Material súper comprimible desarrollado a través de IA

Un nuevo material súper comprimible desarrollado a través de IA por investigadores de TU Delft puede transformar muchos de nuestros objetos cotidianos sin dejar de ser fuertes. Los investigadores no realizaron ninguna prueba experimental y crearon el material utilizando solo inteligencia artificial y máquina de aprendizaje.

Miguel Bessa es el primer autor de la publicación que apareció en Materiales avanzados en octubre 14. 

“AI te da un mapa del tesoro, y el científico necesita encontrar el tesoro”, dijo. 

Transformar objetos cotidianos

Miguel Bessa, profesor asistente de ciencia de materiales en TU Delft, se inspiró para crear este material después de pasar un tiempo en el Instituto de Tecnología de California. Fue allí, en el Laboratorio de Estructuras Espaciales, donde observó una estructura satelital que podía abrir largas velas solares desde un pequeño paquete. 

Después de ver esto, Bessa quiso saber si era posible diseñar un material súper comprimible pero fuerte y comprimirlo en una pequeña fracción de su volumen. 

“Si esto fuera posible, los objetos cotidianos como bicicletas, mesas de comedor y sombrillas podrían guardarse en el bolsillo”, dijo. 

La próxima generación de materiales 

Bessa cree que es importante que la próxima generación de materiales sea adaptable y multipropósito con la capacidad de ser alterado. La forma de hacerlo es a través de materiales dominados por estructuras, que son metamateriales capaces de explotar nuevas geometrías. Esto permitirá que los materiales tengan ciertas propiedades y funcionalidades que antes no existían. 

"Sin embargo, el diseño de metamateriales se ha basado en una extensa experimentación y un enfoque de prueba y error", dice Bessa. "Estamos a favor de invertir el proceso mediante el uso del aprendizaje automático para explorar nuevas posibilidades de diseño, reduciendo al mismo tiempo la experimentación al mínimo absoluto".

“Seguimos un enfoque basado en datos computacionales para explorar un nuevo concepto de metamaterial y adaptarlo a diferentes propiedades objetivo, elección de materiales base, escalas de longitud y procesos de fabricación."

Nuevas posibilidades

Usando el aprendizaje automático, Bessa desarrolló dos diseños que tenían diferentes escalas de longitud para el material súper comprimible desarrollado a través de IA. Transformaron polímeros quebradizos en metamateriales que eran mucho más ligeros y recuperables. El aspecto más importante e impresionante de estos nuevos metamateriales es que son supercompresibles. El diseño de escala macro se enfoca en la máxima compresibilidad, mientras que la escala micro es mejor para alta resistencia y rigidez. 

Bessa argumenta que la parte más importante del trabajo no es el material desarrollado en sí, sino la nueva forma de diseñar mediante el uso del aprendizaje automático y la inteligencia artificial. Esto podría abrir posibilidades que antes eran desconocidas. 

“Lo importante es que el aprendizaje automático crea una oportunidad para invertir el proceso de diseño al pasar de investigaciones guiadas experimentalmente a investigaciones basadas en datos computacionales, incluso si a los modelos informáticos les falta alguna información. Los requisitos esenciales son que se disponga de 'suficientes' datos sobre el problema de interés y que los datos sean lo suficientemente precisos”.

Bessa cree en la investigación basada en datos en la ciencia de los materiales y su capacidad para revolucionar y transformar nuestra forma de vida. 

“La ciencia basada en datos revolucionará la forma en que alcanzamos nuevos descubrimientos y no veo la hora de ver qué nos deparará el futuro”.

Tomando el control de principio a fin

Estos nuevos desarrollos muestran que hay áreas que pueden ser transformadas por la IA y el aprendizaje automático que no son muy conocidas. Si bien está demostrado que la inteligencia artificial revolucionará las máquinas, las tecnologías y casi todos los demás aspectos de la sociedad, a menudo no se reconoce que también puede desarrollarlos completamente por su cuenta. Habrá un punto en el que el aprendizaje automático y la IA se harán cargo del proceso de diseño y desarrollo de principio a fin. Corresponderá a los humanos inculcar ciertos mecanismos en estas tecnologías para que sean compatibles con nuestras formas de vida.