Para enfrentar com sucesso as mudanças climáticas precisamos de uma forma nova e muito mais eficiente de descobrir novos materiais, utilizando a ciência e a tecnologia de ponta. O método científico tradicional de tentativa e erro, com séculos de existência, tem sido muito útil para a sociedade, mas é incrivelmente custoso e requer muito tempo. Com o clima, não temos tempo a perder, por isso é urgente acelerar o descobrimento com a ajuda da inteligência artificial (IA), a nuvem híbrida, a robótica e eventualmente a computação quântica.
A descoberta acelerada se baseia em hipóteses geradas por IA, simulações enriquecidas com IA e tentativas automatizadas. Essa estratégia será muito útil no descobrimento de materiais para a captura do carbono, fertilizantes ricos em nitrato, baterias eco-friendly e tratamentos para novos vírus. O descobrimento acelerado será igualmente crítico para aumentar a sustentabilidade e a resiliência das cadeias de suprimentos e as operações globais, assim como para a preparação para eventos globais iminentes: tais como eventos meteorológicos futuros e potenciais crises de saúde globais causadas pelas mudanças climáticas.
Desde o ano passado, os cientistas da IBM vêm utilizando esse novo método científico para acelerar o descobrimento de materiais sustentáveis, com resultados promissores. Três exemplos desse trabalho:
Captura do carbono
A captura e separação do dióxido de carbono (CO2) emitido na atmosfera é difícil, assim como o armazenamento seguro desses gases capturados a longo prazo. A equipe de pesquisa da IBM recorreu à IA para acelerar o desenho e o descobrimento de membranas poliméricas melhores que possam capturar o carbono de maneira mais eficiente em seu ponto de emissão.
Utilizando modelos de IA generativa, os pesquisadores identificaram várias centenas de estruturas moleculares que poderiam permitir alternativas mais eficientes e econômicas para as membranas de separação existentes para capturar CO2. Agora eles estão avaliando as moléculas candidatas com a ajuda de uma simulação de dinâmica molecular automatizada em grupos de computação de alto rendimento (HPC – suas siglas em inglês).
A IBM Research também criou uma ferramenta de IA baseada na nuvem que simula como flui o dióxido de carbono através de tipos específicos de rochas. Em última instância, isso poderia permitir análises mais rápidas e a otimização dos requisitos específicos de rochas para mineralizar e armazenar o CO2 de maneira eficiente, segura e a longo prazo.
Para lutar contra as mudanças climáticas, a IBM se comprometeu a alcançar zero emissões de gases de efeito estufa para 2030.
Materiais mais sustentáveis
Para garantir a sustentabilidade do planeta necessitamos com urgência de materiais que sejam sustentáveis em muitas frentes, incluindo ambientais e humanitárias.
Por exemplo, por mais essenciais que sejam as baterias para o uso diário, sua produção pode ter um impacto terrível no meio ambiente. O IBM Research está utilizando a IA, computação quântica e outras tecnologias avançadas para explorar diferentes alternativas de baterias que poderiam diminuir essas preocupações. O que inclui trabalhar com parceiros da indústria para descobrir e testar materiais que possam eliminar a necessidade de metais pesados nas baterias de íons de lítio, assim como utilizar a computação quântica para explorar a próxima geração de baterias sustentáveis.
Os pesquisadores da IBM também estão utilizando modelos de inteligência artificial generativa para desenhar materiais completamente novos; incluindo os geradores de fotoácidos (PAG), uma classe crítica de materiais usados na fabricação de semicondutores que podem ser usados para construir dispositivos de computação mais sustentáveis. Os pesquisadores utilizaram um fluxo de trabalho de ponta a ponta impulsionado pela IA para sintetizar três novos candidatos PAG, acelerando um processo de descobrimento que geralmente leva 10 anos e USD 100 milhões.
Prepare-se para futuras crises de saúde
As crises sanitárias mundiais estão cada vez mais vinculadas à saúde do planeta. Segundo a Organização Mundial da Saúde, é esperado que entre 2030 e 2050 a mudança climática provoque aproximadamente 250.000 mortes adicionais por ano, causadas por desnutrição, malária, diarreia e estresse por calor.
A IA tem um enorme potencial para acelerar a taxa de descobrimento no campo das ciências humanas. Essa é a base para uma nova colaboração de 10 anos com a Clínica Cleveland nos EUA, que aplicará uma tecnologia computacional avançada para gerar e analisar dados, que permitam melhorar a pesquisa em áreas como genoma, saúde da população, aplicações clínicas, descobrimento de produtos químicos e medicamentos.
Além disso, os pesquisadores da IBM utilizarão um modelo gerador de IA conhecido como “autocodificador generativo profundo” para aprender mais sobre as moléculas de peptídeos – cadeias curtas de aminoácidos que são os componentes básicos das proteínas. Esse conhecimento ajudou os pesquisadores a criarem dois novos peptídeos antimicrobianos não tóxicos (AMP), com forte potência de amplo espectro, superando quase em 10% outros métodos de desenho de AMP líderes no mercado.
