La chimie est une discipline scientifique qui étudie la composition, la structure et les propriétés des matériaux, ainsi que les réactions chimiques qui ont lieu entre eux. Pour comprendre et prédire ces phénomènes, il est nécessaire de mettre en oeuvre des méthodes d'apprentissage automatique, également appelées “machine learning” en anglais.

Lors de cette conférence, nous allons présenter les différentes méthodes d'apprentissage automatique qui peuvent être utilisées en chimie, ainsi que leurs avantages et limites. Nous verrons comment ces méthodes peuvent être utilisées pour
résoudre des problèmes tels que la classification de molécules, la prédiction de propriétés physiques ou la découverte de nouvelles substances.

Nous aborderons également les différents types de données qui sont couramment utilisées en chimie, ainsi que les méthodes de préparation et de traitement de ces données. Enfin, nous discuterons des enjeux éthiques et sociaux liés à l'utilisation de ces techniques en chimie, et des défis à relever pour leur déploiement à grande échelle.

Références :

• N. Artrith, K. T. Butler, F.‐X. Coudert, S. Han, O. Isayev, A. Jain and A. Walsh, “Best practices in machine learning for chemistry”, Nature Chemistry, 2021, 13 (6), 505–508.
• S. Chibani and F.‐X. Coudert, “Machine learning approaches for the prediction of materials properties”, APL Materials, 2020, 8 (8), 080701.
• Chloé‐Agathe Azencott, Introduction au Machine Learning, 2e édition, Dunod, 2022.

L’interdiction d’utilisation par la France, depuis le 1er septembre 2018, de produits phytopharmaceutiques issus de la chimie de synthèse comme les néonicotinoïdes, aux effets nocifs reconnus sur les insectes pollinisateurs, illustre le voeu d’une agriculture plus respectueuse de la santé et de l’environnement. Il incombe aux industriels d’accompagner ce changement que ce soit en créant de nouvelles molécules moins nocives ou au travers du biocontrôle, en s’inspirant de molécules naturelles. Comment les chimistes peuvent-ils contribuer à ce défi d’une agriculture durable par la fabrication de molécules actives contre les ravageurs des cultures ? Nous nous intéresserons dans cet article à l’exemple de la lutte contre la mineuse de la tomate grâce à des molécules synthétiques bio-inspirées : les phéromones.

Parties des programmes associées :

• Programme d’enseignement de spécialité de physique-chimie de la classe de première de la voie générale (en vigueur à partir de la rentrée 2019) – Constitution et transformations de la matière – 2. De la structure des entités aux propriétés physiques de la matière - B) De la structure des entités à la cohésion et à la solubilité/miscibilité d’espèces chimiques.
• Programme d’enseignement de spécialité de physique-chimie de la classe de première de la voie générale (en vigueur à partir de la rentrée 2019) – Constitution et transformations de la matière – 3. Propriétés physico- chimiques, synthèses et combustions d’espèces chimiques organiques - B) Synthèses d’espèces chimiques organiques.
• Programme de sciences physiques et chimiques en laboratoire de première STL - Synthèses chimiques.
• Programme de physique-chimie et mathématiques de première STL - Constitution de la matière - Solvants et solutés
• Programme d’enseignement de spécialité de physique-chimie de la classe de terminale de la voie générale (en vigueur à partir de la rentrée 2019) – Constitution et transformations de la matière – 2. Modéliser l’évolution temporelle d’un système, siège d’une transformation - A) Suivre et modéliser l’évolution temporelle d’un système siège d’une transformation chimique.
• Programme d’enseignement de spécialité de physique-chimie de la classe de terminale de la voie générale (en vigueur à partir de la rentrée 2019) – Constitution et transformations de la matière – 4. Élaborer des stratégies en synthèse organique.
• Programme de sciences physiques et chimiques en laboratoire de terminale STL - Chimie et développement durable - Composition des systèmes chimiques - Synthèses chimiques - Aspects macroscopiques ; mécanismes réactionnels.

Chimie et intelligence artificielle : Présentation du colloque

De nos jours, les nouvelles technologies permettent de générer des données et de les stocker dans des supercalculateurs. À l’aide d’algorithmes, on peut les trier et les interpréter plus vite qu’il n’est humainement possible pour prendre des décisions complexes. Le but de l’intelligence artificielle (IA) est de permettre à des ordinateurs de penser et d’agir comme le feraient des humains. De nouvelles puissances et infrastructures de calcul permettent de disposer des masses de données sans précédent, le « Machine Learning » et le « Deep Learning » les interprètent pour des tâches aussi complexes qu’innovantes.

L’intelligence artificielle est un sujet d’actualité dont la mise en application touche tous les domaines de l’industrie, de la recherche et de notre vie quotidienne. Bien que déjà présente dans la R&D, l’IA est encore pratiquement ignorée de la majorité des chimistes, n’apparaissant dans l’enseignement au niveau supérieur que depuis peu alors que tout le monde est convaincu de la place qu’elle est en train de se créer. Nous souhaitons donc présenter dans ce colloque un nouveau domaine en développement non seulement dans la recherche universitaire et industrielle, mais aussi dans l’enseignement indispensable pour préparer l’avenir.

Pour cela nous avons fait appel d’une part, aux experts universitaires et industriels des principaux domaines d’utilisation dans lesquels chimie et IA sont associés, d’autre part, aux enseignants chercheurs des établissements d’enseignement supérieur qui ont mis en place des formations initiales et continues dans cette nouvelle spécialité.

Ce Colloque est ouvert sur inscription à un large public avec une attention particulière aux jeunes et à leurs enseignants. Pour que ce colloque puisse être accessible au plus grand nombre, il sera diffusé sur la chaine You Tube de Mediachimie.

Le niveau se veut accessible à tous pour permettre un large débat.

Danièle Olivier et Jean-Claude Bernier
Co-Présidents du Comité d’Organisation

Chimie et intelligence artificielle : Le colloque dans son intégralité

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  et "Chimie et intelligence artificielle (2)"
• Lisez la fiche Chimie et… en fiches :
  L'intelligence artificielle, un moteur dans la recherche en chimie !

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Chimie et intelligence artificielle : Conférence par conférence

Conférences plénières d’ouverture
Animateur : Philippe GŒBEL | Président de la Fondation internationale de la Maison de la Chimie

- Concepts d’IA et Machine Learning ; utilisation en chimie ; les méthodes d’IA comme nouveau langage

François Xavier COUDERT | Directeur de recherche CNRS, Professeur attaché ENS – Université PSL
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- L’Intelligence Artificielle comme moteur dans la recherche en chimie

Carlo ADAMO | Directeur Institute of Chemistry for Life and Health Sciences (i-CLeHS) – Chimie ParisTech
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Table Ronde : Intelligence Artificielle et Industrie
Animateur : Marc J. LEDOUX | DRCE Émérite du CNRS

- IA et parfumerie cosmétique, nouvelles expériences client et réduction du time to market

Julien ROMESTANT | Directeur intelligence économique – Cosmetic Valley
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- Transition énergétique et technologies numériques : comment la donnée est utilisée pour la stratégie multi-énergies de TotalEnergies

Michel LUTZ | Chief Data Officer et Digital Factory Head of Data, Chercheur-associé au LIMOS (Laboratoire d’Informatique, de Modélisation et d’Optimisation des Systèmes) – TotalEnergies
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- De la sérendipité à l’intelligence artificielle en recherche pharmaceutique

Laurent SCHIO | Responsable France de la plateforme de recherche IDD – Sanofi
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- Un laboratoire connecté pour accélérer l’innovation en chimie

Amandine CUENCA | Manager d’équipe de Recherche – Solvay Laboratoire du Futur, Bordeaux
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SESSION I | Formation et Recherche
Animateur : Nicole J. MOREAU | Ancien professeur ENSCP et ancien Président IUPAC

- Présentation de la Majeure Chimie@IA de l’ECPM – Description de l’apport de l’IA pour la préparation et la caractérisation des matériaux pour la santé

Sylvie BÉGIN-COLIN | Ancienne directrice ECPM-Université de Strasbourg (2014-2021), Institut de Physique et Chimie des Matériaux de Strasbourg, UMR 7504, CNRS-Unistra - Loïc JERRY, ECPM-Université de Strasbourg, Institut Charles Sadron, UPR CNRS 22
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- L’expérience d’ONDALYS dans la formation continue aux outils opérationnels de la Chimiométrie et du Machine Learning

Sébastien PREYS | Chef de Projets Data Science - ONDALYS
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- Intelligence Artificielle et nouvelles approches méthodologiques pour la maîtrise des risques industriels

Guillaume FAYET | Responsable Études et Recherche, INERIS
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SESSION II | Intelligence Artificielle et Matériaux Innovants
Animateur : Jean-Claude BERNIER | Professeur Émérite de l’Université de Strasbourg

- Le projet DIADEME : accélérer la découverte de nouveaux matériaux grâce à l’IA

Mario MAGLIONE | Directeur de Recherches CNRS ICMCB Bordeaux, co-pilote du PEPR DIADEM. Frédéric SCHUSTER, CEA, co-pilote du PEPR DIADEM – Alexandre LEGRIS, Université de Lille, DAS Institut de Chimie du CNRS
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- Informatique des matériaux : comment combiner la puissance des calculs ab initio à haut débit et l’intelligence artificielle ?

Gian Marco RIGNANESE | Université Catholique de Louvain, Belgique
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- Intelligence artificielle et alliages réels : vers une conception computationnelle et responsable

Stéphane GORSSE | Maitre de conférences, Université Bordeaux, CNRS, Bordeaux INP, ICMCB, UMR 5026
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Conférence Plénière de clôture
Animateur : Daniele OLIVIER | Vice-Présidente de la Fondation internationale de la Maison de la Chimie

- Intelligence artificielle pour la science et l’industrie

Cédric VILLANI | Université Lyon I, Institut des Hautes Études Scientifiques, Bures-sur-Yvette
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Un monde intensif en matériaux. Ce XXI^e siècle met en lumière des enjeux très importants, voire vitaux, en lien avec la croissance de la population mondiale et la lutte contre le réchauffement climatique. Par exemple, en tout point du globe, tout individu souhaite utiliser un téléphone portable pour communiquer avec ses proches. Cela impose d’extraire des matières premières, comme le lithium utilisé dans les batteries, et de réfléchir dès la conception d’un produit au recyclage de celles-ci. La transition énergétique, comme celle des moteurs thermiques vers le « tout électrique » à l’horizon 2035 en Europe, vont engendrer des tensions sur le marché des matières premières (cobalt, nickel, néodyme, rhénium...) mais elles laissent entrevoir de très belles perspectives dans le domaine de la recherche et du développement.

La chimie y prend déjà toute sa place...

Dans ce dossier, après avoir présenté la notion de « matériaux stratégiques », nous nous focaliserons sur deux polymères le PVDF et la résine Elium®, pouvant être qualifiés de « stratégiques ».

Quel rôle joue la chimie pour les matériaux stratégiques ?

 

Problématique :

• Qu’entend-on par « matériaux stratégiques » ?
• Les polymères, un exemple de matériaux stratégiques
• Le P.V.D.F. et l’Elium®, exemple de deux polymères stratégiques

Des pistes sont également proposées pour un projet professionnel en lien avec la problématique.

Dans le cadre du  colloque " Chimie et Intelligence Artificielle " du 8 février 2023 à la Fondation de la Maison de la Chimie, l’équipe de Mediachimie.org vous propose de tester vos connaissances au travers d'un quiz ludique et instructif.

À vous de jouer !

Les fermentations font partie de notre quotidien, sans même qu’on y prête attention. Elles sont notamment indispensables à la production d’aliments comme le pain, le fromage, les yaourts, le vinaigre ou le vin. Dans ce projet, nous vous proposons un nouveau regard sur la question des fermentations. L’aspect historique a de nombreuses vertus. La première est de créer un contexte passionnant, riche en personnages notables (Louis Pasteur, ses assistants, ses adversaires, mais aussi l’empereur Napoléon III, l’industriel Louis Bigo…). La seconde est de mettre en lumière la manière dont la science fonctionne, comment la connaissance scientifique est produite, et les liens entre science et société. Le travail de recherche de Pasteur était interdisciplinaire, avec une dominante expérimentale forte et un aller-retour permanent entre théorie et pratique. Nous proposons aux élèves et à leurs enseignants de vivre une expérience similaire.

Cycle 3 – Sciences et technologie
Matière, mouvement, énergie, information :
· Décrire les états et la constitution de la matière à l’échelle macroscopique – Réaliser des mélanges peut provoquer des transformations de la matière.
Le vivant, sa diversité et les fonctions qui le caractérisent
· Expliquer les besoins variables en aliments de l’être humain ; l’origine et les techniques mises en œuvre pour transformer et conserver les aliments
Se situer dans l’espace et dans le temps
Education aux médias et à l’information

Notions et contenus : conservation des aliments, transformations chimiques, microorganismes, hygiène alimentaire, histoire des sciences

• Séquence 1 : L’univers de Pasteur
• Séquence 2 : La fermentation avant Pasteur
• Séquence 3 : L’intuition de Pasteur
• Séquence 4 : Pasteur démasque le coupable
• Séquence 5 : Le grand oral de Pasteur

Séquence : Pasteur et les fermentations - cycle 3 (lien externe)

Formez-vous avec le tutorial suivant :

Tutoriel : Pasteur : fermentations (lien externe)

Sur les terres de Louis Pasteur - Éclairage historique

Pasteur et le concept de fermentation - Éclairage scientifique

Les élèves font une recherche documentaire sur la poudre noire. Ce travail leur permet de faire le lien entre cette poudre, quelques avancées militaires et la conquête spatiale. Ils relèvent un défi : concevoir et fabriquer des petites fusées propulsées à l’aide de réactions chimiques allant le plus haut possible. Enfin, les élèves étudient les trajectoires obtenues lors des tests de lancement des fusées en s’appuyant sur les enregistrements réalisés dans la cour. À partir du Cycle 3.

Cycle 3 – Sciences et technologie
Matière, mouvement, énergie, information :
• Décrire les états et la constitution de la matière à l’échelle macroscopique – Réaliser des mélanges peut provoquer des transformations de la matière.
• Observer et décrire différents types de mouvements.
Se situer dans l’espace et dans le temps
Éducation aux médias et à l’indormation

Objectifs : Rechercher des informations, sélectionner les plus pertinentes et en faire une synthèse. Comprendre le fonctionnement d’un objet technique. Identifier les paramètres qui influencent les performances d’un objet technique. Ne faire varier qu’un seul paramètre à la fois dans les tests de performance. S’approprier la notion de trajectoire et de référentiel d’études.

Notions et contenus : transformations chimiques, fusées chimiques, recherche documentaire, histoire des techniques, chronophotographie, trajectoire

• Étape 1 : La poudre noire
• Étape 2 : Défi : La fusée chimique allant le plus haut possible
• Étape 3 : Introduction à la chronophotographie
• Éclairages historique et scientifique

Séquence : De la poudre noire aux fusées de la conquête spatiale - cycle 3 (lien externe)

Formez-vous avec le tutorial suivant :

Tutoriel : Fusées chimiques (lien externe)

Défi

Présentation de la séquence

Éclairage scientifique

Paroles de chercheurs :

Sandrine Palerm, ingénieure au CNES

Sedina Tsikata, chercheuse au CNRS

Dans le cadre du  colloque " Chimie et Matériaux Stratégiques " du 9 novembre 2022 à la Fondation de la Maison de la Chimie, l’équipe de Mediachimie.org vous propose de tester vos connaissances au travers de deux quiz ludiques et instructifs.

C’est l’occasion de découvrir : que les métaux et matériaux stratégiques, bien que relativement rares, inégalement répartis sur la planète ou difficilement accessibles, sont présents tout autour de nous dans la fabrication de nos objets du quotidien comme nos téléphones, nos ordinateur ou nos batteries. Mais également de comprendre que ces matériaux sont mondialement indispensables dans la décarbonation de l’énergie dans toutes ses applications industrielles et environnementales.

À vous de jouer !

La chimie sur la trace des faussaires.  De tous temps, l’Homme copia les oeuvres de ses prédécesseurs comme les romains celles de la Grèce antique.

Les faussaires existent dans tous les domaines : de la fausse monnaie aux faux documents historiques, en passant par des faux artistiques et bien d’autres… En règle générale, cela concerne tout ce qui est lucratif.

Au cours des dernières décennies, des faussaires ont été démasqués grâce aux progrès scientifiques d’analyse en chimie et en physique.

Mais comment ces scientifiques mènent-ils l’enquête et quelles preuves peuvent-ils mettre en avant ? C’est ce que nous allons aborder dans ce dossier en privilégiant ici un seul axe, celui des pigments, naturels et/ou synthétiques, utilisés par les peintres.

Comment la chimie permet-elle de démasquer des faussaires ?

 

Problématique :

• Pourquoi la chimie et les peintres sont-ils intimement liés ?
• Quels sont les exemples les plus marquants de la synthèse de pigments ?
• Comment une expertise chimique des pigments peut-elle démasquer des faussaires ?

Des pistes sont également proposées pour un projet professionnel en lien avec la problématique.

La chimie, au cœur d’un nucléaire durable. L’industrie nucléaire est une industrie jeune. En 1789, le chimiste allemand Martin Heinrich Klaproth découvre le minerai d’uranium. Environ un siècle plus tard, en 1896, le français Henri Becquerel met en évidence sa propriété radioactive. En 1938, le physico-chimiste allemand Otto Hahn réalise pour la première fois la réaction de fission de l’uranium 235 (²³⁵U) puis en 1942, aux États-Unis, le physicien italien Enrico Fermi réalise la première réaction en chaîne contrôlée de fission nucléaire. Ce n’est qu’à partir des années cinquante que l’intérêt du nucléaire à vocation civile a pris son envol en particulier en France, aux États-Unis et en URSS.