Nuovo studio: la collaborazione globale accelera l'innovazione nei materiali tramite l'intelligenza artificiale

RomeL'intelligenza artificiale (IA) sta accelerando la creazione di nuovi materiali. Per funzionare nella ricerca sui materiali, l'IA necessita di una grande quantità di dati condivisi e utilizzati, il che è reso più semplice grazie agli standard internazionali. Un gruppo di collaboratori internazionali ha recentemente rilasciato una versione aggiornata dello standard OPTIMADE.

Nuove tecnologie in energia e sostenibilità richiedono nuovi materiali. Ad esempio, batterie, celle solari, luci LED e prodotti biodegradabili necessitano di questi materiali specifici. Gli scienziati in tutto il mondo sono impegnati nello sviluppo di nuovi materiali, ma raggiungere la perfezione è una sfida ardua. Questi materiali non devono contenere sostanze nocive per l'ambiente e devono essere durevoli.

Rickard Armiento, professore all'Università di Linköping in Svezia, nota che l'adozione dell'IA nelle scienze dei materiali sta accelerando rapidamente. Afferma che l'utilizzo dell'intelligenza artificiale per prevedere le proprietà dei materiali apre molte nuove opportunità.

I supercomputer simulano il movimento degli elettroni nei materiali per comprenderne le proprietà. Queste simulazioni generano una grande quantità di dati, che possono essere utilizzati per addestrare modelli di machine learning. I modelli di intelligenza artificiale possono poi prevedere i risultati di nuove simulazioni e le caratteristiche di nuovi materiali. Tuttavia, è necessario un grande quantitativo di dati per addestrare efficacemente questi modelli.

Grandi banche dati raccolgono informazioni da simulazioni e dati generali sui materiali. Numerosi database sono stati creati da gruppi di ricerca in tutto il mondo. Essi spesso funzionano in modi diversi e descrivono le proprietà in vari modi. I ricercatori nelle università o nelle industrie devono mappare i materiali su larga scala e addestrare modelli di intelligenza artificiale. Per fare ciò, è necessario ottenere informazioni da queste banche dati.

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Lo standard OPTIMADE per il design dei materiali è stato sviluppato nell'arco di otto anni grazie alla collaborazione di oltre 30 istituzioni internazionali. Tra gli enti partecipanti figurano importanti database di materiali provenienti da Europa e USA.

Caratteristiche principali dello standard OPTIMADE:

• Accesso facilitato a database di materiali rinomati e meno noti.
• Descrizione precisa delle proprietà dei materiali.
• Definizioni comuni e ben fondate.

La versione più recente dello standard, v1.2, è stata pubblicata. Maggiori informazioni si possono trovare in un articolo del giornale Digital Discovery.

Il progetto coinvolge team provenienti da EU, Regno Unito, Stati Uniti, Messico, Giappone e Cina. Le istituzioni partecipanti sono:

• École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL)
• Università della California, Berkeley
• Università di Cambridge
• Northwestern University
• Università Duke
• Istituto Paul Scherrer
• Università Johns Hopkins

Gli incontri e i workshop annuali sono finanziati dal CECAM in Svizzera. Il primo workshop è stato sostenuto dal Lorentz Center nei Paesi Bassi. Altre attività ricevono il supporto di organizzazioni come Psi-k, NCCR MARVEL in Svizzera e SeRC in Svezia. I ricercatori coinvolti nella collaborazione beneficiano anche del sostegno di diversi finanziatori.