Des intelligences artificielles ne se contentent plus d'aider les physiciens dans leurs expériences : elles proposent elles-mêmes des montages innovants.
Une revue publiée le 2 septembre dans Nature fait le point sur cette évolution. Les auteurs ont examiné des travaux déjà menés dans plusieurs branches de la physique. Leur constat est précis : certains outils d'IA explorent désormais la forme même d'une expérience, au lieu de modifier seulement quelques réglages décidés à l'avance par des humains.
Pour comprendre la différence, prenons un montage composé de capteurs, de miroirs ou d'autres éléments. Une méthode classique peut chercher les meilleures valeurs parmi plusieurs paramètres. Une approche plus ambitieuse peut aussi décider quels éléments employer, comment les relier et où les placer. Le nombre de possibilités devient alors immense.
C'est là que l'intelligence artificielle intervient. Les chercheurs définissent d'abord ce que le futur dispositif doit accomplir et les contraintes qu'il doit respecter. Un programme explore ensuite de nombreuses configurations, généralement grâce à des simulations. Il peut ainsi tomber sur une organisation que l'intuition humaine n'aurait pas trouvée.
Cette démarche a déjà été appliquée à des expériences d'optique quantique, à des détecteurs de particules, à des antennes pour neutrinos ou encore à des détecteurs d'ondes gravitationnelles. Dans plusieurs travaux recensés par les auteurs, les configurations obtenues atteignent ou dépassent les performances de modèles conçus par des spécialistes. Certaines propositions ont ensuite été réalisées en laboratoire.
L'humain ne disparaît donc pas du processus. Il choisit la question scientifique, fixe les limites matérielles et décide comment mesurer la qualité d'une solution. Une configuration excellente sur le papier n'a guère d'intérêt si elle est impossible à fabriquer ou trop sensible aux imperfections réelles.
Autre difficulté : une machine peut trouver un montage performant sans fournir une explication de son fonctionnement. Les physiciens doivent alors comprendre pourquoi cette organisation fonctionne. Cette étape peut elle-même devenir instructive, car une solution inhabituelle peut révéler une manière différente d'exploiter les lois physiques déjà connues.