Une équipe dirigée par des chercheurs de l'Université de Nagoya au Japon a réussi à prédire l'orientation des cristaux en enseignant l'intelligence artificielle (IA) à l'aide de photographies optiques de matériaux polycristallins. Les résultats ont été publiés dans Apprentissage automatique APL.

Les cristaux sont un composant vital de nombreuses machines. Les matériaux familiers utilisés dans l'industrie contiennent des composants polycristallins, notamment des alliages métalliques, des céramiques et des semi-conducteurs. Comme les polycristaux sont constitués de nombreux cristaux, ils ont une microstructure complexe et leurs propriétés varient considérablement en fonction de l'orientation des grains de cristaux. Ceci est particulièrement important pour les cristaux de silicium utilisés dans les cellules solaires, les smartphones et les ordinateurs.

"Pour obtenir un matériau polycristallin pouvant être utilisé efficacement dans l'industrie, le contrôle et la mesure de la distribution de l'orientation des grains sont nécessaires", a déclaré le professeur Noritaka Usami. "Cependant, cela est entravé par l'équipement coûteux et les techniques de courant temporel nécessaires pour mesurer des échantillons de grande surface."

Une équipe de l'Université de Nagoya composée du professeur Usami (il, lui) de la Graduate School of Engineering et du professeur Hiroaki Kudo (il, lui) de la Graduate School of Informatics, en collaboration avec RIKEN, a appliqué un modèle d'apprentissage automatique qui évalue les photographies prises en éclairant la surface d'un matériau de silicium polycristallin à partir de diverses directions. Ils ont découvert que l'IA prédisait avec succès la distribution de l'orientation des grains.

"Le temps requis pour cette mesure était d'environ 1,5 heure pour prendre des photographies optiques, entraîner le modèle d'apprentissage automatique et prédire l'orientation, ce qui est beaucoup plus rapide que les techniques conventionnelles, qui prennent environ 14 heures", a déclaré Usami. "Il permet également de mesurer des matériaux de grande surface qui étaient impossibles avec les méthodes conventionnelles."

Usami a de grands espoirs pour l'utilisation de la technique de l'équipe dans l'industrie. "Il s'agit d'une technologie qui va révolutionner le développement des matériaux", a déclaré Usami. "Cette recherche est destinée à tous les chercheurs et ingénieurs qui développent des matériaux polycristallins. Il serait possible de fabriquer un système d'analyse d'orientation de matériaux polycristallins qui regroupe une collection de données d'image et un modèle de prédiction d'orientation cristalline basé sur l'apprentissage automatique. Nous nous attendons à ce que de nombreuses entreprises traiter avec des matériaux polycristallins installerait un tel équipement."