Que se passe-t-il lorsque l’intelligence artificielle rencontre le monde de la recherche ? C’est simple : des laboratoires comme A-Lab sont nés. Des hubs qui promettent de changer la façon dont nous étudions et découvrons de nouveaux matériaux.
Yan Zeng, un scientifique à la tête de l'A-Lab du Lawrence Berkeley National Laboratory, a déclaré que l'objectif était d'utiliser l'intelligence artificielle pour découvrir les matériaux du futur. A-aLab, en effet, est conçu pour devenir un modèle pour les laboratoires qui exploitent au maximum le potentiel des robots et de l’IA dans un cycle de recherche entièrement automatisé et accéléré.
Un tourbillon vertueux
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 pourquoi des laboratoires comme l’A-Lab entreront en jeu, capables de traiter jusqu’à 100 fois plus d’échantillons qu’un chercheur humain.
L'objectif est de trouver des matériaux utiles pour des domaines tels que les cellules solaires, les piles à combustible, la thermoélectrique et d'autres technologies d'énergie propre. À partir 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 l'A-Lab, le processus de synthèse de matériaux il est géré par une flotte de robots travaillant en parfaite synchronicité. Un exemple? Après avoir sélectionné le matériau cible, le premier robot pèse et mélange différentes combinaisons d'ingrédients, appelés précurseurs. Parmi eux, les 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 la matière produite et la réduit en une poudre fine. Enfin, un quatrième robot (ou bras robotisé) transfère les échantillons vers des dispositifs d'analyse : par exemple un Diffractomètre à rayons X et un microscope électronique automatisé. Les outils 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 nous permettra de faire face à un environnement de recherche en constante évolution. Une énorme différence par rapport aux processus d’automatisation traditionnels utilisés dans l’industrie.
L'ensemble du système est conçu comme une « boucle fermée », où les décisions sont prises sans intervention humaine, permettant aux chercheurs de consacrer plus de temps à la conception d'expériences, à l'analyse des résultats et des applications pratiques possibles.
Une nouvelle ère
Gerd Cèdre, chercheur principal de l'A-Lab, affirme que les nouveaux laboratoires autonomes représenteront un tournant dans la recherche sur les matériaux, brisant le cycle lent et coûteux qui caractérise le secteur depuis 70 ans.
L'A-Lab n'est que l'ancêtre d'une méthode qui utilise des poudres inorganiques comme ingrédients de départ, une tâche plus complexe que l'automatisation de processus à base de liquides. L’avantage réside toutefois dans la possibilité de produire de plus grandes quantités de matériaux et d’explorer une grande variété de substances.
Les chercheurs continueront d'optimiser le système et d'ajouter de nouvelles fonctionnalités, telles que des robots pour le réapprovisionnement en matériaux et des outils supplémentaires pour analyser les échantillons.
Nous n'en sommes qu'au début : après une longue planification, les recherches sur les premiers matériaux ont débuté en février 2023. Pour paraphraser Shakespeare, « l'avenir est fait des mêmes matériaux qui sortiront de ces laboratoires ».
