Les superordinateurs pourraient se retrouver sans emploi grâce à une suite de nouveaux modèles d'apprentissage automatique qui produisent des des résultats précis à l'aide d'un ordinateur portable normal.

Chercheurs du Centre d'excellence ARC en science de l'exciton, basé à l'Université RMIT, ont écrit un programme qui prédit la bande interdite des matériaux, y compris pour les applications d'énergie solaire, via un logiciel gratuit et facile à utiliser. La bande interdite est une indication cruciale de l'efficacité d'un matériau lors de la conception de nouvelles cellules solaires.

Les prédictions de bande interdite impliquent des calculs chimiques à l'échelle quantique et atomique et sont souvent effectuées à l'aide de la théorie de la fonctionnelle de la densité. Jusqu'à maintenant, ce processus a nécessité des centaines d'heures de temps de traitement de superordinateur coûteux, ainsi que des logiciels compliqués et coûteux.

Pour résoudre ce problème, les chercheurs ont formé un modèle d'apprentissage automatique à l'aide de données générées à partir de 250, 000 calculs de supercalculateur précédents. Les résultats ont été publiés dans Journal de Cheminformatie .

Significativement, tandis que le programme est capable d'inclure plusieurs variables, il a été constaté qu'un seul facteur, stœchiométrie, contient, dans presque tous les cas, suffisamment d'informations pour prédire avec précision la bande interdite. La stoechiométrie est la relation numérique entre les réactifs chimiques et les produits, comme le volume d'ingrédients dans une recette pour faire un gâteau.

Des travaux supplémentaires sont nécessaires pour bien comprendre pourquoi la stoechiométrie seule s'est avérée si utile. Mais cela soulève la perspective passionnante que de longs calculs de superordinateur ne soient plus nécessaires pour certaines applications. Le réseau de neurones artificiels qui alimente les programmes d'apprentissage automatique pourrait un jour être remplacé par un logiciel qui remplit une fonction similaire à la théorie de la fonctionnelle de la densité, mais avec beaucoup plus de simplicité.

L'auteur principal Carl Belle déclare que « si vous voulez faire des simulations mais que vous devez disposer de millions de dollars d'infrastructure de calcul intensif derrière vous, vous ne pouvez pas le faire. Si nous pouvons comprendre pourquoi la configuration stoechiométrique est si puissante, alors cela pourrait signifier que les superordinateurs ne sont pas nécessaires pour sélectionner les matériaux candidats, ni pour des simulations précises. Cela pourrait vraiment ouvrir les choses à un tout nouveau groupe de scientifiques à utiliser. »

Le programme d'apprentissage automatique ne se limite pas à la bande interdite. Il peut être utilisé pour prédire les propriétés de nombreux autres matériaux pour d'autres contextes, et a été développé par un programmeur professionnel, ce qui le rend utile non seulement pour les scientifiques et les universitaires, mais aussi pour les entreprises et les applications d'entreprise.

"Il est construit selon les normes de l'industrie et il est conçu pour être collaboratif, " dit Belle.

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