关于光启超材料技术壁垒的感悟

这几天我看了两篇有关人工智能大模型的文章，深有感触。

一篇是36氪的《大模型大逃杀：一山不容“六小虎”》，说的是中国人工智能大模型六家初创企业，即智谱、月之暗面、百川智能、MiniMax、阶跃星辰、零一万物，估值都曾超过200亿元，成为当时风投追捧的明星。没想到随着DeepSeek等新锐崛起，又纷纷哑然无声。半年以后浮出水面，有的仍坚持大模型，有的已调整战略，如百川聚焦医疗、零一万物转向企业服务。

另一篇是新智元的《刚刚，小红书开源了首个多模态大模型dots.vlm1，性能直追SOTA！》。也就是说小红书也搞大模型了，而且还是“多模态”的。

人工智能是时代发展的大趋势，也是人类社会有史以来最大的时代变革，只要有点实力的企业和个人都想拿到一张人工智能时代的船票，从这个角度来说人工智能的技术门槛还真的不高。

从本质上来说，人工智能只是对人的脑力劳动的替代。从1956年人类第1台聊天机器人诞生算起，这一替代进程已将近60年，期间经历了专家系统、卷积神经网络、深度学习等关键节点，最后来到了大模型时代，已经接近曙光了（以通用人工智能实现为标志）。在此过程中，人工智能技术也大量外溢，全球许多理工学院甚至部分医疗、金融类学科都设置了人工智能专业，人工智能技术也逐渐成为基础类技术。这也是大模型作用得到社会普遍认可之后不到两年，全球或中国就普遍产生“内卷”的原因。

但作为人类生产活动基石的自然界材料，材料革命刚开始进入智能材料时代，从2009年第1件实验室级别的“隐身衣”诞生算起至今不过16年。

在此期间，光启凭借一己之力在15年时间内将超材料技术由第1代迭代到第4代，超材料产品也由实验室试制推进到大规模工业化量产，但并没有发生技术外溢的情况。现在全球范围内能够工业化生产超材料产品的只有两个国家，一个是美国的洛克希德·马丁公司，一个是中国的光启。其中光启已经推进到第4代超材料技术，洛克希德·马丁公司只推进到第3代。相比第3代，第4代超材料技术有质的进化，前者是二维，后者是三维的微结构编辑。

一种颠覆性科技创新产品走出实验室至大规模工业化量产，并广泛用于我国各种尖端装备上，技术却没有产生外溢，这是计算机时代、芯片时代、互联网时代直至现在正在实现的人工智能时代都没有过的现象。这意味着超材料必然有其特殊的与众不同的技术壁垒。

关于超材料技术的壁垒，很多文章都有分析，我过去也分析过，但现在我想用最通俗易懂的方式将我的最新感受说一下。

超材料的技术壁垒可简单地分为两大方面，即“逆向设计”和“特殊的产业链”。

一、“逆向设计”。

物质的基本性能是由其内部的原子或分子结构形式决定的，这是最基本的常识。改变物质内部的分子结构形式就能改变物质的性能，这也得到学界认可。光启是最先利用激光直写曝光和高精度线路蚀刻等芯片制造技术来编辑精密的微结构（即第4代超材料技术），从而改变物质的宏观性质，这路径现在也已被业界知晓，只是外界还不知道如何具体操作，但想攻克估计也不是不可能。

按照刘董事长在其《钢铁是怎样炼成的——光启创立十五年的奋斗历程》文章中的观点，超材料的应用，不是先编辑材料内部的微结构，使其有不同于宏观的性能，再去寻找应用场景的，而是现实中先有应用需求，再根据这个需求去对应编辑材料的微结构。这就是文章中多次提到的“以始为终”的“逆向设计”。

比如说全隐身飞行器，既要对长波段隐身，又要对短波段隐身，还要对红外线隐身，这三个隐身需求本身就是矛盾的，对材料的微结构要求是不同的，需要用复杂的公式进行逆向推算和将它们组合在一起。

这个“逆向设计”才是超材料最核心的技术壁垒，具体是怎么操作的，我从没有在公开资料上看到过介绍，即使是光启的人也没有谈过。（注：很早的时候刘董事长在一次会议上说过一下，用的是4个复杂的数学物理公式反向并联推算，以后就再也没提过了。）

据我所知，从光启成立之时起，“逆向设计”都是由刘董事长亲自掌控的，他有时一个人在超算中心一待就是几天几夜。据刘董事长在光启成立15周年的庆典会上介绍，在进行第4代超材料功能设计时，只是物理公式的推算就有几百页。

刘董事长拿出设计方案以后，再由下面的几个技术小组想办法在工程上进行落实。

二、“特殊的产业链”。

超材料产品都是在薄如蝉翼的薄膜上进行微结构编辑的，不论是早期的以铜薄膜为主，还是现在的以芳纶高分子薄膜为主，其厚度都只有一毫米的几十分之一甚至几百分之一（微结构的立体深度只有10纳米左右），所以这些超材料薄膜除了有特定功能外，在力学上是没有任何支撑力的。

为了让超材料产品能够用到装备所需的位置上，就必须让其具备相应的结构功能。也就是通过复合材料技术用其它材料将超材料薄膜夹在中间，做成满足装备需求的结构件。

复合材料工艺很多企业都掌握，但关键点是不能影响其内部的超材料薄膜功能发挥，也就是说这结构件既要满足装备结构方面的要求，又不能影响电磁波的自由通行，这是现有的复合材料技术不能解决的，其中涉及到材料性能的改变和制造工艺的改变。这两方面都有特定的要求，基本上都是市场没有的，这就是光启需要进行基础材料的研制和工艺创新的原因。

这个基础材料的研制和工艺创新涉及的产业链非常长，工艺也非常复杂，在光启内部没有几个人能掌握整个工艺流程，整个流程都进行数字化管理，中下层干部和工作人员只懂得与自己工作相关的部分，而且是只知道要这么做，不知道为什么要这么做。

在顺德一期全面投产，这个产业链建成以后，我就曾问过产业链保密性问题，当时得到的答复就是这样的。

我们在顺德基地参观的时候，会明显看到很多车间只有这个车间的工作人员能够进出，而且使用的是电子钥匙，全程留痕，就是为了保密需要。

可以说，超材料的“逆向设计”和“特殊的产业链”，使得即使到了超材料产品大规模量产阶段，以及底层的技术人员和工人有一定的流动性，甚至少量的中高层离职，仍然能保证技术不外溢。

超材料的上述两个特征带来的高技术壁垒，将使光启在未来很长时间内难有竞争对手，公司不仅能吃到超材料在我国尖端装备应用上的全部红利，且将来进入民用行业，也会吃到大部分的红利。

当然，目前超材料运用得最成熟的是在电磁波操控方面，光启的超材料技术的应用也主要在这方面。超材料还有很广泛的应用领域，不会局限于电磁波调控这一方面的应用。对于超材料在其它领域其它方式的应用，光启还能否占据像目前这样的绝对领先优势，目前是无法下结论的。但只是超材料在电磁波调控应用这一方面，市场未来的前景那都是无限大的。

这就是我们坚定看好光启的原因！

林 中 行

2025年8月10日