A multimodal large language model for materials science

桥接(联网) 计算机科学 钥匙(锁) 财产(哲学) 人工智能 语言模型 数据科学 人机交互 数据建模 自然语言处理 深度学习 可视化
作者
Yingheng Tang,Wenbin Xu,Jie Cao,Weilu Gao,Steven Farrell,Benjamin Erichson,Michael W. Mahoney,Andy Nonaka,Zhi Jackie Yao
出处
期刊:Nature Machine Intelligence [Nature Portfolio]
卷期号:8 (4): 588-601 被引量:4
标识
DOI:10.1038/s42256-026-01214-y
摘要

Understanding and predicting the properties of inorganic materials is crucial for accelerating advancements in materials science and driving applications in energy, electronics and beyond. Integrating material structure data with language-based information through multimodal large language models (LLMs) offers great potential to support these efforts by enhancing human–artificial intelligence interaction. However, a key challenge lies in integrating atomic structures at full resolution into LLMs. In this work, we introduce MatterChat, a versatile structure-aware multimodal LLM that unifies material structural data and textual inputs into a single cohesive model. MatterChat uses a bridging module to effectively align a pretrained universal machine learning interatomic potential with a pretrained LLM, reducing training costs and enhancing flexibility. Our results demonstrate that MatterChat greatly improves performance in material property prediction and human–artificial intelligence interaction, surpassing general-purpose LLMs such as GPT-4. We also demonstrate its usefulness in applications such as more advanced scientific reasoning and step-by-step material synthesis. Tang et al. introduce MatterChat, a multimodal framework effectively integrating material structural data with large language models. It achieves high-precision property predictions and provides interpretable reasoning to accelerate materials discovery.
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