Uma equipe de pesquisa conjunta da Universidade Bitlis Eren e da Universidade Inonu, na Turquia, publicou um estudo no *Journal of Cleaner Production*, desenvolvendo uma estrutura de design inteligente integrada que combina aprendizado de máquina em pilha, inteligência artificial explicável, avaliação de sustentabilidade do ciclo de vida e uma ferramenta de interface gráfica de usuário sem código, para prever a resistência à compressão de compósitos cimentícios modificados com biocarvão (BMCC).

A equipe de pesquisa selecionou e construiu um conjunto de dados com 482 amostras experimentais de 26 artigos, cobrindo 12 características de entrada principais, incluindo parâmetros de proporção de mistura, propriedades físico-químicas do biocarvão e regime de cura. A equipe selecionou quatro modelos base de aprendizado: Random Forest, Extra Trees, Gradient Boosting Machine e XGBoost, construindo 10 configurações de modelo em pilha. A otimização de hiperparâmetros foi realizada por meio de busca em grade e validação cruzada de 5 vezes, resultando na seleção do modelo SM-8 (combinação XGB+ETR+RF) como a arquitetura ideal.

Os resultados da validação de desempenho do modelo mostraram que o modelo SM-8 ideal alcançou um coeficiente de correlação de 0,972, um coeficiente de determinação de 0,945 e um erro percentual absoluto médio de apenas 7,84% no conjunto de teste. Sua precisão preditiva e capacidade de generalização foram significativamente superiores às dos modelos base individuais, apresentando também a menor incerteza de previsão. Por meio da análise de explicabilidade SHAP e ICE, o estudo esclareceu sistematicamente, pela primeira vez, que os principais fatores de controle da resistência à compressão do BMCC são a idade de cura, a relação água/aglomerante, a dosagem de superplastificante e o consumo de cimento. A influência não linear de cada parâmetro foi quantificada, determinando que a faixa ideal de dosagem de biocarvão é de 1% a 5%.

Os resultados da avaliação do ciclo de vida indicam que o cimento é a principal fonte de emissões de carbono e custos do BMCC, enquanto o biocarvão pode reduzir a pegada de carbono do sistema devido à sua característica de emissão negativa de carbono. O estudo propõe diretrizes de projeto sustentável para o BMCC: controle do consumo de cimento entre 480 e 540 kg por metro cúbico, dosagem de biocarvão de 1% a 5% em peso, combinados com uma relação água/aglomerante e regime de cura adequados, para alcançar alta resistência, baixas emissões de carbono e baixo custo de forma sinérgica. A equipe de pesquisa também desenvolveu uma ferramenta de interface gráfica de usuário sem código, oferecendo aos engenheiros funções de previsão de resistência com um clique, juntamente com a avaliação simultânea de baixo carbono e custo.