Veel klimaatgerelateerde uitdagingen draaien om materialen, bijvoorbeeld om CO2 uit de atmosfeer te halen door binding met vaste stoffen. De Brits-Nederlandse startup CuspAI denkt dat kunstmatige intelligentie veel sneller voor nieuwe doorbraken kan zorgen. Mede-oprichter en AI-wetenschapper Max Welling legt uit hoe dat werkt.
‘Materiaalgebruik staat aan de basis van alles wat we doen in menselijke samenlevingen. Nieuwe materialen zijn daarom een belangrijke sleutel om grote, maatschappelijke problemen op te lossen.’ Mede-oprichter en technologiedirecteur Max Welling van startup CuspAI ziet duidelijk kansen: kunstmatige intelligentie kan ervoor zorgen dat we vele malen sneller geschikte materialen ontwikkelen voor onder meer het absorberen van CO2 uit de atmosfeer.
Het bedrijf dat Welling met de Britse chemicus en quantumspecialist Chad Edwards oprichtte, is pas anderhalf jaar oud. Tijdens zijn lezing vermeldt Welling haast achteloos dat CuspAI een dag eerder bekend heeft gemaakt liefst 100 miljoen dollar aan nieuwe financiering te hebben opgehaald. ‘We kunnen verder.’
AI-startup met Amsterdamse wortels groeit razendsnel
Dat het jonge bedrijf iets bijzonders doet, is bij durfinvesteerders niet onopgemerkt gebleven. Medio 2024, enkele maanden na de oprichting, verzekerde CuspAI zich in een eerste financieringsronde van 30 miljoen dollar aan groeigeld. Inmiddels staat de teller op in totaal 130 miljoen dollar, iets meer dan 110 miljoen euro.
Het geld wordt onder meer gebruikt voor het opschalen van het platform, dat veel rekenkracht vergt en daarmee capaciteit van datacenters. Verder zijn er financiële middelen nodig voor het uitbreiden van databases en de operationele activiteiten. Het hoofdkantoor en de juridische zetel zijn gevestigd in de Britse universiteitsstad Cambridge, maar de Amsterdamse vestiging in het Science Park is volgens Welling daarna de grootste hub. Ook heeft de startup kantoren in Berlijn, Tokio, Edinburgh en Lausanne met in totaal zo’n dertig werknemers.
Bij de geldschieters zitten grote partijen zoals de Amerikaanse durfinvesteerder New Enterprise Associates, staatsinvesteringsfonds Temasek uit Singapore, en de investeringstak van NVentures van chipmaker Nvidia. De adviesraad van CuspAI puilt uit van de klinkende namen, waaronder de Brits-Canadese cognitief psycholoog en computerwetenschapper Geoffrey Hinton, die de Nobelprijs kreeg voor zijn werk op het gebied van AI, en Yann LeCun, hoofdwetenschapper artificial intelligence bij Meta.
Nieuwe materialen nodig voor uitdagingen klimaatverandering
Welling geeft tijdens de bijeenkomst van SustainaLab aan dat hij gemotiveerd werd om bij te dragen aan grote uitdagingen rond klimaatverandering, toen hij rapporten las waaruit bleek dat we deze eeuw, ook als de uitstoot van broeikasgassen fors is gedaald, nog veel werk moeten maken van het verwijderen van historische CO2-emissies uit de atmosfeer.
CuspAI heeft als belangrijkste doel om het proces van materiaalonderzoek in hoge mate te automatiseren, zodat kansrijke nieuwe materialen veel sneller geïdentificeerd kunnen worden. AI moet de onderzoekscyclus met een factor tien versnellen, met een succespercentage van 90 procent bij het identificeren van nieuwe, nuttige materialen.
‘Traditioneel scheikundig onderzoek doorloopt een cyclus waarbij er eerst literatuuronderzoek wordt gedaan, daarna een onderzoeksvoorstel komt voor het ontwerpen van nieuwe moleculen, er experimenten worden gedaan, de resultaten worden geanalyseerd en er vervolgens wordt gekeken naar verdere verbetering en nieuwe varianten. Dat neemt ontzettend veel tijd in beslag. Met CuspAI willen we dit proces drastisch versnellen door het grotendeels te automatiseren’, schetst Welling. Wordt de menselijke wetenschapper daarmee overbodig? Zover is het nog niet, volgens de AI-specialist: ‘Op flink wat punten is er nog menselijke interventie om het AI-platform aan te sturen.’
AI versnelt onderzoek met moleculaire simulaties
Het platform van CuspAI bestaat eigenlijk uit een aantal verschillende AI-toepassingen, die elk specifieke taken uitvoeren binnen de onderzoekscyclus.
Een belangrijk onderdeel is een generatief AI-programma (een large language model) dat met scheikundige data van het hele internet is getraind als een soort vraagbaak om kandidaten voor nieuwe materialen te selecteren en simulaties van nieuwe moleculen te maken. ‘Je moet ‘m wel vertellen wat hij moet doen en in welk domein hij moet zoeken. Het is geen vervanging van een klassieke wetenschapper’, geeft Welling aan.
De ‘scheikundig bewuste’ AI-vraagbaak kan volgens Welling nog veel beter worden, als deze toegang krijgt tot data van gespecialiseerde vaktijdschriften van wetenschappelijke uitgevers. Daarover voert CuspAI inmiddels gesprekken. Als er een structuuropzet voor een mogelijk nieuw materiaal is gegenereerd, heeft CuspAI ook specifieke toepassingen ontwikkeld voor bijvoorbeeld het voorspellen en evalueren van belangrijke eigenschappen van het nieuwe materiaal.
Het team van CuspAI heeft zelf gekeken naar zogenoemde metal organic frameworks (MOF’s), ofwel poreuze structuren die geschikt zijn om bijvoorbeeld CO2 te binden. ‘Bij de precieze vorm van dergelijke structuren zijn er miljoenen mogelijkheden. Met behulp van AI kun je veel sneller kansrijke kandidaten selecteren. We hebben nu bijvoorbeeld een vijftal MOF’s ontworpen die daadwerkelijk getest kunnen worden.’
Bredere toepassingen voor batterijen, bioplastics en kernfusie
Het team van CuspAI heeft zich met het onderzoek naar MOF’s gericht op materialen die CO2 kunnen binden, maar de toepassingen van het platform zijn veel breder. Welling geeft aan dat er ook enorme kansen liggen voor verbetering van materialen die in batterijen worden gebruikt, of voor toepassingen in biologisch afbreekbare plastics, halfgeleiders en kernfusie.
CuspAI biedt partners de mogelijkheid om het platform te gebruiken om eigen onderzoekscycli te versnellen. Zo sloot de startup afgelopen juli een samenwerkingsovereenkomst met chemiebedrijf Kemira voor het ontwikkelen van materialen die PFAS uit verontreinigd water kunnen verwijderen.
Die bredere toepassingsmogelijkheden van het platform vormen waarschijnlijk ook een belangrijke reden waarom grote investeerders niet hebben geaarzeld om in minder dan twee jaar meer dan 100 miljoen euro in het piepjonge bedrijf te steken.
Met dank aan Change INC