Le Gemological Institute of America (GIA) a lancé la première loupe de bijoutier de haute qualité dans les années 1930. Suffisamment petite pour tenir dans une main, la loupe grossit les pierres 10 fois, ce qui permet aux bijoutiers et aux gemmologues d'en vérifier la couleur et la clarté. La loupe a révolutionné la gemmologie et est encore couramment utilisée aujourd'hui.
L'esprit de découverte et d'innovation continue d'animer le GIA, il n'est donc pas surprenant que l'organisation ait adopté le concept d'intelligence artificielle (IA) comme moyen idéal d'optimiser le processus de gradation des diamants. Pritesh Patel, directeur d'exploitation du GIA, explique : « Nous avons fourni un grand nombre d'instruments différents à cette industrie au fil des années, et nous avons résolu les problèmes de la taille, du poids en carats et de la couleur il y a longtemps. La clarté était la dernière exigence, et l'IA était la clé pour la conquérir. »
Haute capacité
4 millions de diamants analysés par le GIA par an
L'utilisation poussée de l'IA
Les pierres qui devraient être analysées à l'aide de la solution basée sur l'IA représentent 70 à 80 % de tous les diamants
C'est dans cet esprit que M. Patel s'est adressé à IBM Research® avec une ambition : avec les compétences et la technologie adéquates, il pensait qu'il était possible d'exploiter la puissance de l'IA sur le cloud pour évaluer la pureté des diamants.
IBM Research a accepté et les deux organisations ont commencé à développer un partenariat stratégique : GIA fournit l'imagerie spécialisée ainsi que les données de dizaines de millions de diamants examinés par ses experts en diamants ; IBM fournit les capacités d'IA et la puissance de calcul. Ce partenariat a débouché sur l'approche IA du GIA, basée sur le cloud, pour la gradation des diamants.
Évaluer la clarté d'un diamant est un processus complexe. À l'aide d'une loupe, d'un microscope ou d'une image, les gemmologues examinent méticuleusement chaque diamant à la recherche d'inclusions, de minuscules caractéristiques piégées dans la structure de la pierre. Les inclusions peuvent être de minuscules défauts internes ou des fissures pénétrant dans la pierre depuis la surface.
Les diamants sans défaut, c'est-à-dire sans aucune inclusion, sont extrêmement rares. Moins d'un demi pour cent de tous les diamants gradés par le GIA dans le monde entrent dans cette catégorie. La grande majorité des diamants présentent une ou plusieurs inclusions qui, combinées, rendent chaque pierre unique.
Après qu'IBM Research a développé avec succès une preuve de concept (POC) démontrant que l'IA pouvait effectivement aider à automatiser le processus de gradation des diamants, l'IBM Global Cloud Acceleration Team (GCAT) est intervenue et a guidé le projet jusqu'à l'étape suivante. Cette équipe s'est associée à l'équipe DevOps de GIA Engineering pour faire évoluer la solution du POC vers un environnement adapté à la production, avec des clusters distincts pour le développement, les tests, la production et la reprise après sinistre.
Aujourd'hui, la solution est en phase expérimentale et en passe d'être entièrement produite. Les laboratoires GIA téléchargent des images spécialisées de chaque diamant dans une base de données IBM Cloudant® hébergée sur IBM Cloud®. La couche middleware du système est constituée d'un cluster IBM Cloud Kubernetes Services. « Nous avons décidé d'utiliser IBM Kubernetes Services parce qu'il nous offre la flexibilité et la puissance de calcul nécessaires pour traiter un très grand volume de données », explique M. Patel.
Le cluster de GIA est composé de trois GPU NVIDIA K80, chacun ayant un nœud virtuel partagé et un nœud bare metal dans une architecture sans serveur. Les GPU NVIDIA sont particulièrement adaptés aux besoins de GIA en raison de leur capacité à traiter rapidement l'imagerie haute résolution, ce qui permet d'accélérer l'ensemble du processus. Ils peuvent également réduire le temps nécessaire à la validation des algorithmes d'IA.
La nouvelle solution analyse chaque diamant à l'aide de deux modèles algorithmiques personnalisés. Le modèle autoplot AI crée une représentation visuelle des inclusions du diamant et le modèle de gradation évalue la qualité globale du diamant. Ces informations sont ensuite envoyées aux gemmologues de GIA sur une application iPad, où ils peuvent évaluer l'autoplot et, si nécessaire, apporter des modifications. Ces modifications sont ensuite transmises au système pour réévaluer la qualité et peuvent être utilisées pour entraîner à nouveau le modèle IA afin d'en améliorer la précision.
La mission de protection des consommateurs du GIA est à l'origine de l'idée de cette innovation. Mais le GIA avait un autre objectif pour ce projet : atteindre les plus hauts niveaux de sécurité des données pour protéger l'intégrité de la gradation des diamants. Les diamants sont une marchandise de grande valeur, et la protection du processus de gradation était d'une importance capitale. IBM Cloud App ID permet de s'assurer que le téléchargement et le traitement des images des diamants sont effectués avec des fonctionnalités de sécurité avancées, notamment l'authentification multi-facteur, le Single Sign On et les politiques de mot de passe définies par l'utilisateur.
« La transmission des données de nos locaux vers le cloud est très sécurisée », affirme M. Patel. « L'algorithme qui effectue le travail dans le cloud doit être aussi protégé que la formule du Coca-Cola. Tout ce que nous avons élaboré dans notre architecture est conçu pour garantir la sécurité et l'intégrité de l'ensemble du processus de bout en bout. »
Les images sont stockées à l'aide d'IBM Cloud Object Storage, une solution de stockage rentable qui répond à toutes les exigences du GIA en matière d'évolutivité et d'accessibilité. IBM Cloud Object Storage offre également un chiffrement intégré et un stockage WORM (write once read many) verrouillable et conforme aux politiques.
Tout au long de l'engagement, l'équipe IBM Strategic Embedded Partnerships (ESA) a été présente pour développer un partenariat stratégique mutuellement bénéfique entre les deux entreprises. Non seulement cette équipe assure la continuité et le soutien d'un point de vue commercial, mais elle a également contribué à la mise en place de la structure juridique et commerciale qui sert de base à ce type de partenariat.
Le GIA grade des millions de diamants par an. Selon M. Patel, la nouvelle solution devrait permettre de traiter 70 à 80 % de ces gradations, en se concentrant principalement sur les diamants de petite taille, ce qui permettra aux diamantaires de se concentrer sur les cas plus complexes pour lesquels une évaluation humaine est essentielle pour déterminer la qualité du diamant.
Mais il faudra du temps pour en arriver là. Pour l'instant, le GIA utilise la solution dans deux de ses onze laboratoires, effectuant des évaluations humaines et d'IA en parallèle, tandis que l'équipe affine les algorithmes. À terme, grâce au soutien continu de l'équipe GCAT, GIA a l'intention de rendre la nouvelle solution disponible dans tous ses laboratoires.
Bien que la solution n'en soit qu'à ses débuts, M. Patel voit déjà plusieurs avantages majeurs se profiler à l'horizon. Le premier, selon lui, est l'efficacité. « En automatisant les nombreuses étapes de la gradation d'un diamant, nous allons considérablement améliorer les délais d'exécution pour nos clients. »
La solution renforce également la précision et la répétabilité. Même si les diamantaires suivent une formation rigoureuse, ils exercent leur activité dans les limites de leurs sens physiques. Lorsque deux experts examinent le même diamant, leurs évaluations peuvent différer dans une très faible mesure. Avec l'IA, ces légères différences seront pratiquement exclues, ce qui contribuera à garantir que les diamants sont évalués avec précision lorsqu'ils arrivent sur le marché.
Le GIA mise sa réputation sur l'intégrité et la précision de la nouvelle solution. Tout comme l'introduction de la loupe de bijoutier dans le processus de gradation des diamants a révolutionné l'industrie dans les années 1930, ce projet introduira un tout nouveau niveau de précision dans le processus.
« IBM possède l'expertise en matière d'IA et de cloud computing pour vraiment mener à bien l'ensemble de ce projet », déclare M. Patel. « C'est pourquoi GIA a choisi de travailler avec IBM sur ce terrain particulier : nous sommes tous deux leaders dans nos domaines respectifs et il était impératif de collaborer avec IBM pour garantir les meilleurs résultats possibles sur cette initiative stratégique très importante pour GIA. »
Pour en savoir plus (lien externe à ibm.com), Mark Buntz, directeur général de GIA, s'entretient avec Pritesh Patel, directeur d'exploitation de GIA, sur la manière dont cette collaboration novatrice avec IBM profite aux consommateurs, aux évaluateurs et à l'industrie.
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Fondé en 1931, le Gemological Institute of America (lien externe à ibm.com) est un institut à but non lucratif dédié à l'étude et à l'évaluation des pierres précieuses et des perles. En plus de fournir des analyses et des classements de renommée mondiale, le GIA forme des gemmologues en herbe et est considéré comme un leader mondial de la recherche en gemmologie. Le GIA est basé à Carlsbad, en Californie, et emploie 2 500 gemmologues.
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