Axes de recherche du programme Défi « L’intelligence artificielle au service de la conception »

 

Conception de composants photoniques assistée par l'IA

La performance d'un dispositif photonique est commandée par une foule de paramètres, qu'il s'agisse des propriétés optiques des matériaux dont il est constitué, de sa géométrie ou de ses dimensions. L'existence de simulateurs générant des données ouvre la porte aux techniques de modélisation, d'analyse et d'optimisation qui s'articulent sur les données, mises au point pour l'apprentissage automatique et l'intelligence artificielle. Bien qu'on y recoure de plus en plus depuis quelques années, l'usage des techniques IA pour faciliter la conception des dispositifs photoniques n'en est toujours qu'à ses balbutiements. Le projet directeur « Conception de composants photoniques assistée par l'IA » examine de quelles manières l'IA peut optimiser la conception, que ce soit au niveau de la structure, en accélérant et en précisant la simulation, ou par une recherche intelligente de l'espace théorique et des possibilités de fabrication. Appliquer de la bonne façon ces techniques d'IA a d'importantes répercussions sur les résultats de la conception et le temps écoulé pour parvenir au concept désiré, quand de nombreuses dimensions viennent compliquer le problème. Enfin, l'IA aide les spécialistes à cerner les possibilités et les limites de l'espace conceptuel, ce qui pave la voie à de nouvelles orientations en recherche.

Responsable de projet directeur

Yuri Grinberg, Ph. D.

Yuri Grinberg est agent de recherches associé au CNRC. Expert de la théorie de l'apprentissage automatique et de l'apprentissage par renforcement et leurs applications, il s'intéresse principalement à faire progresser l'apprentissage automatique pour résoudre des problèmes en physique et en génie. Plus précisément, il élabore des méthodes d'IA qui serviront à concevoir des composants photoniques efficaces, à faible empreinte environnementale et de fabrication facile, nécessitant considérablement moins d'efforts de la part de l'être humain.

M. Grinberg est responsable du projet directeur « Conception de composants photoniques assistée par l'IA » et est chercheur principal pour le projet « Miniaturisation assistée par l'IA de composants photoniques intégrés » (un projet de collaboration avec l'Université McGill) et pour le projet « Conception inversée assistée par l'IA ».

Plus sur les recherches de M. Grinberg (anglais seulement) et ses publications (anglais seulement).

Coordonnées

Yuri Grinberg, Ph. D.
613-993-0665

Projets et équipes

Conception de systèmes biologiques assistée par l'IA

Ce projet directeur vise la création de traitements thérapeutiques d'origine biologique par l'IA. Il a pour but de rendre de tels traitements plus sûrs, plus efficaces et plus précis, tout en en réduisant le coût et les effets secondaires. L'IA, mais plus encore l'apprentissage automatique, est sur le point de devenir partie intégrante de la recherche contemporaine en biologie et on s'attend à ce, grâce à elle, on aboutisse plus vite à des innovations très ciblées et moins onéreuses dans les sciences de la vie, tout en en prévoyant les résultats dans diverses situations. Le projet repose sur l'application des bons algorithmes, la disponibilité des données et des métadonnées appropriées, ainsi que l'apport d'experts en matière d'étiquetage des données, d'élaboration des modèles et d'interprétation des résultats. À long terme, le projet devrait déboucher sur le développement et l'essai de simulations commandées par l'IA dont pourront se servir des profanes. Ces simulations seront combinées au jumeau numérique des systèmes biologiques et à des plateformes incluant des systèmes cellulaires, des biodispositifs et des fonctions de manipulation des gènes. On disposera donc de méthodes pour sélectionner et développer objectivement les meilleures thérapies cellulaires destinées à diverses applications.

Responsable de projet directeur

Mme Cuperlovic-Culf

Miroslava (Mira) Cuperlovic-Culf, Ph. D., est responsable du projet directeur « Conception de systèmes biologiques assistée par l'IA » et est chercheuse principale pour le projet « L'IA au service de la simulation de systèmes biologiques », un projet de recherche collaborative avec l'Université Queen's, l'Université d'Ottawa et l'Université Carleton. Elle est également chercheuse principale pour le projet « Conception de capteurs à aptamères assistée par l'IA », en plus d'être co-chercheuse principale pour le projet « Jumelage numérique d'un bioréacteur ».

Plus sur Mme Cuperlovic-Culf.

Coordonnées

Mme Cuperlovic-Culf
613-993-0116

Projets et équipes

  • Utilisation de l'IA pour la conception de médicaments
  • L'IA au service de la recherche sur les liens de causalité dans les systèmes biologiques
  • Conception de thérapeutiques à cibles multiples assistée par l'IA
  • Conception de protéines par l'IA pour la mise au point de médicaments et de thérapies géniques
  • L'IA au service de la simulation de systèmes biologiques
  • Jumelage numérique d'un bioréacteur pour une conception accélérée et des conditions d'exploitation optimales dans le cadre de la production de produits biologiques complexes
  • Conception de capteurs à aptamères assistée par l'IA

Développement de nouveaux matériaux grâce à l'apprentissage profond

La filière des matériaux doit absolument être améliorée si l'on veut résoudre de nombreux problèmes sociétaux et technologiques, notamment dans les secteurs de l'énergie, des réseaux ultrarapides et de la santé. L'IA promet énormément pour la création de nouveaux matériaux, l'élaboration de procédés novateurs pour les synthétiser et la conception de méthodes qui changeront la démarche menant à la découverte. Le projet cadre « Développement de nouveaux matériaux grâce à l'apprentissage profond » en regroupe plusieurs autres qui verront l'élaboration d'algorithmes IA et de méthodes pour aider les spécialistes à découvrir de meilleurs matériaux. Une plus grande visibilité et une meilleure compréhension dans le milieu de l'IA inciteront plus de spécialistes à se pencher sur les nombreux problèmes aux importantes retombées encore irrésolus dans le monde des matériaux.

Responsable de projet directeur

Isaac Tamblyn, Ph. D.

M. Tamblyn est agent de recherches au CNRC, en plus d'agir comme membre de faculté affilié à l'Institut Vecteur. Il est également professeur auxiliaire de physique à l'Université d'Ottawa. Ses recherches sont actuellement orientées sur l'IA et l'apprentissage profond dans le contexte des problèmes en nanosciences, notamment en ce qui touche les matériaux et les procédés relatifs à l'énergie renouvelable.

M. Tamblyn est responsable du projet directeur « L'IA pour les matériaux » et est chercheur principal pour plusieurs projets de collaboration réalisés dans le cadre du programme « L'IA au service de la conception ».

Plus sur M. Tamblyn (anglais seulement).

Coordonnées

Isaac Tamblyn, Ph. D.
613-796-5148

Projets et équipes

  • Synthèse automatisée de matériaux grâce à l'apprentissage profond par renforcement
  • Simulation et conception de matériaux aux propriétés précises par l'IA
  • Exploitation de l'intelligence artificielle pour accélérer les simulations numériques : application à la conception de rubans supraconducteurs dans les secteurs de l'énergie et de la médecine
  • Acquisition rapide de signatures spectroscopiques accélérée par l'apprentissage profond

IA fondamentale au service de la conception

En combinant les jeux volumineux de données et des algorithmes intelligents, l'IA pourrait accélérer la découverte en sciences. Avant que les concepteurs adoptent l'IA de manière générale cependant, il importe de faire progresser la théorie, les méthodes et les algorithmes afin qu'on puisse s'en servir pour résoudre les problèmes soulevés par la simulation et la modélisation, et pour qu'on les généralise afin que les profanes puissent les adopter. Les recherches poursuivies dans le cadre de ce projet porteront sur les méthodes d'IA qui accélèrent les simulations, facilitent la recherche de l'espace conceptuel et aboutissent à des modèles explicables qui se rapprochent davantage de la réalité. Un des principaux résultats consistera en algorithmes IA dont les non-spécialistes pourront se servir dans maints domaines.

Responsable de projet directeur

Chris Drummond, Ph. D.

M. Drummond est agent de recherches sénior au CNRC, en plus d'être professeur auxiliaire à l'École de science informatique et de génie électrique (SIGE) de l'Université d'Ottawa. Au sein de la communauté de l'IA, il contribue à faire progresser la recherche sur l'apprentissage machine appliquée à la surveillance et au contrôle de systèmes complexes. Les travaux pour lesquels il est le plus connu (avec plus de 1000 citations) sont orientés sur l'évaluation expérimentale, en particulier en présence de classes très déséquilibrées, un domaine qui revêt une grande importance théorique et pratique. M. Dummond participe à la communauté de l'IA en qualité d'éditeur, de président de conférences et de réviseur d'articles scientifiques. Il est le scientifique désigné comme responsable de projet directeur pour le programme « L'intelligence artificielle au service de la conception ».

Coordonnées

Chris Drummond, Ph. D.
613-993-0252

Projets et équipes