Un réseau de neurones lit les défauts dans le métal ✎ express
À l'intérieur d'un morceau d'aluminium, les atomes sont alignés en rangées régulières, comme des briques dans un mur. Mais parfois, une rangée s'arrête avant d'atteindre le bord – et une « marche » apparaît dans le cristal, ce que les physiciens appellent une dislocation. Ce sont précisément ces défauts qui déterminent la résistance, la ductilité et le comportement sous contrainte du métal. Les voir directement est difficile : il faut un microscope à rayons X qui capte les faibles réflexions des plans atomiques déformés, et un œil expérimenté pour déchiffrer, à partir du motif des lignes sombres, où exactement la couche a glissé.
Désormais, un réseau de neurones tente de faire ce travail. Il a été entraîné sur des milliers d'images informatiques où des dislocations uniques dans l'aluminium sont éclairées par rayons X sous différents angles. On a intégré au réseau la connaissance de la symétrie du réseau cristallin – c'est-à-dire les règles selon lesquelles les atomes peuvent se déplacer. Grâce à cela, le modèle ne se contente pas de mémoriser des images, il « comprend » quels déplacements sont physiquement possibles. Sur des données de validation qu'il n'avait jamais vues, la précision de reconnaissance du type de dislocation a atteint 93 %.
Sur un échantillon réel présentant ce qu'on appelle un glissement dévié (lorsque la dislocation change de plan de glissement), le réseau a correctement identifié le type de glissement dans 72,7 % des cas. C'est moins que sur les simulations, mais déjà comparable au travail manuel d'un humain qui passe des heures à comparer une image avec des modèles calculés. Les auteurs estiment que l'entraînement sur des simulations avec contraintes physiques est la bonne voie vers une analyse entièrement automatique des défauts dans les matériaux.
Pour l'instant, le réseau ne sait traiter que des dislocations uniques dans l'aluminium, mais la même approche peut être étendue à d'autres métaux et alliages. Cela accélérera le contrôle des pièces pour l'aviation, les réacteurs et la microélectronique, où chaque défaut compte.
Les dislocations ont été prédites théoriquement bien avant d'être observées : en 1934, trois scientifiques ont compris indépendamment que le métal se déforme précisément grâce au mouvement de ces « marches ».