Material supercompressível desenvolvido por IA

Um novo material supercompressível desenvolvido por meio de IA por pesquisadores da TU Delft pode transformar muitos de nossos objetos do cotidiano enquanto permanece forte. Os pesquisadores não realizaram nenhum teste experimental e criaram o material usando apenas inteligência artificial e aprendizado de máquina.

Miguel Bessa é o primeiro autor da publicação que apareceu em Materiais avançados em outubro 14. 

“A IA fornece um mapa do tesouro e o cientista precisa encontrar o tesouro”, disse ele. 

Transformando Objetos do Cotidiano

Miguel Bessa, professor assistente de ciência de materiais na TU Delft, teve a inspiração para criar este material depois de passar um tempo no California Institute of Technology. Foi lá, no Laboratório de Estruturas Espaciais, que ele observou uma estrutura de satélite capaz de abrir longas velas solares a partir de um pequeno pacote. 

Depois de ver isso, Bessa quis saber se era possível projetar um material supercompressível, mas resistente, e comprimi-lo em uma pequena fração de seu volume. 

“Se isso fosse possível, objetos do cotidiano, como bicicletas, mesas de jantar e guarda-chuvas, poderiam ser dobrados em seu bolso”, disse ele. 

A Próxima Geração de Materiais 

Bessa acredita que é importante que a próxima geração de materiais seja adaptável e polivalente com a capacidade de ser alterada. A maneira de fazer isso é por meio de materiais dominados por estrutura, que são metamateriais capazes de explorar novas geometrias. Isso permitirá que os materiais tenham certas propriedades e funcionalidades que não existiam antes. 

“No entanto, o design de metamateriais dependeu de extensa experimentação e de uma abordagem de tentativa e erro”, diz Bessa. “Argumentamos a favor da inversão do processo usando o aprendizado de máquina para explorar novas possibilidades de design, ao mesmo tempo que reduzimos a experimentação ao mínimo absoluto.”

“Seguimos uma abordagem baseada em dados computacionais para explorar um novo conceito de metamaterial e adaptá-lo a diferentes propriedades-alvo, escolha de materiais de base, escalas de comprimento e processos de fabricação."

Novas possibilidades

Usando aprendizado de máquina, Bessa desenvolveu dois designs com diferentes escalas de comprimento para o material supercompressível desenvolvido por meio de IA. Eles transformaram polímeros frágeis em metamateriais muito mais leves e recuperáveis. O aspecto mais importante e impressionante desses novos metamateriais é que eles são supercompressíveis. O design em macroescala se concentra na compressibilidade máxima, enquanto a microescala é melhor para alta resistência e rigidez. 

Bessa defende que o mais importante do trabalho não é o próprio material desenvolvido, mas sim a nova forma de projetar através do uso de machine learning e inteligência artificial. Isso poderia abrir possibilidades antes desconhecidas. 

“O importante é que o aprendizado de máquina cria uma oportunidade de inverter o processo de design, passando de investigações guiadas experimentalmente para investigações baseadas em dados computacionais, mesmo que os modelos de computador estejam faltando algumas informações. Os requisitos essenciais são que dados 'suficientes' sobre o problema de interesse estejam disponíveis e que os dados sejam suficientemente precisos.

A Bessa acredita na pesquisa baseada em dados em ciência dos materiais e em sua capacidade de revolucionar e transformar nosso modo de vida. 

“A ciência orientada por dados revolucionará a maneira como alcançamos novas descobertas e mal posso esperar para ver o que o futuro nos trará.”

Assumindo do início ao fim

Esses novos desenvolvimentos mostram que há áreas que podem ser transformadas por IA e aprendizado de máquina que não são bem conhecidas. Embora esteja provado que a inteligência artificial revolucionará máquinas, tecnologias e quase todos os outros aspectos da sociedade, nem sempre é reconhecido que ela também pode desenvolvê-los completamente por conta própria. Haverá um ponto em que o aprendizado de máquina e a IA assumirão o processo de design e desenvolvimento do início ao fim. Caberá aos humanos incutir certos mecanismos nessas tecnologias para que sejam compatíveis com nossos modos de vida.