Notre monde électronique alimente une révolution numérique qui transforme rapidement la recherche, les affaires et les modes de vie. Une explosion des données modifie la façon dont les organisations recherchent, développent, fabriquent et entretiennent des produits. La puissance de calcul fait exploser les barrières traditionnelles pour accélérer la recherche et le développement (R&D). Et, en tant que premiers utilisateurs de la R&D numérique,La science, la découverte et l'innovation sont plus que jamais les moteurs des économies mondiales.

La R&D numérique accélère l'innovation dans d'innombrables domaines, de la conception des matériaux et des médicaments à l'exploitation minière et à l'astronomie. Il produit des améliorations exponentielles en termes de vitesse, d'économies et de ressources. Dans le développement de produits, par exemple, les entreprises qui adoptent la R&D numérique ont constaté des améliorations d'efficacité de 15 % dans la phase de conception des exigences et du système, de 30 % dans la phase de conception matérielle et logicielle et jusqu'à 50 % dans la phase de test.

Dans deux décennies, lorsque l'adoption numérique sera omniprésente et encore plus riche, ces technologies seront tout simplement le moteur durable de la prospérité économique. Selon le Conseil de recherche Gartner, "Après la transformation numérique vient une période de récolte de valeur, une ère dans laquelle les organisations récoltent les bénéfices de productivité des changements ardus qu'elles ont apportés à leurs activités." La prochaine vague d'innovation numérique devrait générer entre 10 15 et XNUMX XNUMX milliards de dollars dans le monde.

Pour combler le fossé numérique d'ici là, le Conseil national de recherches du Canada (CNRC) fait progresser l'adoption des technologies numériques dans l'ensemble de la recherche et de l'innovation au sein de l'organisation. Nous favorisons également des études multidisciplinaires avec des technologies numériques intégrales entre nous et des collaborateurs externes.

Je vois la transformation numérique comme un triangle, avec un sommet en haut et une base plate. Au sommet se trouve l'apprentissage automatique ou d'autres algorithmes, comme le jumelage numérique et les algorithmes quantiques. D'un côté se trouvent les données et les nouveaux capteurs nécessaires pour collecter ces données. De l'autre côté, il y a un moyen pour l'algorithme d'apporter un changement dans le monde, peut-être une décision ou une action de robot.

Le processus de transformation numérique est continu. Au sommet du triangle, un scientifique utilise des outils numériques pour générer une hypothèse, puis d'un côté du triangle, teste cette hypothèse dans le monde réel. À partir de ce test, ils collectent de nouvelles données, ce qui conduit à davantage de changements ou de découvertes. Et cela augmente les possibilités d'apprentissage automatique au sommet.

En tant que directeur de la recherche numérique et directeur scientifique du CNRC, je travaille en étroite collaboration avec le conseiller scientifique en chef du Canada et un réseau de conseillers scientifiques ministériels. Grâce à des plans stratégiques, à de nouvelles propositions de programmes et au perfectionnement professionnel de nos chercheurs, nous, au CNRC, nous efforçons d'atteindre les normes les plus élevées d'intégrité et d'excellence en recherche.

Je suis également heureux d'annoncer que le Canada est un chef de file mondial dans des domaines clés de la recherche et du développement quantiques, allant de la détection et de la métrologie à la science des données et à l'intelligence artificielle (IA). Une étude commandée par le CNRC en 2020 estime que d'ici 2045, les technologies quantiques pourraient représenter une industrie de 42 milliards de dollars au Canada et soutenir plus de 200,000 XNUMX emplois.

L'innovation numérique au CNRC

Le CNRC fait des investissements stratégiques dans l'IA et les technologies quantiques, qui sont à l'avant-garde de la vague actuelle de transformation de la R-D. Notre fleuron Programme AI for Design Challenge- le premier du genre - gagne du terrain dans le monde entier, et notre nouveau Programme Applied Quantum Computing Challenge vise à consolider le leadership du Canada dans le domaine quantique.

Il existe actuellement 31 projets collaboratifs dans le programme AI for Design, qui vise à concevoir des méthodes pour accélérer les simulations, améliorer les recherches dans l'espace de conception et créer des modèles faciles à comprendre et clairement corrélés au monde réel. Il se concentre sur trois domaines clés : les sciences de la vie, la science des matériaux et la photonique.

À l'intersection de l'IA et des sciences de la vie se trouve le domaine de la biologie des systèmes. Le CNRC et ses collaborateurs utilisent l'IA pour accélérer la découverte de nouveaux médicaments contre le cancer et les maladies du système nerveux central ; créer des jumeaux numériques des processus de biofabrication nécessaires pour produire des médicaments innovants ; et découvrir les relations complexes entre le COVID-19, le délire et la démence.

Dans une étude, par exemple, nous utilisons une conception alimentée par l'IA pour la thérapie par cellules souches afin d'accélérer la recherche sur le traitement des maladies musculaires dégénératives. En partenariat avec l'Institut de recherche de l'Hôpital d'Ottawa, nous tirons parti des méthodologies d'IA pour accélérer la conception d'expériences et réaliser des scénarios idéaux beaucoup plus rapidement.

Dans le domaine de la découverte des matériaux, l'IA peut également aider à trier des quantités incroyables d'informations et proposer des voies uniques et novatrices pour une telle découverte. Avec des collaborateurs, le CNRC utilise l'IA pour développer de nouvelles méthodes de découverte et de synthèse de matériaux.

Par exemple, nous avons utilisé un modèle d'IA pour prédire de nouveaux alliages à haute entropie (HEA). Les HEA sont des alliages plus solides, plus malléables, résistants à l'usure et à la chaleur avec d'innombrables applications potentielles, y compris les engins spatiaux, les sous-marins et les réacteurs nucléaires de pointe. Le modèle d'IA a généré des structures contenant plus de 40,000 1,000 atomes en quelques heures, soit environ XNUMX XNUMX fois plus rapidement que les approches quasi aléatoires.

L'IA peut également aider à concevoir des dispositifs et des composants photoniques, qui sont essentiels à l'industrie des télécommunications. Une collaboration multipartenaires récemment lancée conçoit des convertisseurs de puissance photonique pour fonctionner avec une nouvelle longueur d'onde. Cela permettra une transmission efficace de la puissance photonique sur de nombreux kilomètres, même à travers l'atmosphère. Nous formulons des techniques d'IA pour faire progresser l'optimisation des matériaux et des dispositifs dans la recherche de telles puces.

À la fin de la journée, nous partagerons avec le monde les algorithmes d'IA de ces projets et d'autres projets révolutionnaires. Ils peuvent être utilisés par n'importe qui, y compris les experts non-IA, dans un large éventail de domaines.

Ce qui nous attend

Alors que les outils numériques sont utilisés en R&D depuis des décennies, les nouveaux capteurs, les données, l'IA, le quantique et l'automatisation croissante repoussent les limites de leur puissance et de leur impact. Avec des explosions de données et de vitesse tout autour de nous, les organismes de recherche doivent tirer pleinement parti de ces technologies pour accélérer leur adoption. Nous devons maintenir notre rôle de chef de file dans cet espace pour garder une longueur d'avance et aider les industries canadiennes à devenir de plus en plus compétitives.

La R et D accélérée abordera des questions importantes pour l'économie et la qualité de vie des Canadiens. Grâce à des réseaux pancanadiens et à des collaborations avec des universités et des organismes de recherche d'ici et d'ailleurs, le CNRC continuera d'explorer les possibilités qui encouragent la recherche collaborative dans des domaines d'importance pour le Canada.

Nous sommes une culture d'innovation qui a déjà créé de merveilleuses solutions pour nous aider à relever les défis mondiaux d'aujourd'hui. Nous constatons des résultats étonnants et je suis optimiste que ce que nous faisons avec l'IA et d'autres technologies numériques nous accélérera encore plus rapidement vers des solutions indispensables pour un bénéfice encore plus grand pour notre monde.