Джонатан Бін, CEO та співзасновник Materials Nexus – Інтерв’ю Серія

Джонатан Бін є CEO та співзасновником Materials Nexus. З фоном у теоретичних та практичних інженерних аспектах матеріалознавства, Джонатан швидко визначив можливість для нової платформи моделювання матеріалів. Під час роботи дослідником у Кембриджському університеті він заснував Materials Nexus, щоб прискорити впровадження нових матеріалів для вирішення кліматичної кризи.

Дослідження Джонатана на здобуття ступеня PhD у Йоркському університеті було присвячено передовим методам моделювання для полікристалічних матеріалів.

Паралельно зі своєю роллю в Materials Nexus, Джонатан є наставником у Global Talent Mentoring та Leaders in Innovation Fellowships, які проводяться Королівською інженерною академією. Він також викладає матеріалознавство для інженерів у Триніті-коледжі, Кембридж та є запрошеним науковцем у Лондонському Південному Банківському університеті.

Materials Nexus є компанією, яка використовує ІІ для створення надійних матеріалів швидше, ніж будь-коли раніше.

Чи можете ви поділитися історією заснування Materials Nexus? Що надихнуло створення компанії та її фокус на відкритті матеріалів з використанням ІІ?

У кінцевому підсумку, межа того, що можна побудувати, визначається матеріалами, які використовуються для його будівництва; це було моєю мотивацією вивчати матеріалознавство. Під час моєї роботи у Кембриджському університеті разом зі своїм співзасновником Робертом Форрестом бажання прискорити нашу наукову роботу надихнуло нас на розвиток алгоритмів машинного навчання. Це стало основою технології Materials Nexus.

Було зрозуміло, що ці дослідження можуть мати позитивний вплив на світ і їх впровадження потрібно прискорити. Так само, як продуктивність продуктів обмежена матеріалами, так само наш прогрес до нульових викидів. Це надихнуло нас заснувати бізнес.

Основною силою для нас як компанії є поліпшення стану світу, екологічного, геополітичного та етичного. Наша мета – революціонізувати матеріальну промисловість шляхом розробки нових матеріалів, які відповідають зростаючим вимогам як до сталості, так і до продуктивності.

Чи можете ви пояснити, як ІІ змінює процес відкриття матеріалів, особливо в контексті Materials Nexus?

Так само, як ІІ вплинула на відкриття ліків, вона також фундаментально змінює відкриття матеріалів; перетворюючи типовий підхід, заснований на пробах та помилках, на процес проектування на основі намірів. Але на відміну від фармацевтичних досліджень, тут є додана складність та ширший простір пошуку по всій періодичній таблиці. У Materials Nexus ми розглядаємо весь масштаб, від квантового рівня до масштабу – це означає, що ми не тільки використовуємо квантову механіку для передбачення складу, але також моделюємо методи обробки та синтезу. Це дозволяє нам не тільки визначити, але також фізично виробити матеріали високої продуктивності точно, у термін кількох місяців, а не десятиліть, суттєво прискорюючи процес досліджень та розробок.

Які є ключові переваги використання ІІ над традиційними методами проб та помилок при розробці нових матеріалів?

Використання ІІ для відкриття матеріалів пропонує кілька переваг: швидкість, ефективність витрат та сталість є ключовими. Наша платформа, керована ІІ, може аналізувати величезні набори даних та передбачати властивості матеріалів точно, все це до того, як ми ступимо у лабораторію, роблячи процес ефективним за витратами та менш марним, оскільки мінімізується потреба у дорогих та ресурсоємних експериментах. Це також означає, що процеси, які зазвичай займають дні у лабораторії, можуть бути виконані за години на нашій платформі.

Це в кінцевому підсумку розблоковує новий набір можливостей з цільовим “проектуванням” матеріалів проти відкриття. Можна включити будь-який набір даних або параметр матеріалу, такий як викиди CO2, вартість або вага, та шукати склади, які відповідають конкретним потребам, перевернувши процес “відкриття” на голову.

Яку роль відіграють ІІ та машинне навчання у зменшенні екологічного впливу виробництва матеріалів?

Використання ІІ та машинного навчання розблоковує величезний новий набір можливостей матеріалів через фазу відкриття. На рівні виробництва вплив цього є двояким; перше – це склад матеріалів самих по собі, друге – це умови обробки матеріалів. Відкриття матеріалів з використанням ІІ може або виключити конкретні елементи, які мають високу екологічну вартість (наприклад, рідкісноземельні елементи), або зменшити їх складову частку. Воно також може бути використано для розгляду методів обробки (наприклад, температури, тиску або навіть чистоти руди), необхідних для виготовлення матеріалу, та визначення методів з низьким енергоспоживанням. Ці два аспекти можуть суттєво вплинути на первинні викиди виробництва матеріалів. Однак важливо відзначити, що екологічний вплив виходить за рамки виробництва самого по собі. Застосування матеріалів вищої якості, як високопродуктивних, так і дешевих, може мати величезний позитивний екологічний вплив, роблячи сталеві технології більш доступними (наприклад, дешевші електромобілі), більш ефективними (наприклад, кращі комп’ютерні чіпи для ІІ) та менш токсичними під час утилізації (наприклад, заміну гідрофлуорокарбонів).

Як Materials Nexus вдалося створити магніт без рідкісноземельних елементів лише за три місяці, і які є наслідками цього прориву?

Наша платформа змогла проаналізувати понад 100 мільйонів потенційних складів магнітів без рідкісноземельних елементів ще до того, як ми ступили у лабораторію. Це означало, що коли ми перейшли до синтезу, у нас вже був точний прогноз складу та його властивостей.

Наслідки цього магніту є суттєвими: прорив виходить за рамки відкриття цього окремого матеріалу та сигналізує про трансформацію століття старих процесів проектування матеріалів. Коли наша платформа стане ще більш розвиненою та інтелектуальною, ми зможемо передбачати склади ще швидше та у багатьох матеріальних областях. З 10^100 складів елементів у періодичній таблиці, можливості є безкінечними.

Чи може ІІ потенційно замінити рідкісноземельні метали в інших застосуваннях, окрім магнітів?

Відкриття матеріалів, кероване ІІ, має потенціал ідентифікувати та розробити альтернативні матеріали для широкого спектра застосунків, окрім магнітів. У цьому випадку метою було знайти альтернативний склад магніту, який би виключав рідкісноземельні елементи, але наші алгоритми машинного навчання створені для застосування до будь-якого матеріалу. Це означає, що ми будемо створювати універсальну платформу проектування матеріалів.

На даний момент наші можливості платформи зосереджені на сплавах та кераміці, з особливим акцентом на функціональних матеріалах для застосунків у високоефективних зелених технологіях, таких як електричні двигуни, напівпровідники, надпровідники та зелений водень, щоб назвати кілька.

Як співробітництво між Materials Nexus, Інститутом Генрі Ройса та Університетом Шеффілда сприяє розвитку нових матеріалів?

Наше співробітництво з ключовими стратегічними партнерами по інноваційній екосистемі Великої Британії, такими як Інститут Генрі Ройса та Університет Шеффілда, забезпечує доступ до світового класу об’єктів та експертизи у спеціалізованих галузях матеріалознавства. Ці партнерства дозволяють нам прискорити синтез та тестування наших прогнозів.

Які інші галузі можуть виграти від відкриття матеріалів, керованого ІІ, і як?

Відкриття матеріалів, кероване ІІ, може вплинути на кожен матеріальний клас. У Materials Nexus ми зосереджуємося на матеріалах, які вважаються найбільш складними та дорогими для прогресу та поліпшення, оскільки вони мають змогу зробити найбільший позитивний вплив. Кожна галузь буде затронута: енергетика, авіація, суперкомп’ютерні технології, транспорт, щоб назвати кілька. Наприклад, у енергетичному секторі ІІ може допомогти розробити більш ефективні та сталеві матеріали для батарей та сонячних елементів. У суперкомп’ютерних технологіях це може привести до створення нових напівпровідникових матеріалів, які підвищують можливості зберігання даних та обробки. Надання можливості швидкої розробки матеріалів високої продуктивності, ІІ може стимулювати інновації та сталість майже у всіх галузях.

Які майбутні досягнення в ІІ для матеріалознавства ми можемо очікувати побачити, і як вони вплинуть на різні галузі?

Наша робота буде продовжувати розширювати межі того, що можливо, і ми присвячені подоланню цих бар’єрів. Надійніші матеріали означають надійніші інновації для задоволення вимог майбутніх викликів. Майбутнє обмежене лише нашою уявиєю.

Дякую за чудове інтерв’ю, читачам, які бажають дізнатися більше, слід відвідати Materials Nexus.