本书概述了材料基因工程的基本思想、方法和意义，全面介绍了美国等发达国家材料基因工程的有关政策和规划，以及中国材料基因工程相关内容。同时，本书综述了国内外材料基因工程的主要技术进展，总结了国内外材料基因工程的现状和发展趋势，尤其是“十三五”国家重点研发计划“材料基因工程关键技术与支撑平台”重点专项的进展情况，并有针对性地提出了建议。本书可为新材料领域的政策规划、项目管理、技术开发、产品研制和工程化应用等方面提供新的视角，供相关领域的专家、学者、管理人员和学生参考。

前言
第1章 材料基因工程概述
1.1 材料基因工程发展背景
1.2 材料基因工程基本概念
1.3 材料基因工程的作用和影响
第2章 国外材料基因工程的政策和规划
2.1 美国的国家政策和规划
2.2 美国的材料基因组计划
2.3 其他国家的材料基因工程规划
第3章 美国材料基因组计划实施情况
3.1 MGI计划实施五周年成就报告
3.2 项目与资金
3.3 MGI项目PI会议
3.4 部分MGI机构
第4章 中国的材料基因工程
4.1 国家政策
4.2 重点专项
4.3 主要研发机构
第5章 材料基因工程技术进展
5.1 材料高效计算技术
5.2 材料高通量实验技术
5.3 材料数据库及大数据技术
5.4 材料基因工程技术应用
5.5 科技论文分析
5.6 专利分析
5.7 美国MGI计划技术进展
5.8 中国材料基因工程技术进展
第6章 材料基因工程发展前瞻
6.1 材料基因工程发展特点
6.2 材料基因工程的发展趋势
6.3 中国材料基因工程面临的问题与挑战
6.4 中国材料基因工程需求分析
6.5 中国材料基因工程发展方向
6.6 组织实施建议
第7章 总结与建议
7.1 政策篇
7.2 技术篇
7.3 建议篇
参考文献

材料基因工程被认为是
材料科学技术的一次飞跃，
是新材料研发的“加速器”，
将对世界经济发展和科学技
术进步产生深远影响。材料
基因工程包含材料高通量计
算和设计技术、高通量制备
技术、高通量表征和服役评
价技术以及材料数据分析技
术等核心技术。在材料基因
工程框架下，计算、实验和
数据库构成一个材料集成设
计系统，贯穿材料“发现—
研发—生产—应用”全过程
，目的是提升新材料研发效
率，降低研发成本。近年来
，随着全球经济危机后制造
业的回归，各国把新材料及
其产业发展提升到前所未有
的高度，密集出台了多个战
略规划和科技计划，推动材
料创新和产业发展。新材料
及其产业的战略地位获得高
度认同，材料基因工程成为
提升材料创新能力的关键。
2011年由美国政府发起
的材料基因组计划是作为一
个材料研发新模式提出的，
是一项有别于传统的“试错
法”，以材料理论为基础，
融合计算、实验和数据技术
，加速材料研发全过程的新
技术。材料基因工程的提出
具有很强的时代特征。第一
，它源自全球经济危机后制
造业的需求。第二，当代科
学技术水平能够为其关键技
术提供支撑。第三，近年来
快速发展的互联网技术和人
工智能技术为收集和利用海
量材料数据创造了条件。到
2014年，材料基因组计划
被提升为美国国家战略，被
认为不仅仅是一项技术，而
且是一种创新文化。它改变
了传统模式下依靠科学家直
觉和经验的单向单通道方式
，引入了理性设计、多向、
多通道、闭环、共建、共享
、数字化、智能化等创新理
念，形成了新的材料创新文
化。随着各国材料基因工程
的实践，材料基因工程被赋
予了新的使命，即提升材料
创新能力，包括打造材料创
新基础、建立材料研发新模
式、发展材料研发新技术等
三个方面。因此，材料基因
工程既是新技术、新文化，
又是创新能力。材料基因工
程创建的是一个国家材料产
业的创新能力。这一点对中
国建设材料强国尤为重要。
材料基因工程并不是人
类基因组计划的材料版，其
任务远远超越了揭示基因、
发展高通量技术等范畴。传
统的材料研发模式需耗费大
量的资源，导致研发过程效
率低、周期长，从新材料的
最初发现到最终工业化应用
一般需要10～20年。随着
经济发展和科技进步，按需
设计材料、精确控制性质已
成为先进材料的发展趋势。
革新材料研发方法，加速新
材料从研究到应用的进程，
已成为制造业发展的关键。
过去几年，国际形势风
云变幻。特别是经历美国总
统和执政党更替后，美国的
经济和科技政策发生较大调
整。材料基因组计划在奥巴
马执政时期得到高度重视，
每隔一段时问可以在美国官
方网站上获得该领域的最新
进展。进入特朗普执政时期
，美国官方网站上包括材料
基因组计划在内的科技计划
内容显著减少。这是否意味
着美国放弃了材料基因组计
划呢？美国主要的材料基因
组研发机构是否还在进行工
作，进展如何？材料基因工
程今后如何影响美国的制造
业？作为世界科技强国及材
料基因组计划的发起国，美
国政府的决策对世界各国的
影响不言而喻，美国的技术
进展情况对该领域的技术水
平、发展方向和未来影响仍
起着重要的作用。
中国政府部门、科技界
和产业界高度重视材料基因
工程发展动向。中国工程院
和中国科学院相继启动了相
关重大咨询项目。科学技术
部在2015年启动实施国家
重点研发计划“材料基因工
程关键技术与支撑平台”重
点专项，开展材料基因工程
关键技术和装备的研发、验
证性示范应用和示范性创新
平台建设的相关工作。重点
专项实施以来，成效显著，
产出一批原创性的基础理论
和关键技术，研制出一批具
有自主知识产权的装备，一
批研究成果获得工程化应用
，为提升我国在材料科技前
沿领域的研究水平和地位打
下了坚实的基础。2021年
是“十四五”开局之年，中国
的材料基因工程事业方兴未
艾。总结国内外材料基因工
程发展现状，分析其未来发
展趋势，将有利于我们在正
确的时间做正确的决策、走
正确的路。
本书概述了材料基因工
程的基本思想、方法和意义
，全面介绍了美国等发达国
家材料基因工程的有关政策
和规划，以及中国材料基因
工程相关内容。同时，本书
综述了国内外材料基因工程
的主要技术进展，总结了国
内外材料基因工程的现状和
发展趋势，尤其是“十三五”
国家重点研发计划“材料基
因工程关键技术与支撑平台
”重点专项的进展情况，并
有针对性地提出了建议。本
书可为新材料领域的政策规
划、项目管理、技术开发、
产品研制和工程化应用等方
面提供新的视角，供相关领
域的专家、学者、管理人员
和学生参考。
著者
2021年4月