DeepMind de Google a découvert 2,2 millions de structures cristallines en science des matériaux

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, et démontrent la puissance de l’intelligence artificielle pour découvrir de nouveaux matériaux.

L’ensemble des combinaisons théoriquement stables, mais non réalisées expérimentalement, identifiées à l’aide d’un outil d’intelligence artificielle connu sous le nom de GNoME est plus de 45 fois plus grand que le nombre de telles substances découvertes dans l’histoire de la science, selon un article publié mercredi dans la revue Nature. .

Les chercheurs prévoient de mettre 381 000 de ces structures prometteuses à la disposition de leurs collègues scientifiques afin de fabriquer et tester leur viabilité dans des domaines allant des cellules solaires aux supraconducteurs. Ce projet souligne comment l’exploitation de l’intelligence artificielle peut réduire des années de greffe expérimentale et potentiellement fournir des produits et des processus améliorés.

« Pour moi, la science des matériaux est essentiellement le point où la pensée abstraite rencontre l’univers physique », a déclaré Ekin Dogus Coppock, co-auteur de l’étude. « Il est difficile d’imaginer une technologie qui ne puisse être améliorée avec de meilleurs matériaux. »

Les chercheurs ont entrepris de découvrir de nouveaux cristaux pour les ajouter aux 48 000 précédemment identifiés. Les matériaux connus vont de ceux connus depuis des milliers d’années, comme le bronze et le fer, à des découvertes beaucoup plus récentes.

L’équipe DeepMind a identifié de nouveaux matériaux en utilisant l’apprentissage automatique pour créer d’abord des structures candidates, puis mesurer leur stabilité potentielle. Le nombre de substances trouvées équivaut à près de 800 ans de connaissances acquises expérimentalement, estime DeepMind, sur la base de 28 000 substances stables découvertes au cours de la dernière décennie.

« Des puces électroniques aux batteries et au photovoltaïque, la découverte de cristaux inorganiques a été entravée par des méthodes d’essais et d’erreurs coûteuses », indique l’article de Nature. « Notre travail représente une énorme expansion des matériaux stables connus de l’humanité. »

Coppock a déclaré que deux applications potentielles de ces nouveaux composés sont l’invention de matériaux multicouches et le développement de l’informatique neuronale, qui utilise des puces pour refléter le fonctionnement du cerveau humain.

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 mercredi dans la revue Nature.

L’équipe a utilisé des algorithmes, des données historiques et l’apprentissage automatique pour guider un laboratoire indépendant, connu sous le nom d’A-lab, dans la création de 41 nouveaux composés à partir d’une liste cible de 58 composés, soit un taux de réussite de plus de 70 %.

Gerbrand Seder, co-auteur de l’étude et professeur à l’université, a déclaré que le taux de réussite élevé était surprenant et pourrait être encore amélioré. La clé des améliorations, a-t-il ajouté, réside dans la manière dont les techniques d’IA peuvent être combinées avec des sources existantes telles qu’un vaste ensemble de données provenant de réactions de synthèse précédentes.

« Même si les robots du laboratoire A sont formidables, la véritable innovation consiste à intégrer différentes sources de connaissances et de données au laboratoire A afin de piloter intelligemment le processus de synthèse », a-t-il déclaré.

Bilge Yildiz, professeur au MIT qui n’a participé à aucune des deux recherches, a déclaré que les techniques décrites dans les deux articles de Nature permettront d’identifier de nouveaux matériaux « aux vitesses nécessaires pour relever les grands défis auxquels le monde est confronté ».

« Cette base de données croissante de cristaux inorganiques devrait regorger de « joyaux » à découvrir, afin de faire progresser les solutions aux défis liés à l’énergie propre et à l’environnement », a déclaré Yildiz, qui travaille dans les départements de science et d’ingénierie des matériaux et de science et d’ingénierie nucléaires du MIT. .

Elle a ajouté que ces articles représentent une autre « avancée très excitante » dans la quête visant à obtenir « des matériaux à des vitesses bien supérieures aux approches de synthèse expérimentale traditionnelles ».

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