摘要：隨著全球數(shù)字經(jīng)濟的蓬勃興起，人工智能技術(shù)已躍升為驅(qū)動數(shù)字經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展的強勁新引擎，它不僅深刻改變了傳統(tǒng)行業(yè)的運作模式，更以其無與倫比的創(chuàng)新力與滲透力，為各行各業(yè)帶來了前所未有的變革機遇。在AI技術(shù)與金屬材料行業(yè)的深度融合中，這一趨勢尤為顯著，為AI+金屬材料行業(yè)的蓬勃發(fā)展開辟了廣闊的空間和無限的可能。2023年，中國AI+金屬材料行業(yè)市場規(guī)模為2.15億元，同比增長50.35%。

一、定義及分類

AI+金屬材料是指將人工智能技術(shù)應(yīng)用于金屬材料的設(shè)計、研發(fā)、生產(chǎn)、加工及應(yīng)用的整個產(chǎn)業(yè)鏈中，通過算法、算力和數(shù)據(jù)的綜合應(yīng)用，提升金屬材料的性能、降低成本、加速研發(fā)進(jìn)程，并推動金屬材料行業(yè)的智能化轉(zhuǎn)型和升級。AI+金屬材料行業(yè)可以按照金屬材料的性質(zhì)和功能進(jìn)行分類分為金屬功能材料和高性能金屬結(jié)構(gòu)材料兩大類。

二、行業(yè)政策

隨著數(shù)字經(jīng)濟的蓬勃發(fā)展，人工智能作為前沿技術(shù)正引領(lǐng)著經(jīng)濟的新變革。在產(chǎn)業(yè)升級、商業(yè)模式創(chuàng)新和社會發(fā)展等方面，人工智能已經(jīng)成為數(shù)字經(jīng)濟的新引擎。金屬材料作為國民經(jīng)濟的重要基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，其智能化轉(zhuǎn)型和升級對于推動制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展具有重要意義。因此，中國政府出臺了一系列政策，以支持AI+金屬材料行業(yè)的發(fā)展。2024年1月，工業(yè)和信息化部等九部門印發(fā)《原材料工業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型工作方案（2024-2026年）》，該方案旨在推動原材料工業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型，加快新型工業(yè)化進(jìn)程，建設(shè)制造強國。方案明確了三個主要目標(biāo)：一是打造數(shù)字化轉(zhuǎn)型典型場景和標(biāo)桿工廠，提升企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型成熟度；二是突破關(guān)鍵核心技術(shù)，推廣優(yōu)秀數(shù)字化產(chǎn)品；三是建設(shè)新材料大數(shù)據(jù)中心、數(shù)字化轉(zhuǎn)型推進(jìn)中心等。該方案鼓勵將AI技術(shù)引入到金屬材料的設(shè)計和研發(fā)工作中，通過大量數(shù)據(jù)的采集和訓(xùn)練，提升研發(fā)效率，降低研發(fā)成本，使材料的研發(fā)、生產(chǎn)、銷售和應(yīng)用邁向智能化發(fā)展階段。此外，方案的實施還將帶動AI芯片、光模塊產(chǎn)業(yè)鏈上游金屬軟磁芯粉、鎢銅合金等核心新金屬材料的加速應(yīng)用與需求增長。

三、發(fā)展歷程

中國AI+金屬材料行業(yè)發(fā)展主要經(jīng)歷了兩個階段。2010年至2015年的啟動期，中國的人工智能研究在這一時期逐漸深入，積累了豐富的理論基礎(chǔ)和技術(shù)經(jīng)驗。材料基因工程概念被提出，人們開始嘗試將數(shù)字化技術(shù)引入金屬材料生產(chǎn)流程。這一時期的研究為AI在金屬材料領(lǐng)域的應(yīng)用打下了堅實的基礎(chǔ)。

2015年至今的快速發(fā)展期，隨著人工智能技術(shù)的不斷成熟，AI開始與金屬材料行業(yè)進(jìn)行深度融合，相關(guān)企業(yè)也競相涌現(xiàn)，開始探索如何利用AI深度優(yōu)化金屬材料的研發(fā)、生產(chǎn)和應(yīng)用。這一時期，AI+金屬材料行業(yè)逐漸進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化發(fā)展階段，形成了豐富的應(yīng)用場景和商業(yè)模式，迎來廣闊的發(fā)展前景。

四、行業(yè)壁壘

1、技術(shù)壁壘

AI+金屬材料行業(yè)展現(xiàn)了強大的技術(shù)創(chuàng)新能力，主要體現(xiàn)在高效結(jié)合人工智能算法與金屬材料科學(xué)，實現(xiàn)從理論探索到應(yīng)用實踐的飛躍。AI在金屬材料研發(fā)中可以有效規(guī)避傳統(tǒng)研發(fā)中的精度陷阱，通過精確預(yù)測和高效篩選，助力新材料的發(fā)現(xiàn)與優(yōu)化。具體而言，AI+金屬材料基于大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)提出第四范式材料解決方案，通過大數(shù)據(jù)的方式，揭示材料更本質(zhì)的東西，通過超高冗余度的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對物理模型和過程進(jìn)行擬合，使誤差顯著縮小。因此，對于新進(jìn)入者來說，需要具備深厚的技術(shù)積累和研發(fā)能力，才能在這一領(lǐng)域取得突破。

2、經(jīng)營壁壘

中國AI+金屬材料行業(yè)企業(yè)普遍成立較晚，規(guī)模較小，處于發(fā)展初期，市場集中度較低。這表明行業(yè)內(nèi)的企業(yè)需要具備強大的市場開拓能力和經(jīng)營管理能力，才能在激烈的市場競爭中生存和發(fā)展。此外，由于AI+金屬材料行業(yè)涉及到高端技術(shù)的應(yīng)用，企業(yè)需要投入大量的資金進(jìn)行技術(shù)研發(fā)和市場推廣，這對于新進(jìn)入者來說是一個較大的挑戰(zhàn)。

3、人才壁壘

AI+金屬材料行業(yè)依賴人才需求大，需要具備跨學(xué)科的知識背景，包括材料科學(xué)、人工智能、數(shù)據(jù)分析等領(lǐng)域的專業(yè)人才。這些人才的培養(yǎng)和引進(jìn)對于企業(yè)來說是一個長期且復(fù)雜的過程，需要企業(yè)投入大量的時間和資源。同時，由于AI+金屬材料行業(yè)是一個新興領(lǐng)域，相關(guān)專業(yè)人才相對稀缺，這進(jìn)一步增加了行業(yè)的人才壁壘。因此，對于新進(jìn)入者來說，如何吸引和留住高端人才，是其需要面對的一個重要問題。

五、產(chǎn)業(yè)鏈

1、行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈分析

AI+金屬材料行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈上游包括傳統(tǒng)金屬材料、新型金屬材料、稀土材料、金屬功能材料、高性能金屬材料等，其中傳統(tǒng)金屬材料包括鐵、鋁、銅等常見的金屬原材料，新型金屬材料包括高熵合金、納米材料等，高性能金屬結(jié)構(gòu)材料主要包括鈦、鎂、鋯及其合金，鉭鈮、硬質(zhì)材料等。產(chǎn)業(yè)鏈中游是AI+金屬材料行業(yè)的核心部分，主要涉及金屬材料的設(shè)計、研發(fā)、生產(chǎn)及加工等過程。產(chǎn)業(yè)鏈下游為終端應(yīng)用市場，包括汽車、航空航天、建筑、電子和新能源等多個領(lǐng)域。

AI+金屬材料行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈

鐵

中國寶武鋼鐵集團有限公司

河鋼集團有限公司

鞍鋼集團有限公司

江蘇沙鋼集團有限公司

鋁

廣東鳳鋁鋁業(yè)有限公司

廣東興發(fā)鋁業(yè)有限公司

廣東堅美鋁型材廠(集團)有限公司

廣東偉業(yè)鋁廠集團有限公司

銅

江西銅業(yè)集團有限公司

紫金礦業(yè)集團股份有限公司

銅陵有色金屬集團控股有限公司

金川集團股份有限公司

高熵合金

北京高熵合金新材料科技有限公司

晶高優(yōu)材（北京）科技有限公司

北京中辰至剛科技有限公司

北京易金新材料科技有限公司

上游

鴻之微科技(上海)股份有限公司

北京深勢科技有限公司

合肥機數(shù)量子科技有限公司

中國寶武鋼鐵集團有限公司

中游

汽車

航空航天

建筑

電子

下游

2、行業(yè)領(lǐng)先企業(yè)分析

（1）藍(lán)思科技股份有限公司

藍(lán)思科技股份有限公司是玻璃、陶瓷、藍(lán)寶石等脆性材料引入消費電子視窗防護領(lǐng)域的開拓者，在該領(lǐng)域深耕多年，技術(shù)積累和市場份額均行業(yè)領(lǐng)先。同時，公司在金屬材料領(lǐng)域也有所布局，專注于輕量化與高強度化設(shè)計，深耕鋁合金、鎂合金、鈦合金等多種高性能材料，并通過精密的成型工藝和表面處理技術(shù)，為消費電子和汽車電子領(lǐng)域提供定制化的部件解決方案。在AI技術(shù)方面，藍(lán)思科技從多個維度進(jìn)行布局，成立了藍(lán)思創(chuàng)新研究院，并設(shè)立人工智能研究所，加大研發(fā)投入以應(yīng)對AI時代的技術(shù)需求。公司的技術(shù)平臺涵蓋多種功能材料，包括玻璃、金屬合金等，通過垂直整合，研發(fā)出更加適合AI時代需求的結(jié)構(gòu)件和模組。2024年前三季度，藍(lán)思科技營業(yè)收入為462億元，同比增長36.74%；歸母凈利潤為24億元，同比增長43.74%。

（2）中國寶武鋼鐵集團有限公司

中國寶武鋼鐵集團有限公司是中央直接管理的國有重要骨干企業(yè)，總部位于上海。公司致力于構(gòu)建以鋼鐵制造產(chǎn)業(yè)為基礎(chǔ)，先進(jìn)材料產(chǎn)業(yè)、綠色資源產(chǎn)業(yè)、智慧服務(wù)產(chǎn)業(yè)、產(chǎn)業(yè)不動產(chǎn)業(yè)務(wù)、產(chǎn)業(yè)金融業(yè)務(wù)等相關(guān)產(chǎn)業(yè)協(xié)同發(fā)展的格局。在AI+金屬材料領(lǐng)域，寶武鋼鐵積極推動數(shù)字技術(shù)和鋼鐵場景的深度融合，通過云計算、大數(shù)據(jù)、5G、AI等技術(shù)應(yīng)用，讓傳統(tǒng)工業(yè)制作升級轉(zhuǎn)化自動化智造。2024年10月23日，寶武鋼鐵在全球低碳冶金創(chuàng)新論壇上發(fā)布了自主研發(fā)的“寶聯(lián)登鋼鐵行業(yè)大模型”。這一具有里程碑意義的技術(shù)不僅標(biāo)志著人工智能在傳統(tǒng)行業(yè)應(yīng)用上的又一次突破，更是中國鋼鐵工業(yè)在綠色低碳發(fā)展大背景下的一項創(chuàng)新舉措。該模型通過精益化的研發(fā)流程，能夠顯著提高新產(chǎn)品和新工藝的開發(fā)速度和可靠性，使研發(fā)效率提升超過30%。

中國寶武鋼鐵集團有限公司旗下子公司寶鋼股份是全球領(lǐng)先的鋼鐵企業(yè)，其粗鋼產(chǎn)量在全球上市鋼鐵企業(yè)中名列前茅，同時在汽車板、硅鋼等高端產(chǎn)品領(lǐng)域也具有顯著優(yōu)勢。近年來，寶鋼股份積極響應(yīng)國家關(guān)于加快發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力、促進(jìn)數(shù)字技術(shù)和實體經(jīng)濟深度融合的號召，全面啟動了AI戰(zhàn)略，致力于將人工智能融入公司的經(jīng)營管理、生產(chǎn)運營的各個環(huán)節(jié)。2024年，寶鋼股份營業(yè)收入為2429億元，同比下降4.77%；歸母凈利潤為59億元，同比下降29.56%。

六、行業(yè)現(xiàn)狀

隨著全球數(shù)字經(jīng)濟的蓬勃興起，人工智能技術(shù)已躍升為驅(qū)動數(shù)字經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展的強勁新引擎，它不僅深刻改變了傳統(tǒng)行業(yè)的運作模式，更以其無與倫比的創(chuàng)新力與滲透力，為各行各業(yè)帶來了前所未有的變革機遇。在AI技術(shù)與金屬材料行業(yè)的深度融合中，這一趨勢尤為顯著，為AI+金屬材料行業(yè)的蓬勃發(fā)展開辟了廣闊的空間和無限的可能。2023年，中國AI+金屬材料行業(yè)市場規(guī)模為2.15億元，同比增長50.35%。

七、發(fā)展因素

1、機遇

（1）技術(shù)進(jìn)步帶來的機遇

隨著人工智能技術(shù)的不斷突破，算法、算力和數(shù)據(jù)三大核心要素呈現(xiàn)出爆發(fā)式增長。這為AI+金屬材料行業(yè)提供了強大的技術(shù)支持。通過人工智能技術(shù)的應(yīng)用，可以實現(xiàn)對金屬材料性能的精準(zhǔn)優(yōu)化，加速新材料的研發(fā)進(jìn)程，并推動金屬材料行業(yè)的智能化轉(zhuǎn)型。此外，AI技術(shù)還可以幫助解決傳統(tǒng)材料研發(fā)中存在的周期長、效率低等問題，提高新材料的產(chǎn)業(yè)化速度。

（2）政策支持帶來的機遇

中國政府高度重視人工智能和金屬材料行業(yè)的發(fā)展，出臺了一系列指導(dǎo)性政策，以推動行業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型和創(chuàng)新升級。這些政策不僅為AI+金屬材料行業(yè)提供了良好的發(fā)展環(huán)境，還為企業(yè)提供了資金、稅收等方面的優(yōu)惠和支持。在政策的引導(dǎo)下，越來越多的企業(yè)開始涉足AI+金屬材料領(lǐng)域，推動了行業(yè)的快速發(fā)展。

（3）市場需求帶來的機遇

隨著全球經(jīng)濟的復(fù)蘇和金屬材料應(yīng)用市場的回暖，AI+金屬材料行業(yè)的需求不斷增長。特別是在航空航天、汽車、新能源等高端制造領(lǐng)域，對高性能、低成本金屬材料的需求日益迫切。這為AI+金屬材料行業(yè)提供了廣闊的市場空間和發(fā)展機遇。企業(yè)可以通過技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)品升級，滿足市場需求，提高市場競爭力。

2、挑戰(zhàn)

（1）技術(shù)瓶頸與核心競爭力不足

AI+金屬材料行業(yè)的發(fā)展依賴于先進(jìn)的人工智能技術(shù)和金屬材料知識。然而，目前該領(lǐng)域的技術(shù)研發(fā)仍處于初級階段，算法優(yōu)化、數(shù)據(jù)獲取等關(guān)鍵技術(shù)仍面臨瓶頸。同時，由于該行業(yè)涉及多個學(xué)科領(lǐng)域的交叉融合，企業(yè)在技術(shù)研發(fā)和創(chuàng)新能力上往往難以形成核心競爭力。這導(dǎo)致企業(yè)在面對市場競爭時，難以保持持續(xù)的競爭優(yōu)勢。

（2）產(chǎn)業(yè)鏈整合難度大

AI+金屬材料行業(yè)的產(chǎn)業(yè)鏈較長，涉及原材料供應(yīng)、研發(fā)設(shè)計、生產(chǎn)制造、銷售應(yīng)用等多個環(huán)節(jié)。然而，目前該行業(yè)的產(chǎn)業(yè)鏈上下游之間的銜接并不緊密，存在信息不對稱、溝通不暢等問題。這增加了產(chǎn)業(yè)鏈整合的難度，影響了行業(yè)的整體發(fā)展。企業(yè)需要加強產(chǎn)業(yè)鏈上下游之間的合作與溝通，提高產(chǎn)業(yè)鏈的協(xié)同效率，以應(yīng)對市場競爭的挑戰(zhàn)。

（3）宏觀經(jīng)濟與市場需求的不確定性

金屬材料行業(yè)的發(fā)展受到礦產(chǎn)資源有限性、開采成本上升以及環(huán)保要求提高等因素的影響，供給增速相對較慢。同時，下游需求不暢、行業(yè)價格傳導(dǎo)受阻等問題也給行業(yè)發(fā)展帶來了困難。此外，人工智能產(chǎn)業(yè)化節(jié)奏、技術(shù)發(fā)展不及預(yù)期，以及金屬新材料受宏觀經(jīng)濟擾動需求低預(yù)期等風(fēng)險也是行業(yè)需要面對的挑戰(zhàn)。這些外部因素的不確定性給AI+金屬材料行業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展帶來了挑戰(zhàn)。

八、競爭格局

中國AI+金屬材料行業(yè)處于高速發(fā)展期，主要有三個梯隊，市場集中度較低，部分具有技術(shù)創(chuàng)新能力和市場前瞻性的企業(yè)開始嶄露頭角，通過整合產(chǎn)業(yè)鏈資源，加強技術(shù)研發(fā)，逐漸占領(lǐng)市場領(lǐng)先地位。中國AI+金屬材料行業(yè)呈現(xiàn)以下梯隊情況：第一梯隊公司有鴻之微科技、深勢科技、機數(shù)量子等；第二梯隊公司為寶武鋼鐵、藍(lán)思科技、幻量科技等；第三梯隊有創(chuàng)材深造、華為云計算、邁高材云、龍訊曠騰等。

九、發(fā)展趨勢

1、技術(shù)創(chuàng)新與智能化轉(zhuǎn)型

隨著人工智能技術(shù)的不斷成熟，AI技術(shù)與金屬材料行業(yè)的深度融合將加速新材料的探索、設(shè)計、合成與優(yōu)化。AI算力、算法、數(shù)據(jù)以及高通量實驗設(shè)備的優(yōu)化提升，將助力金屬新材料實現(xiàn)國產(chǎn)化替代，減少對國外技術(shù)的依賴。此外，AI技術(shù)還能幫助優(yōu)化實驗條件和制備流程，提高材料的合成效率和質(zhì)量，有望大幅縮短新材料研發(fā)周期，降低研發(fā)成本。

2、綠色節(jié)能與環(huán)保趨勢

隨著全球?qū)Νh(huán)境保護和可持續(xù)發(fā)展的重視，AI+金屬材料行業(yè)將更加注重綠色材料的研發(fā)和應(yīng)用。材料向著個性化、復(fù)合化、多功能化的方向迅速發(fā)展，新材料研發(fā)加速向第四范式轉(zhuǎn)變，人工智能、大數(shù)據(jù)等技術(shù)在新材料開發(fā)中的作用將進(jìn)一步突顯。這將推動AI+金屬材料行業(yè)在環(huán)保和節(jié)能領(lǐng)域取得更多突破，為實現(xiàn)綠色制造和循環(huán)經(jīng)濟提供支持。

3、新技術(shù)與新場景帶來的新需求

材料產(chǎn)業(yè)的升級發(fā)展離不開技術(shù)的迭代更新，技術(shù)創(chuàng)新可以開拓新應(yīng)用領(lǐng)域，如機器人、AI等。技術(shù)進(jìn)步可以拓寬新應(yīng)用場景，例如光伏硅片切割引入鎢絲、3C領(lǐng)域引入鈦金屬和3D打印工藝、超導(dǎo)在電磁領(lǐng)域應(yīng)用等。這些創(chuàng)新的應(yīng)用需求將帶來“新”材料的發(fā)展機遇，推動AI+金屬材料行業(yè)在更廣泛的領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)創(chuàng)新與應(yīng)用，滿足不斷增長的市場需求。