突，投資者請(qǐng)勿將本報(bào)告視為投資或其他決定的唯一參考依據(jù)。聯(lián)系我們上海深圳北京震旦國(guó)際大廈30樓大廈23層地址：北京市海淀區(qū)首體南路9號(hào)4樓603室郵編：200120郵編：518035Page22/AnalystCertificationTheresearchanalystisprimarilyresponsibleforthecontentofthisreport,inwholeorinpart.TheanalysthastheSecuritiesInvestmentAdvisoryCertificationgrantedbytheSecuritiesAssociationofChina.Besides,theanalystindependentlyandobjectivelyissuesthisreportholdingadiligentattitude.Weherebydeclarethat(1)allthedatausedhereinisgatheredfromlegitimatesources;(2)theresearchisbaseunderstanding,andaccuratelyreflectshis/herviews;(3)theanalysthasnotbeenplacedunderanyundueinfluenceorinterventionfromathirdpartyincompilingthisreport;(4)thereisnoconflictofinterest;(5)incaseofambiguityduetothetranslationofthereport,theoriginalversioninChineseshallprevail.InvestmentRatingDefinitionsTheratingcriteriaofinvestmentrecommendationsTheratingscontainedhereinareclassifiedintocompanyratingsandsectorratings(unlessotherwisestated).Theratingcriteriaistherelativemarketperformancebetween6and12monthsafterthereport’sdateofissue,i.e.basedontherangeofriseandfallofthecompany'sstockprice(orindustryindex)comparedtothebenchmarkindex.Specifically,theCSIbenchmarkindexoftheHKmaRatingsDefinitionsStockreturnisexpectedtooutperformthebenchmarkindexbyStockrelativeperformanceisexpectedtorangebetween5%and20%;Stockrelativeperformanceisexpectedtorangebetween-10%and5%;StockreturnisexpectedtounderperformthebenchmarkindexbyNoclearviewofthestockrelativeperformanceoverthenext6SectorOverallsectorreturnisexpectedtooutperformthebenchmarkOverallsectorexpectedrelativeperformancerangesbetween-OverallsectorreturnisexpectedtounderperformthebenchmarkGeneralDisclaimerMinmetalsSecuritiesCo.,Ltd.(or“thecompany”)islicensCommission.TheCompanywillnotdeemanypersonasitsclientnotwithstandinghis/herreceiptofthisreport.Thereportisissuedonlyunderpermitofrelevantlawsandregulations,solelyforthepurposeofprovidinginformation.Thereportshouldnotbeusedorconsideredasanofferorthesolicitationofanoffertosell,buyorsubscribeforsecuritiesorotherfinancialinstruments.Theinformationpresentedinthereportisunderthecopyrightofthecompany.Withoutthewrittenpermissionofthecompany,noneoftheinstitutionsorindividualsshallduplicate,copy,orredistributeanypartofthisreport,inanyform,toanyotherinstitutionsorindividuals.Thepart