Que se passe-t-il lorsque l’intelligence artificielle rencontre le monde de la recherche ? C’est simple : des laboratoires comme A-Lab voient le jour. Des hubs qui promettent de changer la façon dont nous étudions et découvrons de nouveaux matériaux.
Yan Zeng, scientifique à la tête d’A-Lab au Lawrence Berkeley National Laboratory, a déclaré que l’objectif est d’utiliser l’intelligence artificielle pour découvrir les matériaux du futur. En effet, A-Lab est conçu pour devenir un modèle de laboratoires exploitant au mieux les capacités des robots et de l’IA dans un cycle de recherche entièrement automatisé et accéléré.
Une turbine virtuose
Le principal problème dans la recherche de nouveaux matériaux est le temps nécessaire pour passer de la prédiction théorique à la vérification expérimentale.
C’est là qu’interviennent des laboratoires tels que A-Lab, capables de traiter jusqu’à 100 fois plus d’échantillons qu’un chercheur humain.
L’objectif est de trouver des matériaux utiles pour des secteurs tels que les cellules solaires, les piles à combustible, le secteur thermoélectrique et autres technologies pour les énergies propres. À commencer par de nouveaux matériaux pour les batteries et le stockage d’énergie.
Dans les laboratoires du futur, une chorégraphie de robots au service de la science
Dans A-Lab, le processus de synthèse des matériaux est géré par une flotte de robots travaillant en parfaite synchronie. Un exemple ? Après avoir sélectionné le matériau cible, le premier robot pèse et mélange différentes combinaisons d’ingrédients, appelés précurseurs. Parmi eux, des oxydes métalliques tels que le lithium, le fer, le cuivre, le manganèse et le nickel.
Le deuxième robot se charge de charger les échantillons dans les fours. Le troisième extrait le matériau produit et le réduit en poudre fine. Enfin, un quatrième robot (ou bras robotique) transfère les échantillons dans les dispositifs d’analyse : par exemple, un diffractomètre à rayons X et un microscope électronique automatisé. Les instruments envoient les résultats au système d’intelligence artificielle, qui guide le cycle de recherche et l’adapte en fonction des nouvelles informations obtenues.
Cette configuration adaptative dans les laboratoires du futur permettra de faire face à un environnement de recherche en évolution constante. Une énorme différence par rapport aux processus d’automatisation traditionnels utilisés dans l’industrie.
L’ensemble du système est conçu comme un « cycle fermé », où les décisions sont prises sans intervention humaine, permettant aux chercheurs de consacrer plus de temps à la conception des expériences, à l’analyse des résultats et aux applications pratiques possibles.
Une nouvelle ère
Gerd Ceder, chercheur principal d’A-Lab, affirme que les nouveaux laboratoires autonomes représenteront une percée dans la recherche sur les matériaux, en brisant le cycle lent et coûteux qui a caractérisé le secteur au cours des 70 dernières années.
A-Lab n’est que le premier exemple d’une méthode utilisant des poudres inorganiques comme ingrédients de base, une tâche plus complexe que l’automatisation des processus basés sur des liquides. L’avantage, cependant, est la possibilité de produire des quantités plus importantes de matériaux et d’explorer une grande variété de substances.
Les chercheurs continueront à optimiser le système et à ajouter de nouvelles fonctionnalités, telles que des robots pour l’approvisionnement en matériaux et des outils supplémentaires pour l’analyse des échantillons.
Nous en sommes seulement aux prémices : après une longue phase de conception, la recherche sur les premiers matériaux a commencé en février 2023. Pour paraphraser Shakespeare, « l’avenir est fait des mêmes matériaux qui sortiront de ces laboratoires ».
