La Integración de la inteligencia artificial y la robótica con las ciencias de materiales conducirá a nuevas tecnologías de energía limpia

La inteligencia artificial, la robótica y el cómputo avanzado, combinados con las ciencias de materiales podrían acelerar drásticamente el desarrollo de nuevos materiales para todas las tecnologías de energía limpia

Redactado por: Staff

Expertos internacionales proponen las Plataformas de Aceleración de Materiales (MAPs, por sus siglas en inglés) como nuevos métodos para acelerar el desarrollo de tecnologías limpia en al menos 10x.
Los materiales son la base de prácticamente todas las tecnologías de energía limpia, incluidas las baterías avanzadas, celdas solares orgánicas, los semiconductores de baja energía, los catalizadores para capturar y almacenar CO2, entre muchas otras. Pero descubrir nuevos materiales es actualmente un proceso lento y costoso: para determinar si serán útiles, las moléculas recién descubiertas se procesan mediante simulación, síntesis y caracterización o análisis en un proceso que puede tardar de 10 a 20 años, o más.
La inteligencia artificial, la robótica y el cómputo avanzado, combinados con las ciencias de materiales podrían acelerar drásticamente el desarrollo de nuevos materiales para todas las tecnologías de energía limpia. Las Plataformas de Aceleración de Materiales (MAPs) propuestas podrían acortar el tiempo promedio para desarrollar un nuevo material útil de 20 años a uno o dos años.
El Informe del Taller de Expertos, "Plataforma de Aceleración de Materiales: Aceleración del Descubrimiento de Materiales de Energía Avanzada mediante la Integración de Cómputo Avanzado con Inteligencia Artificial", fue presentado por la Secretaría de Energía (SENER), y sus co-líderes Estados Unidos, Canadá y CIFAR, hoy en la Casa de la Universidad de California en la Ciudad de México.
El reporte presentado es el resultado de un taller técnico de expertos internacionales llevado a cabo en la Ciudad de México en septiembre de 2017, el cual reunió a más de 55 científicos líderes de todo el mundo para definir las necesidades fundamentales de investigación, los retos, y las oportunidades relacionadas con el descubrimiento de materiales. Este trabajo es un proyecto de la Subsecretaria de Planeación y Transición Energética liderada por el Mtro. Leonardo Beltrán, y financiado por el Fondo Sectorial Conacyt-Secretaria de Energía-Sustentabilidad Energética.
Este Reporte es un hito importante de la iniciativa global liderada por la SENER y sus co-líderes, conocida como el Reto de Innovación de Materiales de Energía Limpia de la iniciativa global Misión de Innovación (MI), que agrupa a 22 países y la Unión Europea.
Con el objetivo de acelerar la innovación energética en el mundo, entre las recomendaciones propuestas en el Reporte se encuentran el desarrollo de "laboratorios automatizados e inteligentes o autónomos" que diseñen, realicen e interpreten los experimentos en busca de nuevos materiales de alto rendimiento y bajo costo.
"El rendimiento, la eficiencia y accesibilidad de las tecnologías de energía limpia se puede aumentar al encontrar materiales con las mejores propiedades. Por el momento, se utiliza el método de Edison que en busca de los filamentos para la bombilla, probó uno a uno de forma secuencial, a prueba y error, hasta que encontró el que funcionara. Este Reporte propone una hoja de ruta para los métodos que nos permitirán acelerar el descubrimiento y diseño de los materiales con las propiedades exactas que necesitamos. La clave es crear las plataformas (MAPs) totalmente integradas de principio a fin que permitan a los seres humanos acelerar el ritmo de descubrimientos", dijo Alán Aspuru-Guzik, Profesor de la Universidad de Harvard, co-presidente del taller y autor principal del Reporte.
Las recomendaciones del panel
Los participantes en el Taller plantean seis recomendaciones para desarrollar las Plataformas de Aceleración de Materiales (MAPs) que integrarán la robótica e inteligencia artificial con síntesis y caracterización de materiales lo cual acelerará el ritmo de descubrimientos.
Las plataformas ayudarían a los investigadores a pasar del método de Edison de prueba y error a uno de "diseño inverso", en el cual los materiales con exactamente las propiedades deseadas podrían ser rápidamente buscados y desarrollados.
El Reporte del Taller recomienda seis áreas clave que deberán desarrollarse para crear estas MAPs, las cuales son:
1) "Laboratorios automatizados y autónomos" que diseñen, realicen e interpreten experimentos rápidamente;
2) El desarrollo de formas específicas de inteligencia artificial para el descubrimiento de materiales;
3) Plataformas de robótica de materiales modulares, es decir que puedan ser conjuntos de bloques de construcción modulares, como Legos, para síntesis y caracterización;
4) Investigación en métodos computacionales avanzados para el diseño inverso;
5) Nuevas metodologías para conectar la longitud y las escalas de tiempo asociadas con la simulación de materiales; y
6) Infraestructura de datos y plataformas de intercambio avanzadas.
El Reporte enfatiza la necesidad de desarrollar equipos internacionales multidisciplinarios de científicos e ingenieros con experiencia en química, ciencias de materiales, cómputo avanzado, robótica e inteligencia artificial, entre otras disciplinas.
"Me complace que CIFAR haya podido contribuir al importante trabajo de Mission Innovation (MI)", dijo el presidente y Director General (CEO) de CIFAR, el Dr. Alan Bernstein. "CIFAR y MI comparten objetivos comunes, y nuestro énfasis en la excelencia, la participación global y el abordar las preguntas más difíciles es la mejor estrategia para crear las tecnologías disruptivas necesarias para hacer frente a la creciente demanda mundial de energía".
El Dr. Hermann Tribukait de los Fondos de Innovación Energética y Director Ejecutivo de esta iniciativa, afirmó que "las empresas que se sumen pronto a este proyecto tendrán probablemente una ventaja competitiva por ser pioneros (first-mover advantage), es decir, podrán aprovechar los conocimientos generados en esta iniciativa para ajustarse y obtener una mayor participación en los beneficios crecientes de estas nuevas tecnologías".