Soi

Cet article a été initialement publié sur theguardian.com dans le cadre de l'Université de Toronto et de Guardian Labs. Campagne Demandez à Toronto.

Dirigé par le ProfAlan Aspuru-Guzik , le Consortium d'accélération de l'Université de Toronto a un plan ambitieux : réduire considérablement le temps nécessaire pour passer d'une enquête scientifique à une application prête à l'emploi en employant les dernières approches en matière d'automatisation. L'Acceleration Consortium est une initiative stratégique institutionnelle de l'Université de Toronto qui conçoit et construit des laboratoires autonomes, une technologie émergente qui utilise l'intelligence artificielle (IA) et la robotique pour modifier radicalement le calendrier et les coûts de développement de matériaux avancés. Un processus de découverte qui prendrait en moyenne 20 ans et 100 millions de dollars, par exemple, peut être réduit à un an et 1 million de dollars seulement.

Professeur Alán Aspuru-Guzik « Nous grandissons très rapidement. » Photographie : Chris Sorensen

Ceci est obtenu en partie grâce à la capacité du laboratoire autonome à inverser le processus de découverte scientifique habituel. Au lieu que les chercheurs passent des heures incalculables à effectuer des expériences fastidieuses par essais et erreurs, les technologies de laboratoire autonomes permettent aux scientifiques de prédéfinir les propriétés souhaitées d'un matériau, laissant le laboratoire travailler de manière autonome - en utilisant la modélisation informatique pour prédire quelles combinaisons moléculaires conviendront le mieux. une application particulière. Un laboratoire robotique utilise ensuite ces prédictions pour synthétiser et tester de manière autonome les propriétés souhaitées. Ces données sont ensuite réinjectées dans le système d’IA, afin qu’il puisse tirer les leçons des résultats pour générer une nouvelle et meilleure liste de candidats. Après des séries de prédictions, de synthèses et de tests, un gagnant émerge.

Un certain nombre d’initiatives de recherche à l’Université de Toronto utilisent cette approche de laboratoire « autonome » pour faire progresser des technologies indispensables visant à résoudre les problèmes du présent et à anticiper les problèmes de l’avenir. Parmi ceux-ci, deux projets visant à produire une gamme de matériaux avancés promettent des avantages révolutionnaires pour l’industrie et le consommateur…

Professeur Alán Aspuru-Guzik « Nous grandissons très rapidement. » Photographie : Chris Sorensen

« La corrosion est omniprésente, et son atténuation et sa réparation coûtent aux contribuables canadiens 38 milliards de dollars par an », déclare le professeurJason Hattrick-Simpers , qui dirige le projet Built-to-Last, utilise l'IA pour trouver des combinaisons innovantes d'alliages résistants à la corrosion. « Le coût humain [de la corrosion] est encore plus élevé : les problèmes de plomb à Flint, dans le Michigan, étaient liés à la corrosion des canalisations en plomb, et il est presque certain que la corrosion a contribué à l'effondrement du Surfside Condominium [à Miami] ».

Le projet recherche de nouveaux « matériaux à haute entropie », c'est-à-dire des alliages composés de nombreux éléments. Pour mettre cela en contexte, considérons que le bronze, le premier alliage jamais créé, est composé de seulement deux éléments : le cuivre et l’étain. Compte tenu du grand nombre de combinaisons possibles de métaux et d’éléments, il existe potentiellement des milliards d’alliages non découverts. Il serait impossible de tester ces combinaisons une par une pour trier celles dont les propriétés pourraient être mises en œuvre et celles qui ne le seraient pas. Les heures de travail humain nécessaires n’existent tout simplement pas. Mais ce n’est plus le cas une fois que le processus est renforcé par l’intelligence artificielle (IA).

Je m'intéresse aux matériaux destinés à l'économie verte », déclare Hattrick-Simpers. « Une application potentielle des alliages résistants à la corrosion réside dans des contacts électriques plus robustes : nos téléphones, ordinateurs portables et même nos véhicules doivent être rechargés chaque nuit, mais les connexions électriques ne sont pas exactement conservées dans un environnement vierge ni traitées avec douceur », dit-il. .

« Pourtant, nous voulons savoir qu’à la fin de la nuit, lorsque nous brancherons le véhicule électrique que nous venons de recouvrir de sel ou de boue dans le connecteur que nous avons laissé dans notre garage humide, notre batterie se chargera avec la même efficacité que lorsque nous l’avons achetée. Malheureusement, même le processus de branchement de la voiture dégrade les connexions électriques. Imaginez par quoi doivent passer les connexions électriques d’une éolienne, pire encore si elle se trouve à proximité de l’eau salée.