{"id":93743,"date":"2025-01-16T17:26:00","date_gmt":"2025-01-16T17:26:00","guid":{"rendered":"https:\/\/www.africa-press.net\/cotedivoire\/politique\/des-robots-experts-dans-la-conception-de-nouveaux-materiaux"},"modified":"2025-01-16T17:26:00","modified_gmt":"2025-01-16T17:26:00","slug":"des-robots-experts-dans-la-conception-de-nouveaux-materiaux","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.africa-press.net\/cotedivoire\/toutes-les-actualites\/des-robots-experts-dans-la-conception-de-nouveaux-materiaux","title":{"rendered":"Des robots experts dans la conception de nouveaux mat\u00e9riaux"},"content":{"rendered":"<p><span style=\"color: #ff6600\"><strong>Africa-Press &#8211; C\u00f4te d&rsquo;Ivoire. <\/strong><\/span>Dans un coin de la salle, un bras articule\u0301 collecte, pe\u0300se et me\u0301lange un ensemble d&rsquo;ingre\u0301dients parmi 200 substances chimiques disponibles, comme du carbonate de lithium et des oxydes me\u0301talliques contenant du cuivre, du fer, du nickel ou du mangane\u0300se. Une ligne robotise\u0301e achemine ces mixtures dans des fours ou\u0300 la tempe\u0301rature, le temps de chauffe et l&rsquo;injection de gaz sont contro\u0302le\u0301s par ordinateur. Une troisie\u0300me machine re\u0301cupe\u0300re ensuite les produits de re\u0301action qu&rsquo;elle re\u0301duit en poudre et analyse avec un faisceau de rayons X. Si ceux-ci se sont e\u0301vapore\u0301s, forment une bouillie ou ne sont pas conformes aux pre\u0301dictions, un nouveau cycle est automatiquement enclenche\u0301. Le dispositif ajuste la recette et e\u0301tablit de lui-me\u0302me un autre protocole de synthe\u0300se, autant qu&rsquo;il le faudra et sans interruption jusqu&rsquo;a\u0300 obtenir le solide cristallin attendu !<\/p>\n<p>Pre\u0301sente\u0301 il y a un an a\u0300 la communaute\u0301 scientifique, l&rsquo;A-Lab du Laboratoire national Lawrence-Berkeley, qui de\u0301pend du de\u0301partement de l&rsquo;E\u0301nergie des E\u0301tats-Unis, est le premier laboratoire entie\u0300rement automatise\u0301 a\u0300 utiliser des compose\u0301s inorganiques solides pour fabriquer de nouveaux mate\u0301riaux, afin d&rsquo;accroi\u0302tre l&rsquo;autonomie et la se\u0301curite\u0301 des batteries au lithium notamment.<\/p>\n<p>Gra\u0302ce a\u0300 des IA analysant de gigantesques bases de donne\u0301es et apprenant de leurs propres erreurs, il a ainsi pu tester une centaine d&rsquo;e\u0301chantillons par jour et ge\u0301ne\u0301rer 41 mate\u0301riaux jusqu&rsquo;ici inconnus. Le tout en un peu plus de deux semaines, alors que la mise au point d&rsquo;un seul spe\u0301cimen aurait ne\u0301cessite\u0301 des mois de travail a\u0300 un inge\u0301nieur ! Ces mate\u0301riaux avaient e\u0301te\u0301 the\u0301orise\u0301s eux-me\u0302mes par une autre IA: le logiciel Gnome (Graph networks for materials exploration) de l&rsquo;entreprise ame\u0301ricaine Google DeepMind. Il avait d&rsquo;abord pre\u0301dit 2,2 millions de structures cristallines possibles, avant d&rsquo;en se\u0301lectionner 380.000 pour leur stabilite\u0301 et retenir les plus prometteuses.<\/p>\n<p>Ce type d&rsquo;approche pourrait re\u0301volutionner dans les anne\u0301es a\u0300 venir la manie\u0300re de concevoir des mate\u0301riaux. Elle est expe\u0301rimente\u0301e actuellement un peu partout dans le monde dans des installations de pointe: aux E\u0301tats-Unis, au Canada, en Allemagne, en Suisse ou encore au Japon &#8211; et depuis quelques anne\u0301es en France, ou\u0300 a e\u0301te\u0301 cre\u0301e\u0301 notamment le Programme et e\u0301quipement prioritaire de recherche Diadem (Dispositif inte\u0301gre\u0301 pour l&rsquo;acce\u0301le\u0301ration du de\u0301ploiement de mate\u0301riaux e\u0301mergents) en 2021.<\/p>\n<p>\u00ab\u00a0Les techniques d&rsquo;IA devraient permettre d&rsquo;acce\u0301le\u0301rer conside\u0301rablement la de\u0301couverte de mate\u0301riaux pour une varie\u0301te\u0301 d&rsquo;applications comme les panneaux solaires, les polyme\u0300res biosource\u0301s ou la production d&rsquo;hydroge\u0300ne \u00ab\u00a0, s&rsquo;e\u0301merveille Mario Maglione, chercheur a\u0300 l&rsquo;Institut de chimie de la matie\u0300re condense\u0301e de Bordeaux (ICMCB), qui codirige Diadem. \u00ab\u00a0Les financements e\u0301tatiques et prive\u0301s affluent \u00ab\u00a0, se re\u0301jouit Marco Saitta, directeur du groupement de recherche Intelligence artificielle en sciences des mate\u0301riaux fonde\u0301 en 2022 par le CNRS. \u00ab\u00a0Dans notre communaute\u0301, tout le monde se rend compte que l&rsquo;IA joue un ro\u0302le de plus en plus important, observe le physicien. Il est devenu inimaginable, aujourd&rsquo;hui, de lancer un projet de recherche sans inte\u0301grer ces techniques. \u00a0\u00bb<\/p>\n<p><b>Rattraper le retard de la France<\/b><\/p>\n<p>Finance\u0301 a\u0300 hauteur de 85 millions d&rsquo;euros par le plan gouvernemental France 2030, le programme Diadem entend acce\u0301le\u0301rer \u00ab\u00a0la conception et l&rsquo;arrive\u0301e sur le marche\u0301 de mate\u0301riaux plus performants et durables \u00a0\u00bb gra\u0302ce a\u0300 l&rsquo;IA et rattraper en la matie\u0300re \u00ab\u00a0le retard de la France \u00ab\u00a0, pre\u0301cise son codirecteur Mario Maglione.<\/p>\n<p>Pilote\u0301 par le CNRS et le CEA (Commissariat a\u0300 l&rsquo;e\u0301nergie atomique et aux e\u0301nergies alternatives), il de\u0301veloppe un re\u0301seau de plateformes sur tout le territoire. Avec pour ambition de combiner, de fac\u0327on inte\u0301gre\u0301e, des bases de donne\u0301es, des infrastructures d&rsquo;IA et des installations robotiques permettant de mode\u0301liser, caracte\u0301riser et synthe\u0301tiser a\u0300 haut de\u0301bit des mate\u0301riaux innovants. \u00ab\u00a0Ces e\u0301quipements seront pleinement ope\u0301rationnels en septembre 2025 \u00ab\u00a0, annonce Mario Maglione. Ils seront accessibles a\u0300 4000 chercheurs gra\u0302ce a\u0300 une trentaine de projets. Parmi les objectifs vise\u0301s: des compose\u0301s plus efficaces pour pie\u0301ger les polluants atmosphe\u0301riques, acce\u0301le\u0301rer une varie\u0301te\u0301 de re\u0301actions chimiques ou prote\u0301ger les me\u0301taux de la corrosion.<\/p>\n<p><b>Le ro\u0302le cle\u0301 des progre\u0300s de l&rsquo;IA en biologie mole\u0301culaire<\/b><\/p>\n<p>Les succe\u0300s spectaculaires de l&rsquo;IA en biochimie mole\u0301culaire ont joue\u0301 un ro\u0302le cle\u0301. Ils ont montre\u0301, de\u0300s le de\u0301but des anne\u0301es 2000, que des algorithmes d&rsquo;apprentissage automatique pouvaient pre\u0301dire de plus en plus fide\u0300lement la structure tridimensionnelle de myriades de prote\u0301ines a\u0300 partir de se\u0301quences d&rsquo;acides amine\u0301s. \u00ab\u00a0Ces re\u0301sultats ont suscite\u0301 un fort enthousiasme et des espoirs similaires a\u0300 l&rsquo;e\u0301gard d&rsquo;un domaine voisin: la chimie inorganique, et plus ge\u0301ne\u0301ralement les sciences des mate\u0301riaux \u00ab\u00a0, rele\u0300ve Mathieu Galtier, informaticien qui a travaille\u0301 pendant plus de dix ans pour la recherche biome\u0301dicale avant de cofonder au printemps 2024 Entalpic, une start-up de\u0301veloppant des outils d&rsquo;IA pour l&rsquo;industrie chimique.<\/p>\n<p>Pionniers en la matie\u0300re, les E\u0301tats-Unis avaient lance\u0301 ainsi de\u0300s 2011 le Materials Genome Initiative, ambitieux programme de recherche fe\u0301de\u0301ral visant a\u0300 re\u0301duire le temps et le cou\u0302t de fabrication de mate\u0301riaux utilise\u0301s dans des secteurs strate\u0301giques comme les semi-conducteurs. L&rsquo;IA devait faciliter l&rsquo;identification de mate\u0301riaux innovants et &#8211; par analogie avec le ge\u0301nome des organismes &#8211; leur \u00ab\u00a0fiche d&rsquo;identite\u0301\u00a0\u00bb: les atomes qu&rsquo;ils contiennent, la manie\u0300re dont ceux-ci sont organise\u0301s, les proce\u0301de\u0301s de fabrication et de mise en forme au regard des fonctionnalite\u0301s vise\u0301es, etc. \u00ab\u00a0Tous ces parame\u0300tres et e\u0301tapes engendrent toutefois une immense complexite\u0301, signale Mario Maglione. Et c&rsquo;est sans doute pour cette raison que l&rsquo;IA ne commencera a\u0300 e\u0302tre utilise\u0301e en sciences des mate\u0301riaux qu&rsquo;une dizaine d&rsquo;anne\u0301es apre\u0300s le domaine biome\u0301dical. \u00a0\u00bb<\/p>\n<p>Les promesses n&rsquo;en sont pas moins vertigineuses. Pour en prendre la mesure, il faut rappeler a\u0300 quel point l&rsquo;e\u0301laboration d&rsquo;un mate\u0301riau constitue un travail long, ingrat et fastidieux. Tout de\u0301bute parfois par l&rsquo;intuition d&rsquo;un chercheur ou une de\u0301couverte hasardeuse. Mais les scientifiques partent le plus souvent de syste\u0300mes existants qu&rsquo;ils ame\u0301liorent par petites touches, en substituant un atome par un autre ou en modifiant les proportions.<\/p>\n<p>Chaque candidat fera alors l&rsquo;objet de mode\u0301lisations complexes fonde\u0301es sur la physique quantique et ne\u0301cessitant des supercalculateurs. \u00ab\u00a0Elles permettent de simuler les interactions entre atomes, leurs agencements et la stabilite\u0301 thermodynamique du compose\u0301, pre\u0301cise Marco Saitta. Et pre\u0301dire ensuite un ensemble de proprie\u0301te\u0301s, optiques ou magne\u0301tiques par exemple, confe\u0301rant au mate\u0301riau la fonctionnalite\u0301 recherche\u0301e. \u00a0\u00bb Celui-ci sera alors synthe\u0301tise\u0301, mis en forme et analyse\u0301 par une batterie d&rsquo;instruments. Mais il faudra souvent revenir a\u0300 la case de\u0301part, ta\u0302tonner et ajuster de nombreux parame\u0300tres pour obtenir un re\u0301sultat probant.<\/p>\n<p><b> L&rsquo;IA pourrait acce\u0301le\u0301rer cinq fois le rythme des de\u0301couvertes<\/b><\/p>\n<p>Les algorithmes d&rsquo;apprentissage proce\u0300dent aussi par essais et erreurs. Mais de manie\u0300re extre\u0302mement rapide, non biaise\u0301e et syste\u0301matique. On peut demander a\u0300 une IA, par exemple, de tester dans un alliage de cuivre, de fer, de titane et d&rsquo;aluminium toutes les combinaisons possibles &#8211; de 0 a\u0300 100 % pour chacun des atomes. Ou e\u0301prouver toute une famille d&rsquo;e\u0301le\u0301ments comme les terres rares ou les alcalino-terreux.<\/p>\n<p>\u00ab\u00a0Il faudra certes ge\u0301ne\u0301rer d&rsquo;abord des bases de donne\u0301es spe\u0301cifiques, afin que les algorithmes apprennent les lois re\u0301gissant la structure et la stabilite\u0301 d&rsquo;une classe de mate\u0301riaux \u00ab\u00a0, indique Marco Saitta. Mais ils pourront ensuite les extrapoler et se passer de l&rsquo;e\u0301tape tre\u0300s longue du calcul quantique pour pre\u0301dire l&rsquo;architecture d&rsquo;un nombre faramineux de substances. Il en va de me\u0302me pour les proprie\u0301te\u0301s fonctionnelles, e\u0301tablies sur d&rsquo;autres jeux de donne\u0301es. \u00ab\u00a0Ce qui est remarquable c&rsquo;est que diffe\u0301rents types d&rsquo;algorithmes pourront fonctionner en tandem, souligne Mathieu Galtier. Les mode\u0300les pre\u0301dictifs serviront en quelque sorte de lampes torches, d&rsquo;oracles, a\u0300 des mode\u0300les dits ge\u0301ne\u0301ratifs programme\u0301s pour sugge\u0301rer et se\u0301lectionner des structures selon certains crite\u0300res, comme la capacite\u0301 a\u0300 activer une re\u0301action chimique par exemple. \u00a0\u00bb Ils exploreront ainsi, de fac\u0327on autonome et ite\u0301rative, de gigantesques espaces de configurations.<\/p>\n<p>En juillet 2024, une IA de Microsoft a identifie\u0301 de cette manie\u0300re un nouvel e\u0301lectrolyte solide qui permettrait aux batteries e\u0301lectriques de consommer 70 % en moins de lithium &#8211; e\u0301le\u0301ment dont le cou\u0302t financier et environnemental est conside\u0301rable. Ses algorithmes ont crible\u0301 pour cela 32 millions de compose\u0301s potentiels avant de les re\u0301duire &#8211; en seulement 80 heures &#8211; a\u0300 500.000, puis 800, puis 150, puis 23&#8230; et proposer finalement un assemblage de lithium, de sodium, d&rsquo;yttrium et de chlore.<\/p>\n<p>Ce prototype, qui fait actuellement l&rsquo;objet d&rsquo;une se\u0301rie de tests, \u00ab\u00a0pourrait ne pas fonctionner a\u0300 large e\u0301chelle \u00ab\u00a0, pre\u0301vient Microsoft. Car les proprie\u0301te\u0301s d&rsquo;un mate\u0301riau, aussi exceptionnelles soient-elles, ne garantissent pas une exploitation industrielle. Quantite\u0301 de facteurs doivent e\u0302tre pris en compte, comme les conditions de fabrication, la compe\u0301titivite\u0301, la rarete\u0301 (ou criticite\u0301) des matie\u0300res premie\u0300res ou la compatibilite\u0301 avec d&rsquo;autres substances utilise\u0301es dans la technologie cible\u0301e. \u00ab\u00a0Les mate\u0301riaux conc\u0327us par Google DeepMind et l&rsquo;A-Lab pre\u0301sentent ainsi diffe\u0301rents types de proble\u0300mes que les spe\u0301cialistes des batteries au lithium ont imme\u0301diatement releve\u0301s \u00ab\u00a0, explique Mario Maglione.<\/p>\n<p>L&rsquo;expe\u0301rience et le regard critique des chercheurs demeurent ainsi essentiels: un peu comme un radiologue utilisant un tas de machines et d&rsquo;images mais qui pose lui-me\u0302me le diagnostic final ! Il n&rsquo;en demeure pas moins qu&rsquo;une IA, en explorant un nombre incommensurable de possibilite\u0301s, pourra indiquer aux scientifiques \u00ab\u00a0des pistes et zones de composition restreintes qu&rsquo;ils n&rsquo;auraient pas trouve\u0301es spontane\u0301ment, comme des relations non e\u0301videntes entre des structures atomiques et des proprie\u0301te\u0301s d&rsquo;inte\u0301re\u0302t \u00ab\u00a0, pose Mathieu Galtier.<\/p>\n<p>Finalement, l&rsquo;IA pourrait acce\u0301le\u0301rer \u00ab\u00a0jusqu&rsquo;a\u0300 cinq fois le rythme des de\u0301couvertes \u00ab\u00a0, estime Mario Maglione, et condenser ainsi en cinq ans ce qui en aurait ne\u0301cessite\u0301 vingt-cinq par les me\u0301thodes habituelles. \u00ab\u00a0Un espoir majeur, insiste l&rsquo;expert. Car au regard des transitions actuelles, notamment e\u0301nerge\u0301tiques et environnementales, nous savons que nous n&rsquo;avons pas des de\u0301cennies devant nous. \u00ab\u00a0.<\/p>\n<p><strong>Pour plus d&rsquo;informations et d&rsquo;analyses sur la <span style=\"color: #ff6600\">C\u00f4te d&rsquo;Ivoire<\/span>, suivez <span style=\"color: #ff6600\">Africa-Press<span style=\"color: #ff6600\"><\/span><\/strong><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Africa-Press &#8211; C\u00f4te d&rsquo;Ivoire. Dans un coin de la salle, un bras articule\u0301 collecte, pe\u0300se et me\u0301lange un ensemble d&rsquo;ingre\u0301dients parmi 200 substances chimiques disponibles, comme du carbonate de lithium et des oxydes me\u0301talliques contenant du cuivre, du fer, du nickel ou du mangane\u0300se. 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