如果超材料和人工智能融合会产生什么效果？

（原标题：如果超材料和人工智能融合会产生什么效果？）

前段时间我在写《从响应速度看光启在人形机器人赛道的领先优势》一文时突发奇想，如果超材料跟人工智能有效融合，会产生什么样的效果呢？

这几天我查了一些资料，感觉这个问题是十分复杂的，涉及很多高深而专业的知识，不是我等非专业人士能回答的。只能从最浅显、最直观的层面来探索这个问题。

超材料和人工智能都属于颠覆性创新技术，都是一种革命性的开拓，都会对未来人类社会各个方面产生深远的影响。

从技术的成熟度来说，超材料已经从实验室阶段迈向大规模产业化阶段，人工智能也从漫天幻想走上了逐步应用阶段，因此这两大技术虽然从原理上来说是完全不同的，但他们的结合应该会产生1+1远大于2的效果！

一、人工智能之于超材料

从现在情况看，人工智能在超材料方面的最大应用就是超材料的源头设计。

1、对传统设计的颠覆

超材料的结构设计通常需要复杂的物理建模和试错，而AI（如生成对抗网络、强化学习）可快速生成满足特定电磁、声学或力学性能的超材料结构，缩短研发周期。

2、逆向设计方法

根据目标功能（如特定频段的吸波、负折射率），通过AI直接逆向生成材料结构，突破人类直觉的局限。

3、多尺度优化

AI可协调纳米级结构到宏观性能的关系，实现多物理场耦合下的全局最优设计。

大家知道，与第3代超材料相比，光启的第4代超材料的出现不但时间短，而且实现了三维微结构，在技术参数上有着10倍20倍的提高。我曾经问过光启负责人：第4代超材料为什么性能那么好？跟公司的人工智能能力有没有关系？对方回复说当然有！那还是2023年5月份以前的事。

在Deepseek开始风靡全球的春节后期，我也曾跟光启负责人交流对Deepseek的看法。他们表示做了测试，感觉幻想比较严重。这也可以理解，因为关于超材料的原始数据本来就很少，Deepseek只能胡编乱造。但是光启还是安排了专门的人员研究Deepseek，要从最底层介入Deepseek。后面的具体情况就没有问了。

二、人工智能的两大应用形式

在说明超材料在人工智能中的应用之前，我们先了解一下人工智能应用的两大形式，即具身智能体和非具身智能体。

1、具身智能体

具身智能体是指通过物理载体与环境进行感知、交互并执行任务的智能系统。其核心在于智能体通过身体与环境的动态互动来实现智能行为，强调智能不仅源于计算和逻辑推理，还依赖于身体的感知和行动能力。

具身智能体中本体是指具身智能体的物理载体，如机器人、自动驾驶汽车等具备感知、运动和操作能力的载体。

智能体是指负责感知、理解、决策和控制的核心模块，通常由多模态大模型驱动，能够整合视觉、语言、触觉等多种模态数据。

环境是指智能体交互的物理或虚拟世界，其复杂性和不确定性要求智能体具备强大的适应能力和实时学习能力。

目前具身智能体在多个领域展现出巨大应用潜力：

在工业制造领域，通过机器人和机械臂实现智能化、柔性化的生产。

在服务机器人领域，如家庭服务和情感陪伴机器人等。

在医疗领域，手术机器人借助具身智能实现更精准的操作。

在自动驾驶领域，自动驾驶汽车通过感知环境并实时决策，实现安全驾驶。

2、非具身智能体

非具身智能体是指没有物理实体，主要以软件形式运行的智能体，通常依赖于网络、服务器或用户设备。它们通过数据交互和计算来完成任务。

非具身智能主要通过数据输入和输出进行交互，缺乏物理环境中的动态感知和动作能力，常见于聊天机器人、搜索引擎、文本生成、视频生成等，主要处理预定义的任务，依赖于静态数据。

概念太枯燥，举两个例子大家就明白了。今年以来搅得全球天翻地覆的Deepseek就属于非具身智能体，而近期热炒的Manus号称是“第一款通用型Agents（智能体）”！

三、超材料之于人工智能

1、超材料在具身智能体上的应用

具身智能体实际上就是“感知-计算-响应”系统，其中端的“计算”先不说，两端的“感应”和“响应”就是超材料的用武之地。

（1）、在“感知”端

所谓的“感知”实际上就是探测，用超材料4.0技术制造的传感器与高分子聚合物、硅橡胶、纳米复合材料等融于一体的各种具身智能体外壳（如电子皮肤），能将多种感知功能集于一体，除了传统的触觉、压力感知外，还能融合温度感知、湿度感知、化学物质感知等功能。这种多模态感知能力使智能体能够全面地获取周围环境信息，做出准确的决策，还能使智能体的整个躯体变得更轻。

用超材料技术制造的传感器，其探测功能远超传统的传感器，这已经是经我国国防尖端装备十几年实践证实的，不容置疑。

（2）、在“响应”端

能使具身智能体做出各种运动的主要就是关节（自由度）。例如目前最先进的人形机器人普遍安装有三十个以上的关节，智能体的灵活度就取决于这些关节对计算信号的响应速度。

光启这次与三家合作伙伴共同生产的人形机器人中，就明确表示：“通过超材料超性能的电磁调制技术，模拟人体肌肉纤维的感知与力学特性，能大幅度提升人形机器人关节响应速度并降低能耗”。

直到目前，全球都还没有见过用超材料技术制作的关节，超材料技术通过什么途径能使关节的响应速度大幅提高？

（3）、或许可以解决制造业的一个难题

人类早已进入大规模自动化工业生产阶段。那些比较简单而又量很大的产品，可以完全通过自动化生产线生产，即使是有一定复杂度的产品，也可以在自动化生产线中增加一些智能机械手来生产。

但在制造业中还存在众多的定制化设计、个性化生产以及小批量、多品类产品，因为非标准化作业且产量太小，采用自动化技术很难解决问题，只能仍旧依靠大规模手工作业，存在着人工费用高、产品质量不稳定、产能难以提高等难题。

或许采用在超材料加持下的人形机器人，通过加强学习可以解决这一难题。

这次光启与合作伙伴共同生产的人形机器人将首先应用于自己多处生产基地上，就是一次最好的实践检验。

2、超材料在非具身智能体上的应用

目前虽然在大模型和相关计算软件系统的构建方面确实没有看到超材料技术有什么应用，但在像手机这类非具身智能体内如果安装了以大模型为主的人工智能系统后，这些智能体对通信功能的要求会显著提升，主要体现在更高的带宽、更低的时延、更高的可靠性和多模态数据传输能力等方面。在这方面超材料技术却是强项。

我们常用的小小手机就属于典型的非具身智能体之一。

目前的手机中安装有移动通信、 WiFi、蓝牙、卫星导航、NFC等8种天线，这些天线存在相互干扰问题，会影响通信质量，降低信号灵敏度，甚至导致数据传输错误。因此需要物理隔离和一定的净空区，这使得留给天线的空间越来越小，甚至难以满足需求。

光启最牛逼的技术之一就是用超材料制作的天馈系统，就是我们常说的用于军舰上的电子综合桅杆。

光启的超材料天线能做到一体化、集成化，不是简单的若干系统累加，是基于超材料基础上的重新设计、整合，利用超材料本身能够构造出的电子、通信功能，直接解决天线、电子干扰等问题，然后再加上各种器件、系统，实现原有各种天线的功能，这种设计本身就解决了各天线的电磁兼容问题。由于微结构的长度本身只有微米、纳米级别，相应的天馈系统可以做到非常小，实现小型化、微型化。

估计华为手机天线发展到现在也已经到了瓶颈期，去年7月份就传出华为跟光启商讨合作，今年2月17日，天风证券与光启举行的电话交流会中这个合作被证实了，我们就期待着合作成果出来吧！

不只是手机，未来基于大模型应用的各种小型微型电子产品，如ai眼镜、智能穿戴等非具身智能体，都会遇到这类问题，采用光启的超材料技术就能得到很好的解决。

四、超材料是实现“神似”人形机器人的重要技术

为了使大家对超材料在具身智能体中的应用有更深刻的印象，下面探讨一下超材料在具身智能体的典型代表人形机器人中的应用。

人形机器人应用的第一目标应该是在工厂里搬砖，第二目标是能做一些简单的家务，第三目标是人类的生活和情感陪护员。

要想实现最终目标，人形机器人就要从目前的只是“形似”向“神似”发展，这除了在智能方面要更进一步外，在硬件方面还应具备如下条件：

1、要使机器人具备完善的“感知”能力

感知是行动的基础。要想使人形机器人做到“神似”，首先就是机器人所有的外表，也就是皮肤和肌肉，从头顶至脚底都能对外界的刺激有“感知”。而且不但要有“感知”，还要像人一样不同的部位对不同的刺激有不同的“感知”。这个难度就大了。

要做到这种程度，只是依靠在薄膜上贴各种柔性传感器是不行的，要对人体各部位对外界刺激的反应做仔细分析，再通过反向设计确定该处材料应有的内部微结构形式，然后在选定的高分子材料上通过电子微刻手段调整材料内部的微结构形式。这就涉及到超材料技术中的 超级计算技术、 超材料微电子技术、先进复合材料及制造技术、高分子功能材料技术等。

2、能够瞬间“响应”的人形机器人

人的身体遭到外部刺激以后会产生两种反应，即非条件反射和条件反射。

非条件反射是先天性的，与生俱来的。如手碰到烫的物体会立刻缩回，人的眼睛在强光下瞳孔会收缩等。

条件反射是后天习得的，是通过反复学习和经验形成的。如人看到实物图片会产生饥饿感等。

同样，人形机器人要做到与人“神似”，也应该具备对外界刺激的两种“响应”机制，不必所有的刺激都需转成电信号传到计算端，经计算端处理后再返回肢体做“响应”。这样人形机器人的“响应”速度就快多了！

条件反射似的“响应”就不说了，无非就是“感知-计算-响应”系统的速度问题。

对于机器人来说，非条件反射实际上就是终端处理问题，相当于边缘计算概念。

这里引入智能材料概念。

所谓智能材料是指在一段材料或者一块材料内就能实现“感知-计算-响应”过程，不必事事都要经过机器人的大脑进行处理。

虽然现在一些简单功能的智能材料已经出现，如智能支架、自修复蒙皮等，但符合人形机器人要求的、能处理复杂事情的智能材料还未看到。我想这最终也离不开超材料技术的应用。

3、打造人形机器人的神经系统

人受到刺激以后之所以能够有毫秒级的快速反应，是因为人体内布满了神经系统，刺激信号通过神经传递到中枢（脊髓、脑），中枢分析后再通过神经向全身发送指令。这种“牵一发而动全身”的机制，体现了生物体作为复杂系统的精密性与适应性。

要想使人形机器人“神似”人类，也必须在人体内打造类似的神经系统。外界对机器人的刺激是多种类型的，比如视觉、嗅觉、听觉、温度、压力等，这些不同的信号都要能迅速转化成不同波段的电子信号，通过遍布于体内的有线或无线网络传递到机器人的计算系统，计算系统处理以后再反馈到人的全身，引发全身的响应。

这种能将外界不同的信号转换成各种不同波段电子信号并且互不干扰的系统被称为微波射频天馈系统。在各种技术构造的天馈系统中，用超材料技术构造的天馈系统是功能最好的，也可以做到微型化，它也是光启的特有技术之一。

4、结构功能一体化的机器人关节

机器人的关节是机器人的核心运动部件，类似于人体关节，负责连接不同机械部件并实现可控的相对运动。它决定了机器人的灵活性、精度和负载能力，直接影响机器人的运动范围和作业效率。

机器人关节有旋转关节、线性关节、球形关节三种类型，由驱动器、减速器、传感器、控制器组成。

现在的机器人结构和功能是分体的，同样的关节可以用到不同厂家不同类型的机器人上。而用超材料技术制造的关节，利用超材料的电磁调制技术来模拟人体肌肉纤维的感知特性，通过材料本身的电磁响应特性，关节无需额外传感器即可实时感知外部力或位移变化，把关节等功能部件和机器人的结构一体成型，从而实现结构功能一体化。

这种一体化设计能够实现机器人结构的高强度与轻量化，在降低能耗的同时提升响应速度，增强关节在复杂环境下的稳定性。

当然，要使人形机器人达到人类的生活和情感陪护者这最终目标，绝不止这上面4点要求的，很多功能的实现都离不开超材料技术，其中包括光启的七大能力服务平台技术。光启还任重道远。

五、谁才是人工智能时代最大的受益者

OpenAIGPT和OpenAIo1的出现使得通用人工智能的实现看到了希望，Deepseek的出现大幅降低了人工智能的应用门槛和成本，加快了人工智能普及的步伐，资本市场也给予了热烈的响应，从最开始的纯粹概念炒作逐步过渡到受益企业炒作，沾边的和不沾边的股票都鸡犬升天。

这使我想起了1999年至2000年，以中华网登陆美国纳斯达克为标志，中国证券市场掀起了一场前所未有的互联网概念炒作浪潮，也是沾边的和不沾边的股票都鸡犬升天，甚至有些企业注册一个带“.com”后缀的网名，股价都会炒翻天。海虹控股和综艺股份是那个时代的典型代表。

然而炒作过后就是一地鸡毛。

当时真正受益于互联网普及的腾讯在1998年才成立，2004年6月在香港上市，以上市当月平均股价计算，不到15年时间股价最高上涨了近千倍。

现在证券市场对人工智能受益股的炒作有两类对象，一类是在行业中率先应用人工智能企业，另一类是为人工智能企业提供服务的企业，如提供算力之类的。这些绝大部分都不是垄断型企业，将来都要面临残酷的市场竞争，真正垄断型的企业还未出现，或者已经出现但我们没有能力发现。

但直到目前为止，各种用于人工智能开发利用的技术都还属于已有的技术，真正的颠覆性创新技术如超材料技术的应用还没开始，两种都属于颠覆性创新技术的结合会产生什么样的效果？人们还未看到。

也许投资者会担心目前人工智能应用正普遍展开，光启的“迟到”会不会丧失先发者的优势？我认为这不用担心的。主要是技术路径的不同带来的效果不同，而市场的竞争最终都要归于实际应用效果的竞争。举一个光启的投资者熟知的案例。2011年光启刚成立的时候我国歼-20战机已经完成立项研发进入试飞阶段了，按理说已经没有光启什么事了。但是光启硬是凭着超材料的特殊功能，一点点的将该款我国最先进的战机的边和角等对隐身最关键的部位的制造拿了过来。

按照美国70年的隐身技术研发实践经验，“机型+涂料”的技术路径的隐身极限为0.01平方厘米，但光启凭借超材料技术将战机的隐身能力提高到小数点后面n多个0。

超材料和人工智能都属于颠覆性创新技术工具，二者在应用领域可以有很多有效的结合，特别是超材料对人工智能应用的深度和普及作用会更大。以光启在我国超材料技术绝对的领先优势，很容易成为超材料在人工智能应用的垄断者和最大受益者。

这篇文章所讲述的许多事情还没有发生，或者正在发生而我们还没有看见。但投资是认知的变现，要想获得大收益必须走在市场前面。

我们“不是因为看见才相信，而是因为相信才看见！”

林 中 行

2025年3月25日