L’intelligence artificielle utilisée pour créer de nouvelles molécules

Maître de conférences en informatique à l’IUT Angers-Cholet, Nicolas Gutowski coordonne le projet de recherche G-GENOCOD (Graph-Generation for Novel Compound Discovery), soutenu par la Région Pays de la Loire dans le cadre du dispositif Étoiles montantes.

Benoît Da Mota, Thomas Cauchy, Nicolas Gutowski et Sylvain Lamprier, impliqués dans le projet de recherche G-GENOCOD. Absente sur la photo : Derin Özer.Depuis 2016, les laboratoires Leria et Moltech Anjou collaborent sur un projet de recherche, aujourd’hui renommé G-GENOCOD et piloté par Nicolas Gutowski, lauréat du programme Étoiles montantes. Aux côtés d’une équipe pluridisciplinaire, il souhaite proposer une approche novatrice en combinant l'apprentissage par renforcement avec un algorithme évolutionnaire pour générer des structures graphiques complexes.

« L'apprentissage par renforcement est une méthode d'apprentissage machine où un agent sélectionne des actions dans un environnement pour atteindre un objectif, rappelle le maître de conférences en informatique. Il reçoit des récompenses ou des pénalités en fonction de ses actions, ajustant ainsi sa stratégie pour maximiser les récompenses. L'objectif est d'apprendre une politique permettant à l'agent de prendre des décisions autonomes pour maximiser les récompenses cumulées au fil du temps. »

Un meilleur impact sur l'environnement

Ici, les chercheurs vont donc utiliser des méthodes d'intelligence artificielle (IA) pour proposer d'une part de nouvelles molécules organiques ayant les bonnes propriétés, et d'autre part l'ensemble des réactions chimiques qui permettraient leur synthèse tout en minimisant les déchets. « Les atomes d’une molécule sont comme des pièces de Lego qu’on assemble, schématise Nicolas Gutowski. On veut arrêter de chercher au hasard les pièces pour trouver celles avec les propriétés chimiques qui nous intéressent grâce à un algorithme crée par l’IA. »

Ciblant le domaine de la photonique organique, les nouvelles molécules organiques (principalement composées de carbone, d’azote, d’oxygène, d’hydrogène et de soufre) auront un impact environnemental plus faible que celles utilisant le silicium et minéraux rares lors de leur production.

Elles seront synthétisées par les chercheurs de Moltech Anjou et serviront, entre autres, à fabriquer des panneaux solaires, des OLED (Organic Light-Emitting Diode), ou des médicaments photo-activés, c’est-à-dire qui réagissent à la lumière. « Par exemple, une personne atteinte d’une tumeur peut ingérer ce type de médicament, dont le principal actif agira directement sur les zones concernées dans l’organisme grâce à une impulsion lumineuse. Le nombre de molécules efficaces dans ces applications sont en fait assez peu nombreuses. Chaque nouvelle molécule efficace serait une avancée importante ! »