Desafíos del siglo XXI para la química de materiales

Para resolver los múltiples retos del siglo XXI, entre ellos el cambio climático, será necesario descubrir nuevos materiales a mayor velocidad en comparación con lo que se ha hecho hasta ahora, afirmó en la Facultad de Química (FQ) el académico de la Universidad de Toronto, Canadá, Alán Aspuru-Guzik.

Al dictar la conferencia Los Materiales de Mañana, Hoy, Aspuru-Guzik –considerado uno de los científicos más importantes de la química moderna–, se refirió al destacado papel que cobra la química en materiales.

Acompañado por Carlos Amador Bedolla, director de la FQ, Aspuru-Guzik expuso que ha trabajado en el diseño e implementación de plataformas de aceleración de materiales; dichas plataformas, añadió, están habilitadas por la confluencia de tres campos dispares, a saber: inteligencia artificial, química cuántica de alto rendimiento y robótica.

En su presentación, realizada en el Auditorio B de la FQ, el experto comentó que para el crecimiento económico, un país “debe considerar cómo tener un porcentaje de las nuevas áreas científicas que se están creando, como la inteligencia artificial, que podría cambiar el panorama, incluso en el ámbito laboral, pues muchos de los trabajos que hoy se conocen ya no los habrá y serán sustituidos por otros”.

Al hablar sobre su área de estudio, Aspuru-Guzik señaló que buscan cómo la energía producida por el Sol y el viento pueda ser guardada en baterías (diferentes a las actuales), para lo que deben hacerse cálculos usando la química cuántica y buscar nuevas moléculas; el problema es que ello implica procesos lentos y caros.

En este sentido, dijo que ha tratado de conformar un laboratorio en el que confluyan varias áreas de la química, con la finalidad de hacer y probar moléculas.

Si un nuevo material requiere 10 años de investigación y una inversión de cien millones de dólares para llegar al mercado, esto indica que es muy difícil que haya innovación y es indispensable cambiar las cosas para acelerar estos procesos; en este caso, sostuvo, “se requiere transformar la química, robotizarla, automatizarla, usar síntesis esencial en cada parte del proceso”.

Se requiere cambiar la química, robotizarla, automatizarla, utilizar síntesis esencial en cada parte del proceso”

Inteligencia artificial

En la inteligencia artificial utilizada en el laboratorio, explicó, el robot diseña nuevas moléculas y las prueba, “lo cual nos lleva de la automatización a la autonomía, que son dos cosas distintas; es decir, cuando el robot toma decisiones sobre lo que está haciendo. En este nivel hay muy pocos laboratorios en el mundo”, y para alcanzarlo, agregó, se requiere trabajar muy de cerca con informáticos y expertos en ciencias de la computación.

Al respecto, aconsejó mantener una actitud abierta al conocimiento: “Ustedes aprenden química, pero deben estar conscientes de que van a estar aprendiendo de diferentes áreas toda su vida; por ejemplo, pueden tratar de tomar clases de inteligencia artificial o ingeniería”.

Junto con su grupo de investigación en la Universidad de Toronto, Alán Aspuru-Guzik se centra en la intercomunicación entre la Química Teórica con la Física, la Informática y las Matemáticas aplicadas. En particular, el equipo multidisciplinario, compuesto por químicos, físicos e informáticos, entre otros, labora en el desarrollo y empleo de algoritmos informáticos cuánticos con aplicaciones prácticas, como la simulación de moléculas y materiales.

También trabajan para acelerar el descubrimiento molecular mediante la combinación de robótica, inteligencia artificial y química cuántica de alto rendimiento, para crear plataformas de aceleración de materiales o laboratorios autónomos.