Jonathan Bean, CEO & Co-Founder of Materials Nexus – Συνέντευξη Σειράς

Ο Jonathan Bean είναι ο CEO & Co-Founder της Materials Nexus. Με背景 σε θεωρητική και πρακτική μηχανική πλευρά της επιστήμης των υλικών, ο Jonathan ήταν γρήγορος να αναγνωρίσει την ευκαιρία για μια νέα πλατφόρμα μοντελοποίησης υλικών. Ενώ ήταν ερευνητής στο Πανεπιστήμιο του Κέιμπριτζ, ίδρυσε την Materials Nexus για να επιταχύνει την υιοθέτηση νέων υλικών για την αντιμετώπιση της κλιματικής κρίσης.

Η διδακτορική έρευνα του Jonathan στο Πανεπιστήμιο του Γιορκ ήταν για προηγμένα μοντέλα για πολυκρυσταλλικά υλικά.

Παράλληλα με τον ρόλο του στην Materials Nexus, ο Jonathan είναι μέντορας στο Global Talent Mentoring και στο Leaders in Innovation Fellowships του Royal Academy of Engineering. Διδάσκει επίσης Επιστήμη Υλικών για Μηχανικούς στο Trinity College, Κέιμπριτζ και είναι Επισκέπτης Fellow στο London South Bank University.

Materials Nexus είναι μια εταιρεία που χρησιμοποιεί τον AI για να δημιουργήσει υλικά ανώτερης ποιότητας πιο γρήγορα από ποτέ.

Μπορείτε να μοιραστείτε την ιστορία πίσω από την ίδρυση της Materials Nexus; Τι σας ενέπνευσε να δημιουργήσετε την εταιρεία και να εστιάσετε στην AI-κίνητη ανακάλυψη υλικών;

Τελικά, το όριο του τι μπορεί να χτιστεί είναι τα υλικά που χρησιμοποιούνται για την κατασκευή του· αυτό ήταν η мотивασία μου για να σπουδάσω την επιστήμη των υλικών. Κατά τη διάρκεια της θητείας μου στο Πανεπιστήμιο του Κέιμπριτζ, εργαζόμενος με τον συνιδρυτή μου Robert Forrest, η επιθυμία να κάνουμε την έρευνά μας να προχωρήσει πιο γρήγορα μας έδωσε την έμπνευση για την ανάπτυξη αλγορίθμων μηχανικής μάθησης. Αυτό έγινε η βάση της τεχνολογίας της Materials Nexus.

Ήταν σαφές ότι αυτή η έρευνα θα μπορούσε να έχει θετική επίδραση στον κόσμο και η υιοθέτησή της χρειαζόταν να επιταχυνθεί. Με τον ίδιο τρόπο, η απόδοση των προϊόντων περιορίζεται από τα υλικά, όπως και η πρόοδος μας προς το μηδέν. Αυτό ήταν που μας ενέπνευσε να ιδρύσουμε την επιχείρηση.

Μια κινητήρια δύναμη για εμάς ως εταιρεία είναι να βελτιώσουμε την κατάσταση του κόσμου, περιβαλλοντικά, γεωπολιτικά και ηθικά. Ο στόχος μας είναι να επαναφέρουμε την βιομηχανία των υλικών με τη σχεδίαση καινοτόμων υλικών που ανταποκρίνονται στις αυξανόμενες απαιτήσεις για βιωσιμότητα και απόδοση.

Μπορείτε να εξηγήσετε πώς ο AI μεταμορφώνει τη διαδικασία ανακάλυψης υλικών, ιδιαίτερα στον контέκστη της Materials Nexus;

Με τον ίδιο τρόπο που ο AI επηρέασε τη διαδικασία ανακάλυψης φαρμάκων, είναι επίσης θεμελιωδώς αλλαγμένος η ανακάλυψη υλικών· μετατρέποντας μια διαδικασία που βασίζεται συνήθως σε δοκιμές και λάθη σε μια διαδικασία σχεδιασμού με πρόθεση. Αλλά αντίθετα με την έρευνα φαρμάκων, υπάρχει η πρόσθετη复雑ность και ένας ευρύτερος χώρος αναζήτησης σε όλη τη περιοδική πίνακα. Στην Materials Nexus, εξετάζουμε όλο το μήκος, από το κβαντικό επίπεδο έως το βulk – αυτό σημαίνει ότι δεν χρησιμοποιούμε μόνο τη κβαντική μηχανική για την πρόβλεψη σύνθεσης, αλλά και μοντελοποιούμε τεχνικές επεξεργασίας και σύνθεσης. Αυτό μας επιτρέπει να αναγνωρίσουμε όχι μόνο, αλλά και να παράγουμε φυσικά υλικά υψηλής απόδοσης, ακριβώς, σε χρόνο μηνών αντί για δεκαετίες, επιταχύνοντας σημαντικά τη διαδικασία έρευνας και ανάπτυξης.

Ποια είναι τα βασικά οφέλη της χρήσης του AI έναντι των παραδοσιακών μεθόδων δοκιμών και λαθών στην ανάπτυξη νέων υλικών;

Η χρήση του AI για την ανακάλυψη υλικών προσφέρει πολλά οφέλη· ταχύτητα, οικονομική αποδοτικότητα και βιωσιμότητα είναι τα κύρια. Η πλατφόρμα μας που βασίζεται στον AI μπορεί να αναλύσει τεράστιους συνόλους δεδομένων και να προβλέψει με ακρίβεια ιδιότητες υλικών, όλα αυτά πριν από την είσοδο σε ένα εργαστήριο, καθιστώντας τη διαδικασία οικονομικά αποδοτική και λιγότερο σπατάλη, καθώς ελαχιστοποιεί την ανάγκη για ακριβές και πόρων-εντατικές πειράματα. Αυτό επίσης σημαίνει ότι οι διαδικασίες που συνήθως διαρκούν ημέρες σε ένα εργαστήριο θα μπορούσαν να γίνουν σε ώρες στην πλατφόρμα μας.

Τι ρόλο παίζουν ο AI και η μηχανική μάθηση στη μείωση του περιβαλλοντικού αντικτύπου της παραγωγής υλικών;

Η αξιοποίηση του AI και της μηχανικής μάθησης ανοίγει ένα τεράστιο νέο σύνολο ευκαιριών για την ανακάλυψη υλικών. Στον τομέα της παραγωγής, η επίδραση είναι διπλή· πρώτον, η στοιχειακή σύνθεση των υλικών και δεύτερον, οι συνθήκες επεξεργασίας. Η ανακάλυψη υλικών με τον AI μπορεί να αποκλείσει συγκεκριμένα στοιχεία που έχουν υψηλό περιβαλλοντικό κόστος (π.χ. σπάνια γαία) ή να μειώσει το ποσοστό τους. Μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για να εξετάσει τις μεθόδους επεξεργασίας (π.χ. θερμοκρασία, πίεση ή ακόμη και καθαρότητα ορυκτών) που απαιτούνται για την παραγωγή του υλικού και να αναγνωρίσει μεθόδους χαμηλής ενέργειας. Αυτά τα δύο аспектια possono να έχουν σημαντική επίδραση στις πρωταρχικές εκπομπές της παραγωγής υλικών. Ωστόσο, είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι η περιβαλλοντική επίδραση υπερβαίνει την παραγωγή μόνο. Η εφαρμογή ανώτερων υλικών, τόσο υψηλής απόδοσης όσο και φθηνότερων, μπορεί να έχει μια τεράστια θετική δευτερεύουσα περιβαλλοντική επίδραση, καθιστώντας τις βιώσιμες τεχνολογίες πιο προσιτές (π.χ. φθηνότερα ηλεκτρικά οχήματα), πιο αποτελεσματικές (π.χ. καλύτερα μικροτσίπ για τον AI) και λιγότερο τοξικές στην απόρριψη τους (π.χ. αντικαθιστώντας τους υδροφθοράνθρακες).

Πώς η Materials Nexus κατόρθωσε να δημιουργήσει ένα σπάνια γαία-ελεύθερο μαγνήτη σε μόλις τρεις μήνες, και ποίες είναι οι επιπτώσεις αυτής της ανακάλυψης;

Η πλατφόρμα μας ήταν σε θέση να αναλύσει πάνω από 100 εκατομμύρια πιθανές συνθέσεις σπάνια γαία-ελεύθερων μαγνητών πριν από την είσοδο σε ένα εργαστήριο. Αυτό σημαίνει ότι όταν προχωρήσαμε στο στάδιο της σύνθεσης, ήδη είχαμε μια ακριβή πρόβλεψη της σύνθεσης και των ιδιοτήτων της.

Οι επιπτώσεις του μαγνήτη είναι σημαντικές· η ανακάλυψη αυτή υπερβαίνει την ανακάλυψη ενός đơnικού υλικού και σηματοδοτεί τη μεταμόρφωση αιώνων παλαιών διαδικασιών σχεδιασμού υλικών. Όσο η πλατφόρμα μας γίνεται πιο ανεπτυγμένη και έξυπνη, θα είμαστε σε θέση να προβλέψουμε συνθέσεις ακόμη πιο γρήγορα και σε πολλαπλά υλικά. Με 10¹⁰⁰ συνθέσεις στοιχείων στο περιοδικό πίνακα, οι δυνατότητες είναι απεριόριστες.

Μπορεί ο AI να αντικαταστήσει τα σπάνια γαία μέταλλα σε άλλες εφαρμογές πέρα από τους μαγνήτες;

Η ανακάλυψη υλικών με τον AI έχει το δυναμικό να αναγνωρίσει και να αναπτύξει εναλλακτικά υλικά για eine τεράστια ποικιλία εφαρμογών πέρα από τους μαγνήτες. Σε αυτή την περίπτωση, ο στόχος ήταν να βρεθεί μια εναλλακτική σύνθεση μαγνήτη που αφαιρεί τα σπάνια γαία στοιχεία, αλλά οι αλγόριθμοι αναζήτησης μας είναι κατασκευασμένοι να εφαρμοστούν σε οποιαδήποτε κατηγορία υλικών. Αυτό σημαίνει ότι κατασκευάζουμε μια παγκόσμια πλατφόρμα σχεδιασμού υλικών.

Πώς η συνεργασία μεταξύ της Materials Nexus, του Henry Royce Institute και του Πανεπιστημίου του Σέφιλντ ενισχύει την ανάπτυξη νέων υλικών;

Οι συνεργασίες μας με στρατηγικούς партνέρες σε ολόκληρο το οικοσύστημα καινοτομίας του Ηνωμένου Βασιλείου, όπως το Henry Royce Institute και το Πανεπιστήμιο του Σέφιλντ, μας παρέχουν πρόσβαση σε παγκόσμια κλάση εγκαταστάσεων και εμπειρογνωμοσύνη σε εξειδικευμένες περιοχές της επιστήμης των υλικών. Αυτές οι партνέρες μας επιτρέπουν να επιταχύνουμε τη σύνθεση και τον έλεγχο των προβλέψεών μας.

Ποια άλλα τομείς θα μπορούσαν να επωφεληθούν από την AI-κίνητη ανακάλυψη υλικών, και πώς;

Η ανακάλυψη υλικών με τον AI μπορεί να επηρεάσει κάθε κατηγορία υλικών. Στην Materials Nexus, εστιάζουμε σε υλικά που θεωρούνται τα πιο δύσκολα και ακριβά να προχωρήσουν και να βελτιωθούν, καθώς έχουν τη μεγαλύτερη θετική επίδραση. Κάθε βιομηχανία θα επηρεαστεί· ενέργεια, αεροπορία, υπερυπολογιστές, μεταφορές, για να αναφέρω quelques. Για παράδειγμα, στον τομέα της ενέργειας, ο AI μπορεί να βοηθήσει στην ανάπτυξη πιο αποτελεσματικών και βιώσιμων υλικών για μπαταρίες και φωτοβολταϊκά. Στους υπερυπολογιστές, μπορεί να οδηγήσει στη δημιουργία νέων ημιαγωγών που βελτιώνουν την αποθήκευση και την επεξεργασία δεδομένων. Ενεργοποιώντας την ταχεία ανάπτυξη υλικών υψηλής απόδοσης, ο AI μπορεί να οδηγήσει την καινοτομία και τη βιωσιμότητα σε几乎 όλες τις βιομηχανίες.

Τι μελλοντικές προόδους στον AI για την επιστήμη των υλικών μπορούμε να περιμένουμε, και πώς θα επηρεάσουν τις διάφορες βιομηχανίες;

Η δουλειά μας θα συνεχίσει να ωθεί τα όρια του τι είναι δυνατό και είμαστε αφοσιωμένοι στο να σπάσουμε αυτά τα εμπόδια. Υλικά ανώτερης ποιότητας σημαίνουν ανώτερη καινοτομία για να ανταποκριθούμε στις απαιτήσεις των μελλοντικών προκλήσεων. Το μέλλον είναι περιορισμένο μόνο από τη φαντασία μας.

Ευχαριστούμε για τη μεγάλη συνέντευξη, οι αναγνώστες που επιθυμούν να μάθουν περισσότερα μπορούν να επισκεφθούν Materials Nexus.