No início do século 20, o desenvolvimento de um catalisador para a síntese de amônia pelo método Haber-Bosch exigiu mais de 10.000 experimentos antes de ter sucesso. O desenvolvimento de novos materiais é um processo demorado e caro, desde o projeto até a comercialização.



No entanto, nos últimos anos, os investigadores têm trabalhado para encurtar o período de desenvolvimento através da utilização de inteligência artificial (IA). Quando combinado com robôs, é possível realizar pesquisas de desenvolvimento de materiais 24 horas por dia, 365 dias por ano, sem intervenção humana.

Donghun, Kim do Centro de Pesquisa em Ciência Computacional e o Professor Kwan-Young Lee do Departamento de Engenharia Química e Biotecnologia da Universidade da Coreia desenvolveram uma plataforma de síntese sob medida de nanomateriais usando IA e robótica, chamada Smart Laboratório.

A pesquisa foi publicada na revista Advanced Functional Materials .

A equipe de pesquisa conjunta do Instituto de Ciência e Tecnologia da Coreia (KIST) e da Universidade da Coreia desenvolveu pela primeira vez um dispositivo automatizado que sintetiza nanopartículas com base em um braço robótico e mede as propriedades ópticas das nanopartículas sintetizadas. Ao combinar a tecnologia de IA com isso, foi desenvolvido um laboratório inteligente para síntese personalizada de nanomateriais, com o qual os pesquisadores podem sintetizar prontamente nanomateriais que atendam aos seus requisitos apenas inserindo as propriedades desejadas do material.

A tecnologia de IA aplicada à plataforma Smart Lab combina um método de otimização bayesiana com a tecnologia de parada antecipada para aumentar a eficiência da descoberta de materiais em mais de 500 vezes em comparação com dispositivos automatizados simples.

Experimentos humanos são muitas vezes difíceis de obter resultados reproduzíveis porque os resultados dependem muito do ambiente de pesquisa e da proficiência dos pesquisadores; no entanto, o laboratório inteligente desenvolvido tem a vantagem de produzir dados consistentes e de alta qualidade em grandes quantidades.

Os pesquisadores também desenvolveram uma tecnologia de IA para garantir a segurança dos laboratórios inteligentes. Embora não haja risco de ferimentos aos pesquisadores em laboratórios inteligentes não tripulados, é difícil prevenir acidentes de segurança, como mau funcionamento devido à sobrecarga do robô.

Os pesquisadores desenvolveram uma tecnologia de visão de IA (DenseSSD) para detectar e prevenir antecipadamente tais acidentes de segurança e a instalaram no laboratório inteligente. O DenseSSD detecta vários objetos no laboratório, incluindo equipamentos e materiais de pesquisa, e notifica os usuários sobre quaisquer anormalidades para que possam tomar as medidas adequadas.

"A plataforma de laboratório inteligente, que permite o desenvolvimento de materiais sem intervenção humana, será um novo paradigma de P&D que pode resolver o problema do declínio da mão de obra de pesquisa devido ao envelhecimento", disse o Dr. Sang Soo, Han do KIST.

"No futuro, planejamos incorporar modelos de linguagem interativa, como ChatGPT, para facilitar o uso do laboratório inteligente por não especialistas", disse o Dr. Donghun, Kim. A equipe de pesquisa planeja expandir a plataforma Smart Lab para vários campos de materiais, como catalisadores, baterias e displays.

Mais informações: Hyuk Jun Yoo et al, Síntese de nanopartículas metálicas sob medida em temperatura ambiente e descoberta de conhecimento químico sobre o crescimento de nanopartículas por meio de experimentações autônomas, Materiais funcionais avançados (2024). DOI:10.1002/adfm.202312561
Informações do diário: Materiais Funcionais Avançados

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