L’Université de la Ville de New York a reçu une subvention de 18,1 millions de dollars de la National Science Foundation (NSF) pour créer un laboratoire national programmable dans le cloud qui utilise l’intelligence artificielle et la robotique pour accélérer la découverte, la conception et la production de matériaux avancés bio-inspirés.
Le projet de quatre ans — l’AI-Enabled Bio-Inspired Materials Ecosystem, ou AI-BIOME — est l’un des 20 projets inauguraux sélectionnés pour financement dans le cadre du programme Test Bed : Vers un réseau de laboratoires cloud programmables de la NSF. Il sera dirigé par des chercheurs du Center for Discovery and Innovation du City College de New York (CCNY CDI) et du Advanced Science Research Center du CUNY Graduate Center (CUNY ASRC), en collaboration avec le Brookhaven National Laboratory et d’autres partenaires académiques et industriels.
AI-BIOME combinera robotique de laboratoire, instruments avancés, systèmes de données partagés et agents d’IA dans une plateforme d’innovation conçue pour accélérer la création de matériaux inspirés par la nature. En intégrant l’expérimentation guidée par l’IA avec une caractérisation avancée dans une plateforme de recherche en apprentissage continu, AI-BIOME transforme la façon dont les matériaux bio-inspirés sont découverts. Les applications potentielles incluent les plastiques durables, les matériaux d’administration de médicaments, les revêtements optiques, les capteurs et les formulations industrielles intelligentes.
« Cette subvention de la NSF valide davantage le leadership de CUNY dans la recherche STEM à fort impact et la découverte scientifique pilotée par l’IA », a déclaré Félix V. Matos Rodríguez, chancelier de l’Université de la Ville de New York. « En exploitant l’IA et la robotique pour analyser des systèmes biologiques complexes et accélérer la conception de matériaux, AI-BIOME complète nos investissements en cours dans la recherche technologique de pointe tout en faisant progresser la mission de l’université d’élargir l’accès aux outils de recherche afin que les scientifiques de tout le pays puissent stimuler la découverte pour le bien public. »
L’IA et la robotique piloteront un nouveau modèle de recherche
La plateforme de recherche AI-BIOME permettra aux chercheurs de tester plus de possibilités et de progresser plus rapidement. Ils guideront les travaux, définiront les problèmes et évalueront les résultats avec l’aide d’agents d’IA qui aident à analyser les résultats, recommandent les prochaines étapes prometteuses et exécutent automatiquement les expériences approuvées. Cette approche est particulièrement prometteuse dans un domaine où un grand nombre d’interactions moléculaires créent un espace de découverte immense qui ne peut être exploré expérimentalement par des approches traditionnelles.
« AI-BIOME créera un nouveau type de laboratoire de découverte scientifique dans lequel des agents d’IA coordonnent directement la synthèse robotique, le traitement et l’équipement de caractérisation et décident quelles expériences exécuter ensuite », a déclaré Ronald Koder, professeur de physique à CCNY et chercheur principal du projet. « En dépassant le criblage à haut débit conventionnel pour une exploration rapide guidée par apprentissage automatique de vastes combinaisons d’ingrédients et de conditions de traitement, l’installation accélérera la création de matériaux bio et bio-inspirés avec des propriétés que les approches traditionnelles pourraient ne jamais découvrir. Dans le même temps, les données résultantes révéleront de nouveaux principes régissant la façon dont les matériaux naturels et conçus s’assemblent, fonctionnent et atteignent leurs performances. »
L’accès à distance élargira la participation
Les chercheurs des universités, laboratoires nationaux, petites entreprises et de l’industrie pourront concevoir et exécuter des expériences à distance. Un système de données partagé reliera chaque étape, de la composition moléculaire et de la formulation d’un matériau à son traitement et ses performances, tout en capturant les résultats en temps réel afin que les systèmes d’IA puissent ajuster les expériences. En étendant l’accès aux laboratoires automatisés et dotés d’IA au-delà des grandes entreprises et des institutions bien financées, AI-BIOME soutiendra les projets académiques et industriels et élargira la participation à la recherche avancée sur les matériaux.
« C’est un moment incroyablement excitant pour CUNY et pour la science des matériaux », a déclaré Rein Ulijn, directeur de l’Initiative Nanoscience du CUNY ASRC, professeur distingué de chimie au Hunter College, et co-chercheur principal du projet. « L’intelligence artificielle transforme notre façon de découvrir, mais elle a besoin de laboratoires qui peuvent apprendre et expérimenter à nos côtés. Avec AI-BIOME, nous créons exactement cette capacité — ouvrant de nouvelles opportunités pour les chercheurs, étudiants, startups et l’industrie d’innover ensemble, et faisant de West Harlem une plaque tournante pour la prochaine génération de découverte de matériaux assistée par l’IA. »
Les installations de CUNY bénéficieront de capacités d’automatisation avancées
Le financement de la NSF permettra des mises à niveau majeures des installations de recherche de CUNY. Au CCNY CDI, une installation de chimie à haut débit sera équipée pour un fonctionnement autonome à distance, avec des robots qui manipulent les liquides et les solides pour créer et étudier des polymères, hydrogels, colloïdes, structures biomoléculaires et matériaux composites. Au CUNY ASRC, des installations automatisées de science des surfaces, d’imagerie et de photonique mesureront la structure, la chimie, la résistance et les propriétés optiques, électriques et thermiques des matériaux. Les travaux seront menés en partenariat avec le Center for Functional Nanomaterials de Brookhaven.
« C’est une période passionnante pour la science. L’avenir de la science implique que toutes les capacités de recherche soient prêtes pour l’IA, avec des instruments, des ensembles de données et des outils logiciels tous accessibles aux agents d’IA », a déclaré Kevin Yager, directeur intérimaire du Center for Functional Nanomaterials et responsable de son groupe de nanosciences accélérées par l’IA. « Nous, à Brookhaven, sommes ravis de nous associer à ce projet ambitieux. Nous espérons pouvoir offrir l’expérience du CFN en expérimentation autonome et en gestion de données et apprendre de AI-BIOME alors qu’ils abordent directement la découverte autonome. De plus, nous pouvons construire un avenir où les plateformes autonomes de différentes installations communiquent entre elles et travaillent ensemble via leurs agents d’IA. »
Sept projets pilotes testeront des applications concrètes
La plateforme sera démontrée à travers sept projets pilotes couvrant les matériaux durables, la médecine, la fabrication et la caractérisation assistée par l’IA :
- Génération automatisée de données vers un code universel d’assemblage de peptides
- Mise à l’échelle de la fabrication de matériaux réactifs à l’eau
- Excipients novateurs pour nanoparticules médicamenteuses
- Bioplastiques semi-cristallins à partir de chaînes peptidiques modulaires
- Assemblage à mésoéchelle de protéines conçues pour la couleur structurelle
- Copilote IA pour l’imagerie en espace réel et la caractérisation des matériaux
- Conception automatisée de matériaux filmogènes d’origine biologique
La formation préparera les étudiants à la science assistée par l’IA
Le développement de la main-d’œuvre est un élément central d’AI-BIOME. Le projet créera un laboratoire d’enseignement où les étudiants pourront acquérir une expérience pratique de l’automatisation des laboratoires et de la recherche assistée par l’IA. La formation comprendra également des certifications modulaires, des stages et des actions de sensibilisation pour les lycéens, les étudiants des écoles professionnelles, de premier cycle et des cycles supérieurs.
« L’investissement de la NSF dans le AI-BIOME Cloud Lab est une reconnaissance majeure du leadership de CUNY dans la découverte scientifique assistée par l’IA », a déclaré le président du CUNY Graduate Center, Joshua C. Brumberg. « Alors que l’intelligence artificielle transforme la façon dont nous concevons de nouveaux matériaux, cette plateforme expérimentale fournit le pendant laboratoire essentiel pour accélérer la découverte et l’impact réel. Parallèlement à nos récents investissements dans l’IA via l’Initiative Spergel de la Fondation Simons, cette distinction renforce le rôle de CUNY en tant que leader national de l’innovation scientifique tout en créant de nouvelles opportunités de croissance économique à West Harlem. »
« Ce projet améliorera considérablement notre capacité à découvrir de nouveaux matériaux avec des implications positives pour la durabilité et la santé humaine », a déclaré le président de CCNY, Vince Boudreau. « Il représente un cas d’utilisation parfait pour l’application des outils d’intelligence artificielle. Je suis vraiment ravi que notre recherche soit positionnée pour avoir un impact aussi direct sur le bien-être de l’humanité. »
« Je suis incroyablement fière et réjouie d’apprendre que cette équipe de chercheurs de grand talent a reçu ce prestigieux NSF PCL Award », a déclaré Rosemarie Wesson, vice-chancelière associée et vice-provost universitaire pour la recherche. « À une époque où le soutien fédéral à la recherche a diminué, ce financement est particulièrement inspirant. L’initiative AI-BIOME renforcera encore le leadership pionnier de CUNY dans la recherche STEM, accélérera la découverte scientifique pilotée par l’IA et confortera la position de l’Université en tant que leader national de l’innovation. »
« Je suis tellement enthousiaste que cette proposition ait été financée », a déclaré le provost de CCNY et vice-président principal des affaires académiques, Tony Liss. « Cela va changer la donne pour le développement de nouveaux matériaux, et c’est un témoignage de l’ingéniosité et de la nature collaborative de notre faculté. »
« La proposition à la NSF présente l’ASRC et le CDI comme des espaces connectés avec des scientifiques des deux institutions travaillant ensemble sur les moteurs scientifiques et les projets pilotes », a déclaré le provost associé pour la recherche de CCNY, Ishita Mukerji, soulignant la nature collaborative et le travail d’équipe impliqués. « Ce projet démontre comment les installations combinées et l’expertise conjointe des chercheurs de CCNY et de l’ASRC font progresser la découverte de matériaux bio-inspirés. »
« Nous, au CUNY ASRC, servons déjà d’installation centrale basée à New York, à l’échelle universitaire, municipale et étatique pour divers partenaires académiques et industriels », a déclaré Mark Hauber, directeur exécutif du CUNY ASRC. « Avec cette nouvelle subvention de la NSF, nous pourrons transférer ces compétences de travail et de recherche à beaucoup plus de stagiaires parmi les plus de 220 000 étudiants de CUNY. »
En reliant les chercheurs et les installations de différentes institutions, AI-BIOME vise à réduire les délais de développement des matériaux de plusieurs années à quelques semaines, voire quelques jours, tout en renforçant le leadership américain dans la science assistée par l’IA et la fabrication avancée.
L’équipe de direction du projet comprend les co-chercheurs principaux Saptarashmi Bandyopadhyay (Informatique, CCNY), Raymond Tu (Génie chimique, CCNY) et Xi Chen (Nanoscience CUNY ASRC/Génie chimique, CCNY), qui apportent une expertise en IA multi-agents, matériaux peptidiques et caractérisation automatisée. AI-BIOME collabore également et s’appuie sur des partenariats industriels avec le CUNY ASRC Center for Advanced Technology (CAT), dirigé par le directeur du développement commercial Tavis Ezell.
Source : Advanced Science Research Center, GC/CUNY
