Cómo la inteligencia artificial puede ayudar a encontrar nuevos materiales

La ciencia de los materiales es un campo en auge en los últimos años, ofreciendo tentadoras soluciones potenciales a los retos de ingeniería que van desde baterías de mayor capacidad a dispositivos médicos más seguros.

Hay nuevos materiales que funcionan a nivel molecular para combatir microbios, y otros que pueden cambiar de forma cuando se introducen en una corriente eléctrica. Algunos se transforman en el calor o el frío, mientras que otros son suaves y esponjosos cuando se empuja, pero forman una barrera rígida cuando se golpea a la velocidad.

A lo largo de la historia, la caza de nuevas sustancias ha sido llevada a cabo por científicos en laboratorios. La mayoría de los materiales “revolucionarios” fueron encontrados fruto del azar.

El grafeno, por ejemplo, fue descubierto por dos investigadores de la Universidad de Manchester que estaban especulativamente jugando con cinta adhesiva y grafito un viernes por la tarde.

Pero ahora, los investigadores en Europa y los Estados Unidos están utilizando modelado informático, inteligencia artificial y técnicas de aprendizaje automático para probar materiales antes de que existan.

Algunos son puramente hipotéticos, pero otros están siendo sintetizados y probados por poseer propiedades potencialmente útiles como magnetismo, conductividad o por su resistencia.

Los investigadores de la Universidad de Basilea, por ejemplo, fueron capaces recientemente de predecir 90 diferentes formas de un cristal llamado elpasolita, que podría ser utilizado como un semiconductor o aislante, o emitir luz cuando se exponen a la radiación.

Esfuerzo global

Mediante la creación de bases de datos de las propiedades de diversos compuestos, los investigadores pueden acelerar la búsqueda de combinaciones potencialmente útiles.

La inteligencia artificial no sólo puede aumentar la velocidad del progreso. Con ayuda de las máquinas, los científicos pueden identificar cosas que nunca serían detectadas en el curso normal de la investigación.

Aunque no exista una ecuación física fundamental que pueda describir los datos (como el color o la resistencia química), la inteligencia artificial puede utilizarse para ayudar a descubrir nuevos materiales y predecir las propiedades de los materiales existentes y nuevos.

Acelerar la innovación

El informe de Dayton Horvath, investigador en este campo, sostiene que la inteligencia artificial acelerará el ritmo de la innovación, teniendo profundos efectos en todas las industrias que requieren nuevos materiales.

Las empresas también se están involucrando en la aplicación del aprendizaje automático a otros campos. IBM está trabajando para desarrollar un algoritmo que puede escanear cientos de miles de artículos científicos y patentes para descubrir propiedades desconocidas potencialmente útiles.

Pero aún existe trabajo pendiente. Los científicos aún están poniendo a punto los algoritmos y a establecer los parámetros del tipo de molécula o características de los materiales que están buscando.

La inteligencia artificial no los reemplaza, sino que está acelerando la su trabajo, y podría ayudar a allanar el camino para todo tipo de avances de ingeniería.

Todos los campos de la ciencia pueden beneficiarse de estos descubrimientos. Tanto si eres un cerrajero en el Guinardó como un físico experimental, las nuevas aleaciones pueden brindarnos, por ejemplo, aleaciones más duras para fabricar llaves y cerraduras o cerámicas con propiedades especiales como la superconductividad.