Google DeepMind, plus de 2 millions de nouveaux matériaux découverts grâce à l’IA
Les chercheurs de Google DeepMind ont découvert 2,2 millions de structures cristallines qui ouvrent la voie à des avancées potentielles dans des domaines allant des énergies renouvelables à l’informatique avancée, démontrant ainsi la puissance de l’intelligence artificielle dans la découverte de nouveaux matériaux.
L’énorme nombre de combinaisons théoriquement stables, bien que non encore testées, identifiées grâce à un outil d’intelligence artificielle que les chercheurs de DeepMind ont nommé Gnome (Graph Networks for Materials Exploration), est plus de 45 fois supérieur au nombre de substances de ce type découvertes dans toute l’histoire de la science. C’est ce qu’a révélé un article publié le 29 novembre dans Nature.
Avec l’apprentissage automatique GNoME, vous pouvez trouver des substances équivalentes à 800 ans de connaissances
Les chercheurs ont l’intention de mettre 381 000 des structures les plus prometteuses à la disposition de leurs collègues scientifiques pour construire et tester leur faisabilité. dans des domaines allant des cellules solaires aux supraconducteurs. L’initiative met en évidence comment l’utilisation de l’intelligence artificielle peut raccourcir des années d’expérimentation et potentiellement fournir de meilleurs produits et processus.
« Pour moi, la science des matériaux est essentiellement le point où la pensée abstraite rencontre l’univers physique », a-t-il déclaré. Ekin Dogus Cubuk, co-auteur de l’article. « Il est difficile d’imaginer une technologie qui ne puisse pas s’améliorer grâce à l’utilisation de meilleurs matériaux. » Les chercheurs ont entrepris de trouver de nouveaux cristaux à ajouter aux 48 000 qu’ils estimaient avoir identifiés précédemment.
Les substances connues vont de celles connues depuis des millénaires, comme le bronze et le fer, à des découvertes beaucoup plus récentes. L’équipe DeepMind a identifié les nouveaux matériaux en utilisant l’apprentissage automatique pour générer d’abord des structures candidates, puis évaluer leur stabilité probable.. Selon les estimations de DeepMind, le nombre de substances trouvées est équivalent à près de 800 ans de connaissances acquises expérimentalement, basées sur les 28 000 matériaux stables découverts au cours de la dernière décennie.
« Des puces électroniques aux batteries et au photovoltaïque, la découverte de cristaux inorganiques a été entravée par des approches coûteuses d’essais et d’erreurs », lit-on dans l’article publié dans Nature. « Notre travail représente une expansion d’un ordre de grandeur des matériaux stables connus de l’humanité. » Deux applications potentielles des nouveaux composés incluent l’invention de matériaux en couches polyvalents et le développement de l’informatique neuromorphique, qui utilise des puces pour refléter le fonctionnement du cerveau humain, a déclaré Cubuk.
Le A-lab a déjà utilisé les résultats pour créer de nouveaux matériaux
Des chercheurs de l’Université de Californie à Berkeley et du Lawrence Berkeley National Laboratory ont déjà utilisé ces résultats dans le cadre d’efforts expérimentaux visant à créer de nouveaux matériaux, selon un autre article publié dans Nature. L’équipe a utilisé le calcul, les données historiques et l’apprentissage automatique pour guider un laboratoire autonome, connu sous le nom d’A-lab, afin de créer 41 nouveaux composés sur une liste de 58, avec un taux de réussite de plus de 70 %. Le taux de réussite élevé est surprenant et pourrait être encore amélioré, a déclaré Gerbrand Ceder, co-auteur de l’ouvrage et professeur à l’université. La clé des améliorations a été de combiner les techniques d’IA avec des sources existantes, telles qu’un vaste ensemble de données sur les réactions de synthèse passées, a-t-il ajouté.

« Bien que la robotique du A-lab soit intéressante, la véritable innovation réside dans l’intégration de diverses sources de connaissances et de données avec le A-lab pour guider intelligemment la synthèse », a-t-il déclaré. Les techniques décrites dans les deux articles de Nature nous permettraient d’identifier de nouveaux matériaux « avec la rapidité nécessaire pour faire face aux grands défis mondiaux », a déclaré Bilge Yildiz, professeur au Massachusetts Institute of Technology qui n’a participé à aucune des deux recherches.
« Cette vaste base de données de cristaux inorganiques devrait regorger de « joyaux » non découverts pour faire progresser les solutions aux défis environnementaux et énergétiques propres », a déclaré Yildiz, qui travaille dans les départements de science et d’ingénierie des matériaux et d’ingénierie nucléaire du MIT. Ces articles représentent une nouvelle « avancée très excitante » dans la quête visant à « obtenir des matériaux à des vitesses dépassant de loin les approches de synthèse empirique traditionnelles », a ajouté Yildiz.