Джонатан Бін, генеральний директор та співзасновник Materials Nexus – Серія інтерв’ю

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

Дослідження Джонатана для отримання ступеня доктора філософії в Університеті Йорка було присвячено вдосконаленим методам моделювання полі-кристалічних матеріалів.

Паралельно з роботою в Materials Nexus, Джонатан є наставником у Global Talent Mentoring та Leaders in Innovation Fellowships, організованих Королівською академією інженерії. Він також викладає матеріалознавство для інженерів у Триніті-коледжі Кембриджа та є запрошеним науковим співробітником Лондонського університету Південного банку.

Materials Nexus – це компанія, яка використовує штучний інтелект для створення надзвичайних матеріалів швидше, ніж будь-коли раніше.

Чи можете ви розповісти історію заснування Materials Nexus? Що спонукало створення компанії та її фокус на відкритті матеріалів з використанням штучного інтелекту?

У кінцевому підсумку, межа того, що можна створити, визначається матеріалами, які використовуються для його створення; це була моєю мотивацією вивчати матеріалознавство. Під час роботи в Кембріджському університеті разом з моїм співзасновником Робертом Форрестом, бажання прискорити нашу наукову роботу спонукало нас до розробки 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 продукти обмежені матеріалами, так і наш прогрес до нульових викидів обмежений матеріалами. Це спонукало нас заснувати бізнес.

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

Чи можете ви пояснити, як штучний інтелект трансформує процес відкриття матеріалів, особливо в контексті Materials Nexus?

Так само, як штучний інтелект вплинув на процес відкриття ліків, він також фундаментально змінює відкриття матеріалів; трансформуючи традиційний підхід, заснований на пробах та помилках, в процес проектування на основі намірів. Але, на відміну від фармацевтичних досліджень, тут є додаткова складність та ширший простір пошуку по всій періодичній таблиці. В Materials Nexus ми розглядаємо весь масштаб, від квантового рівня до масштабу сукупності – це означає, що ми використовуємо не тільки квантову механіку для передбачення складу, але також моделюємо методи синтезу та обробки. Це дозволяє нам не тільки визначати, але й фізично створювати матеріали високої продуктивності точно, протягом кількох місяців, а не десятиліть, суттєво прискорюючи процес досліджень та розробок.

Які основні переваги використання штучного інтелекту над традиційними методами проб та помилок при розробці нових матеріалів?

Використання штучного інтелекту для відкриття матеріалів пропонує кілька переваг: швидкість, ефективність витрат та стійкість є ключовими. Наша платформа, заснована на штучному інтелекті, може аналізувати величезні набори даних та передбачати властивості матеріалів точно, все це відбувається до початку роботи в лабораторії, роблячи процес ефективним та менш марнотратним, оскільки мінімізує потребу у дорогих та ресурсоємних експериментах. Це також означає, що процеси, які зазвичай займають дні в лабораторії, можуть бути виконані за кілька годин на нашій платформі.

Це в кінцевому підсумку відкриває нові можливості з проектуванням матеріалів за допомогою цілевого “дизайну” проти відкриття. Можливо включити будь-який набір даних або параметр матеріалу, такий як викиди CO2, вартість або вага, та шукати склади, які відповідають цим конкретним потребам, перевернувши процес “відкриття” на голову.

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

Використання штучного інтелекту та машинного навчання відкриває нові можливості для відкриття матеріалів. На рівні виробництва вплив цього є двояким; перше – це склад матеріалів самих по собі, друге – це умови обробки матеріалів. Відкриття матеріалів з використанням штучного інтелекту може або виключити певні елементи, які мають високу екологічну вартість (наприклад, рідкісноземельні елементи), або зменшити їх складову частку. Воно також може бути використано для дослідження методів обробки (наприклад, температури, тиску або чистоти руди) необхідних для створення матеріалу та визначення методів з низьким енергоспоживанням. Ці два аспекти можуть мати суттєвий вплив 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 значний позитивний екологічний вплив, роблячи сталеві технології більш доступними (наприклад, дешевші електромобілі), більш ефективними (наприклад, кращі комп’ютерні чіпи для штучного інтелекту) та менш токсичними при утилізації (наприклад, заміняючи гідрофторвуглеці).

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

Наша платформа змогла проаналізувати понад 100 мільйонів потенційних складів магнітів без рідкісноземельних елементів ще до початку роботи в лабораторії. Це означало, що коли ми перейшли до стадії синтезу, у нас вже був точний прогноз складу та його властивостей.

Наслідки цього магніту є суттєвими: прорив виходить за рамки відкриття лише одного матеріалу та сигналізує про трансформацію століттями старих процесів проектування матеріалів. Коли наша платформа стане ще більш розвиненою та інтелектуальною, ми зможемо передбачати склади ще швидше та в різних областях матеріалів. З 10¹⁰⁰ складів елементів у періодичній таблиці, можливості є безмежними.

Чи може штучний інтелект потенційно замінити рідкісноземельні метали в інших застосуваннях, крім магнітів?

Відкриття матеріалів з використанням штучного інтелекту має потенціал для ідентифікації та розробки альтернативних матеріалів для широкого спектра застосувань, крім магнітів. У цьому випадку метою було знайти альтернативний склад магніту, який би виключав рідкісноземельні елементи, але наші алгоритми машинного навчання розроблені для застосування до будь-якого класу матеріалів. Це означає, що ми будемо створювати універсальну платформу проектування матеріалів.

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

Наше співробітництво з ключовими стратегічними партнерами у сфері інновацій Великобританії, такими як Інститут Генрі Ройса та Університет Шеффілда, забезпечує доступ до світового рівня обладнання та експертизи у спеціалізованих галузях матеріалознавства. Ці партнерства дозволяють нам прискорити синтез та тестування наших прогнозів.

Які інші галузі можуть виграти від відкриття матеріалів з використанням штучного інтелекту, і як?

Відкриття матеріалів з використанням штучного інтелекту може вплинути на кожен клас матеріалів. В Materials Nexus ми фокусуємося на матеріалах, які вважаються найбільш складними та дорогими для вдосконалення, оскільки вони мають потенціал зробити найбільший позитивний вплив. Кожна галузь буде затронута: енергетика, авіація, суперкомп’ютерні технології, транспорт, щоб назвати кілька. Наприклад, у галузі енергетики штучний інтелект може допомогти розробити більш ефективні та сталеві матеріали для батарей та сонячних елементів. У сфері суперкомп’ютерних технологій це може привести до створення нових напівпровідникових матеріалів, які підвищують можливості зберігання та обробки даних. Дозволяючи швидке розроблення матеріалів високої продуктивності, штучний інтелект може стимулювати інновації та стійкість майже у всіх галузях.

Які майбутні досягнення у сфері штучного інтелекту для матеріалознавства ми можемо очікувати, і як вони вплинуть на різні галузі?

Наша робота продовжить розширення меж того, що можливе, і ми присвячені подоланню цих бар’єрів. Надзвичайні матеріали означають надзвичайні інновації для задоволення вимог майбутніх викликів. Майбутнє обмежене лише нашою уявою.

Дякуємо за чудовий інтерв’ю. Читачам, які бажають дізнатися більше, рекомендуємо відвідати Materials Nexus.