AMETHYST : quand l’IA réinvente la science des polymères

La plateforme AMETHYST marque une étape décisive pour le PEPR DIADEM, le programme national de recherche stratégique lancé dans le cadre du plan d'investissement France 2030. Inaugurée le 15 octobre dernier, elle ambitionne d’accélérer la découverte et la caractérisation des matériaux polymères en combinant robotique avancée, intelligence artificielle et expertise scientifique. 

Alors que les polymères occupent une place centrale dans notre quotidien, avec une production mondiale de près de 380 millions de tonnes par an, leur développement reste un processus long, exigeant et coûteux. Les chercheurs font notamment face à une dispersion des données, souvent enfouies dans des thèses ou des documents difficilement exploitables. Pour lever ces freins, le projet AMETHYST a été lancé avec l’ambition d’opérer un véritable changement de paradigme en s’appuyant sur les outils numériques.

« AMETHYST est un outil d’accélération pour la découverte de nouveaux matériaux. Que ce soit pour concevoir une formulation inédite ou pour trouver un usage innovant à un matériau existant, la plateforme permet d’acquérir en grand nombre des données pour ensuite pouvoir cibler des applications précises avec rapidité et pertinence », indique Sébastien Pruvost, enseignant-chercheur au laboratoire Ingénierie des Matériaux Polymères (IMP) ^[1] et directeur adjoint à la formation à l’INSA Lyon.

Fruit d’un partenariat interdisciplinaire

Pensée et conçue à l’INSA Lyon par les équipes de l’IMP, en collaboration étroite avec les experts en science des données du Laboratoire d’InfoRmatique en Image et Systèmes d’information (LIRIS) ^[2], la plateforme AMETHYST s’inscrit dans un partenariat interdisciplinaire réunissant également le Laboratoire de Chimie des Polymères Organiques (LCPO) à Bordeaux et le Biopolymères Interactions Assemblages (BIA) à Nantes, qui est un laboratoire de l'INRAE.

Sa création a nécessité plus de 18 mois de développement technique, notamment avec l’entreprise Isojet, pour concevoir une machine capable de mettre en œuvre des matériaux selon un cahier des charges spécifique, une solution qui n’existait pas encore sur le marché.

Robotique et IA au service de la caractérisation

Concrètement, AMETHYST automatise l’ensemble des étapes de mise en œuvre et de caractérisation des matériaux polymères, tout en générant des données structurées destinées à alimenter les modèles d’intelligence artificielle. Un bras robotisé assure l’échantillonnage et alimente de manière autonome une batterie de tests mécaniques et thermiques. Sa modularité permet de traiter des matériaux thermodurcissables injectés et prochainement des polymères fondus extrudés.

« L’IA prédictive anticipe les propriétés d’un matériau dès sa composition chimique pour accélérer la sélection des formulations. L’IA générative, quant à elle, conçoit des formulations inédites sur mesure pour répondre à un cahier des charges précis (dégradabilité, résistance thermique, etc.). Cette automatisation garantit la production de bases de données volumineuses, fiables et parfaitement adaptées aux besoins des algorithmes développés au LIRIS », précise Sébastien Pruvost.

L’ambition d’AMETHYST dépasse le cadre académique pour s'ouvrir largement au monde industriel. Les équipes prévoient déjà d’intégrer de nouveaux modules pour élargir le spectre des matériaux étudiés. « La plateforme suscite déjà un vif intérêt. Nous avons des contacts avec plusieurs entreprises », entrevoit le chercheur. 

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[1] IMP - Ingénierie des Matériaux Polymères - UMR 5223, sous la tutelle de INSA Lyon, de l’Université Claude Bernard Lyon 1, de l’Université Jean Monnet Saint-Étienne et du CNRS.
[2] LIRIS - Laboratoire d’InfoRmatique en Image et Systèmes d’information - UMR 5205, sous la tutelle du CNRS, de l’INSA Lyon / Université Claude Bernard Lyon 1 / Université Lumière Lyon 2 / École Centrale de Lyon)