Na área de fabricação de materiais, cientistas frequentemente passam meses ajustando repetidamente os parâmetros do processo para encontrar formulações adequadas para filmes metálicos finos usados em eletrônica, óptica e tecnologias quânticas. Agora, pesquisadores da Escola Pritzker de Engenharia Molecular da Universidade de Chicago fizeram uma descoberta inovadora, estabelecendo um sistema de laboratório "autônomo".
O núcleo do sistema é o processo de deposição física de vapor (PVD), que é extremamente sensível a variáveis como temperatura e tempo. Tradicionalmente, os pesquisadores tinham que ajustar manualmente os parâmetros e realizar experimentos repetidos, cada um levando um dia ou até mais. O novo sistema, no entanto, utiliza robótica e inteligência artificial para determinar autonomamente a próxima etapa ideal, eliminando a necessidade de intervenção humana. O primeiro autor, Yuanlong Zheng, afirmou: "Esperamos libertar os pesquisadores da configuração e dos ajustes tediosos e repetitivos dos experimentos". O sistema automatiza o ciclo de execução de experimentos, medição de resultados e os envia de volta para um modelo de aprendizado de máquina para orientar a próxima tentativa.
Para lidar com fatores imprevisíveis, o sistema cria uma fina "camada de calibração" no início de cada novo experimento, ajudando o algoritmo a interpretar condições únicas. Nos testes, o sistema precisava cultivar filmes de prata com propriedades ópticas específicas. Ele alcançou o resultado desejado em uma média de apenas 2,3 tentativas e explorou todas as condições experimentais em apenas algumas dezenas de execuções. Em contraste, equipes humanas geralmente precisam de semanas de trabalho ininterrupto para concluir a mesma tarefa. Além disso, a equipe de alunos de graduação construiu o dispositivo por menos de US$ 100.000, um valor muito inferior aos custos de tentativas anteriores em laboratórios comerciais.
O autor sênior e professor assistente Yang Shuolong afirmou que, embora este seja apenas um protótipo, ele demonstra que a inteligência artificial e a robótica podem mudar a forma como filmes finos são fabricados e descobrir materiais de forma abrangente, e espera-se que tenham amplas aplicações na síntese de materiais duros e materiais quânticos complexos no futuro.
