从早期人类使用的石器、青铜器，到近现代工业革命催生的钢铁及合金，再到当今信息时代的半导体材料，每一次材料的重大突破，都深刻地影响并塑造了人类社会的形态。同样，近年来国家在重大科技领域取得的巨大成就，尤其是高端装备的进步，无不依赖于先进材料与高性能构件的研发。无论是基于当前全球面临的机遇与挑战，还是着眼于国家长远发展的战略蓝图，对新材料的研发都提出了更高的要求。

然而，新材料的研发之路并非坦途。虽然量子力学理论为材料研发提供了基石，但每一种材料的设计都蕴含着无数变量。在空间尺度上，材料制备起源于超高维结构空间下的原子尺度重构；在时间尺度上，材料制备涵盖了从飞秒级别的化学键动态演化到在复杂环境下的长期服役。此外，材料性能往往与其微观结构、缺陷、杂质等多种因素紧密相关。因此，材料研发本质上是一个超高维参数空间下，涉及化学、结构、组织演化的跨时空尺度问题。

随着人工智能技术的飞速发展，人类正站在新一轮的科技革命和产业变革的前沿。近年来，人工智能已经深入到各个科学领域，为解决各类复杂问题提供了全新的思路和方法，并取得了令人瞩目的重大成果与突破。在这一趋势下，人工智能赋能材料科学(AI for Materials Science)凭借其独特的交叉学科特性和创新性思维，为材料科学研究注入了新的活力，已成为了当前材料科学研究的一个重要前沿领域。

人工智能的核心优势在于其强大的高维空间数学表达和数据处理能力，以及基于有限先验信息的泛化能力。这使得它有望在突破材料设计、制备和表征等各个环节中的维度灾难和尺度壁垒方面发挥关键作用。基于实验和理论计算的传统材料研究范式，在融合人工智能先进技术之后，其应用边界得到了极大的扩展，并加速了新材料的发现与产业迭代进程。

从材料科学角度，人工智能的飞速发展也引发了一系列值得深思的问题。例如，人工智能物理上的不可解释性、训练集的数据质量问题、模型训练方法的不稳定性等。这些问题制约了其在材料科学领域的深层次应用。新兴的机器学习技术如何在物理原理层面上与材料科学研究过程进行深入而严谨的融合，是当前领域发展的关键。

目前，国内学者在人工智能赋能材料科学领域已做出了很多优秀的研究成果。鉴于此，我们邀请了国内部分研究团队撰写相关论文，系统介绍该领域取得的最新进展和创新成果，并出版本期专刊。《金属学报》是我国材料冶金领域久负盛名的学术期刊，此次专刊汇集了综述论文8篇、研究论文3篇，内容涵盖材料设计、相变理论和性能预测等方面。通过这些前沿论文的展示，我们希望能够为研究人员提供最新的研究动态和技术趋势。