À mesure que son adoption se développe, un ensemble diversifié de stratégies se met en place, des entreprises de premier plan commercialisant déjà des matériaux conçus grâce à l'intelligence artificielle et redéfinissant les possibilités en matière de R&D.
Les revenus des fournisseurs de services informatiques dédiés aux matériaux devraient atteindre un taux de croissance annuel composé de 9 % d'ici 2035. Le rapport examine également l'impact transformateur de l'essor actuel de l'intelligence artificielle et met en lumière de nombreux projets novateurs dans le domaine des sciences des matériaux. De plus, il démystifie les technologies sous-jacentes à cette transformation numérique de la R&D, offrant ainsi aux lecteurs une vision claire de l'avenir de l'innovation dans le domaine des matériaux intelligents.
Qu'est-ce que l'informatique des matériaux ?
En substance, l'informatique des matériaux exploite de puissantes infrastructures de données et des techniques d'apprentissage automatique pour accélérer la conception, la découverte et l'optimisation des procédés de traitement des matériaux. En intégrant des méthodes basées sur les données tout au long du processus de R&D — de la formulation d'hypothèses à l'acquisition, l'analyse et l'extraction de connaissances —, l'informatique des matériaux transforme les flux de travail traditionnels et favorise une innovation plus intelligente et plus rapide.
Au-delà de la prédiction des propriétés des matériaux, le calcul des matériaux permet une conception inverse : à partir d’un ensemble de propriétés souhaitées, on conçoit le matériau idéal. Ce changement réduit considérablement les longs processus d’essais et d’erreurs qui ont historiquement dominé le développement des matériaux, rendant la découverte plus rapide, moins coûteuse et plus précise que jamais.
Cependant, l'informatique appliquée aux matériaux présente des défis uniques par rapport à d'autres secteurs pilotés par l'IA, tels que les véhicules autonomes ou les réseaux sociaux. Les ensembles de données sont souvent épars, multidimensionnels, biaisés et bruités, ce qui exige une expertise pointue pour exploiter pleinement leur potentiel. Les approches performantes comblent le fossé entre les spécialistes des matériaux et les data scientists, en combinant une connaissance approfondie des matériaux avec des analyses avancées. Correctement intégrée, l'informatique appliquée aux matériaux devient un catalyseur essentiel, accélérant la R&D et renforçant l'impact des analyses d'experts tout au long du processus d'innovation.
Quelle sera la situation du secteur en 2025 ?
Ces dernières années, la prise de conscience croissante de la nécessité d'une transformation numérique en R&D a accéléré l'adoption des processus de calcul des matériaux par les acteurs de l'industrie, des start-ups aux géants établis. Le besoin de méthodes basées sur les données se fait de plus en plus sentir dans ce secteur. Presque tous les acteurs majeurs semblent avoir intégré le calcul des matériaux d'une manière ou d'une autre, que ce soit par l'externalisation, la participation à des consortiums ou le développement de programmes internes.
Avec l'essor de l'IA en 2023, l'intérêt pour l'informatique des matériaux n'a cessé de croître. Lors d'entretiens menés pour le rapport d'IDTechEx, des acteurs du secteur ont indiqué que si, par le passé, l'adoption de l'IA se faisait principalement de la base au sein des organisations, aujourd'hui, l'impulsion vient de plus en plus des dirigeants désireux de démontrer l'impact de l'IA sur leurs activités.
Depuis le début de 2024 et 2025, plusieurs acteurs prometteurs ont émergé. La start-up berlinoise Dunia Innovations, spécialisée dans la découverte de matériaux grâce à l'apprentissage automatique basé sur la physique et à l'automatisation des laboratoires, a été lancée en octobre dernier avec un financement de 11,5 millions de dollars. En mars, Lila Sciences, une start-up de biotechnologie basée à Cambridge (Massachusetts) et financée par Flagship Pioneering, a annoncé un investissement d'amorçage de 200 millions de dollars pour développer sa « plateforme de superintelligence scientifique et ses laboratoires entièrement autonomes dédiés aux sciences de la vie, à la chimie et aux matériaux ». Il est à noter que Dunia et Lila ont toutes deux manifesté un vif intérêt pour la catalyse hétérogène, notamment pour des applications telles que la production d'hydrogène vert, soulignant ainsi le potentiel de l'informatique appliquée aux matériaux pour influencer le développement durable.
Depuis 2023, les activités de calcul sur les matériaux au sein des grandes entreprises technologiques ont pris une importance considérable. La plateforme Azure Quantum Elements de Microsoft, qui utilise la sélection pilotée par l'IA et des simulations accélérées de la théorie de la fonctionnelle de la densité pour le développement de matériaux, a vu se multiplier les cas d'utilisation publiés dans divers domaines des matériaux, notamment chez des entreprises telles que Johnson Matthews, AkzoNobel et Unilever. L'équipe de recherche fondamentale en IA de Meta a également rendu public en 2024 un vaste ensemble de données de 110 millions de points sur les matériaux inorganiques, dans l'espoir de favoriser les projets de découverte de matériaux pour des applications telles que les carburants durables et les dispositifs de réalité augmentée. Au cours des cinq prochaines années, les principaux défis pour les fournisseurs de solutions de calcul sur les matériaux établis semblent être l'intérêt croissant porté aux matériaux par les grandes entreprises technologiques et d'IA, ainsi que le développement interne de plateformes de calcul sur les matériaux par les entreprises du secteur des matériaux elles-mêmes.
Auteur : Sam Dale, analyste technologique senior chez IDTechEx
