{"id":11109,"date":"2022-10-26T08:59:00","date_gmt":"2022-10-26T11:59:00","guid":{"rendered":"https:\/\/www.fie.undef.edu.ar\/ceptm\/?p=11109"},"modified":"2022-10-26T08:59:00","modified_gmt":"2022-10-26T11:59:00","slug":"la-inteligencia-artificial-descubre-el-acero-del-futuro","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.fie.undef.edu.ar\/ceptm\/?p=11109","title":{"rendered":"La inteligencia artificial descubre el \u2018acero\u2019 del futuro"},"content":{"rendered":"<p>Un grupo de investigadores de prestigiosos centros europeos, desde el\u00a0Instituto Max Planck de Investigaci\u00f3n Metal\u00fargica\u00a0hasta la\u00a0Universidad de Tecnolog\u00eda de Delft, pasando por el\u00a0Real Instituto de Tecnolog\u00eda de Estocolmo, han creado ahora un sistema de aprendizaje de m\u00e1quinas (machine learning, en ingl\u00e9s) capaz de bucear entre millones de combinaciones entre los distintos elementos de la tabla peri\u00f3dica, y encontrar 1.000 candidatos con las propiedades que les interesaban.<\/p>\n<hr \/>\n<p>Durante milenios, los humanos se han impuesto a la naturaleza o a otros humanos dominando el arte de fundir y mezclar metales: a la Edad del Cobre le siguieron la del Bronce o la del Hierro. El acero moderno est\u00e1 en la base de la Revoluci\u00f3n industrial de finales del siglo XVIII y el XIX. En el XX, las aleaciones de aluminio, titanio o las superaleaciones permitieron enormes saltos tecnol\u00f3gicos en coches, aviones, misiles, pr\u00f3tesis&#8230; En la segunda d\u00e9cada de este milenio, una m\u00e1quina ha descubierto varias aleaciones que igualan y hasta superan a las creadas por los humanos en alguna de sus propiedades.<\/p>\n<p>Un grupo de investigadores de prestigiosos centros de investigaci\u00f3n t\u00e9cnica europeos, desde el\u00a0<a href=\"https:\/\/www.latam.mpg.de\/51311\/instituto-max-planck-para-la-investigaci-n-del-acero\" target=\"_blank\" rel=\"noopener\">Instituto Max Planck de Investigaci\u00f3n Metal\u00fargica<\/a>\u00a0hasta la\u00a0<a href=\"https:\/\/www.tudelft.nl\/\" target=\"_blank\" rel=\"noopener\">Universidad de Tecnolog\u00eda de Delft<\/a>, pasando por el\u00a0<a href=\"https:\/\/www.kth.se\/\" target=\"_blank\" rel=\"noopener\">Real Instituto de Tecnolog\u00eda de Estocolmo<\/a>, han creado ahora un sistema de aprendizaje de m\u00e1quinas (machine learning, en ingl\u00e9s) capaz de bucear entre millones de combinaciones entre los distintos elementos de la tabla peri\u00f3dica, encontrar 1.000 candidatos con las propiedades que les interesaban y analizarlos buscando los que te\u00f3ricamente tendr\u00edan un bajo coeficiente de expansi\u00f3n t\u00e9rmica (la dilataci\u00f3n o contracci\u00f3n del material con el fr\u00edo o el calor). Seg\u00fan publican en la revista\u00a0<a href=\"https:\/\/www.science.org\/doi\/10.1126\/science.abo4940?adobe_mc=MCMID%3D33290748455822029243089105738670435408%7CMCORGID%3D242B6472541199F70A4C98A6%2540AdobeOrg%7CTS%3D1664983082&amp;_ga=2.92810526.2082831740.1664794206-27625313.1591371110\" target=\"_blank\" rel=\"noopener\">Science<\/a>, encontraron cuatro nuevas aleaciones con un coeficiente igual o inferior a las combinaciones m\u00e1s inmunes a la temperatura usadas hasta ahora.<\/p>\n<p>Hasta hace unos a\u00f1os, una aleaci\u00f3n era esencialmente una mezcla entre un metal principal y peque\u00f1as concentraciones de otros elementos de la tabla peri\u00f3dica. Las reglas de la metalurgia casi prohib\u00edan ir m\u00e1s all\u00e1. El director de\u00a0<a href=\"https:\/\/materiales.imdea.org\/\" target=\"_blank\" rel=\"noopener\">IMDEA Materiales<\/a>, Jos\u00e9 Manuel Torralba, lo ejemplifica comparando un caf\u00e9 con una aleaci\u00f3n basada en el hierro. \u201cAl disolver el az\u00facar, obtienes un \u00fanico l\u00edquido con propiedades diferentes a las que tienen el caf\u00e9 y el az\u00facar por separado. En las aleaciones es similar, pero hay l\u00edmites a la proporci\u00f3n de otros elementos que puedes a\u00f1adir al hierro antes de que haya precipitados que ya no forman parte de la aleaci\u00f3n principal y en general empeorando sus propiedades\u201d. Todo esto salt\u00f3 por los aires en 2004: \u201cEntonces, dos grupos independientes combinaron cinco elementos en proporciones similares, viendo que formaban una \u00fanica soluci\u00f3n \u00fanica\u201d, afirma. Esto abri\u00f3 una nueva era en la ciencia de los materiales, la de las aleaciones de alta entrop\u00eda. Pero hab\u00eda un nuevo reto: buscar nuevas combinaciones entre un elemento principal y cantidades menores de otros dos o tres (el acero es hierro con tres o cuatro a\u00f1adidos) era una tarea dif\u00edcil, pero factible. Antes de este momento, la adici\u00f3n de muchos elementos de aleaci\u00f3n en grandes proporciones representaba un problema. En las de alta entrop\u00eda, las posibles nuevas composiciones de decenas de elementos y sus distintas concentraciones se estima que superar\u00edan las 10\u2077\u2078. Una cantidad imposible de manejar para los humanos, pero menos para las m\u00e1quinas.<\/p>\n<p>El investigador del Instituto Max Planck y primer autor de la investigaci\u00f3n, Ziyuan Rao comenta la principal ventaja de su sistema de inteligencia artificial (IA): \u201cComparado con los m\u00e9todos tradicionales, el aprendizaje de m\u00e1quinas es mucho m\u00e1s eficiente, ahorrando tiempo y esfuerzo\u201d, dice. En la mayor parte de la historia, el descubrimiento de nuevas aleaciones con mejores propiedades se ha basado en el ensayo y error, el conocimiento acumulado por los artesanos o directamente la serendipia. Es el caso del acero toledano, cuyas espadas fueron temidas durante siglos. Como recuerda el director del\u00a0<a href=\"https:\/\/www.cenim.csic.es\/\" target=\"_blank\" rel=\"noopener\">Centro Nacional de Investigaciones Metal\u00fargicas<\/a>\u00a0(CENIM-CSIC) Carlos Capdevila, \u201clas forjaban con carb\u00f3n de los montes cercanos, que conten\u00eda m\u00e1s carbono que otras espadas de Europa, d\u00e1ndoles m\u00e1s dureza\u201d. En la actualidad la ciencia de los materiales se apoya en programas inform\u00e1ticos y modelos que ahorran c\u00e1lculos y anticipan resultados, pero el trabajo determinante sigue siendo humano.<\/p>\n<p>El sistema de inteligencia artificial de Rao y sus colegas consta de tres pasos b\u00e1sicos. Primero usan un modelo que genera nuevas mezclas partiendo de un base de datos que los investigadores hab\u00edan previamente reunido. \u201cEsto se debe a que las aleaciones de alta entrop\u00eda tienen un espectro de composiciones enorme y es casi imposible cubrir todas las posibles composiciones\u201d, detalla. En un segundo paso usan otro modelo para predecir las propiedades de las composiciones que obtuvieron en el primero. En un \u00faltimo paso, el sistema punt\u00faa los candidatos (en este caso 1.000) combinando el coeficiente esperado de cada uno con su grado de novedad.<\/p>\n<p><strong>De un Nobel del XIX a un sistema del XXI<\/strong><\/p>\n<p>Llegaron as\u00ed a cuatro nuevas aleaciones que compararon con el invar. Se trata de una aleaci\u00f3n que, en su mezcla original, ten\u00eda un 64% de hierro, otro 36% de n\u00edquel y peque\u00f1as cantidades de manganeso, carbono y cromo. Descubierta a finales del XIX, cuyo descubrimiento le vali\u00f3 el Nobel a su creador, el suizo Charles \u00c9douard Guillaume, ten\u00eda un baj\u00edsimo coeficiente de expansi\u00f3n t\u00e9rmica. Al no verse afectado por los cambios t\u00e9rmicos, fue esencial y lo sigue siendo en el dise\u00f1o de instrumentos de precisi\u00f3n, relojes, p\u00e9ndulos, v\u00e1lvulas de motores, mec\u00e1nica de la \u00f3ptica de los telescopios&#8230; Rao asegura que dos de las aleaciones creadas por su sistema de inteligencia igualan a las aleaciones invar y otras dos \u201ctienen el coeficiente de expansi\u00f3n t\u00e9rmica m\u00e1s bajo de las aleaciones de alta o media entrop\u00eda\u201d.<\/p>\n<p>Stefan Bauer, investigador del Real Instituto de Tecnolog\u00eda de Estocolmo y uno de los autores s\u00e9nior de esta investigaci\u00f3n, recuerda en una nota: \u201cLos modelos de aprendizaje autom\u00e1tico han tenido un \u00e9xito incre\u00edble cuando hay cantidades ilimitadas de datos disponibles, por ejemplo, en videojuegos. Sin embargo, en el mundo real, es mucho m\u00e1s dif\u00edcil encontrar casos de uso en los que la inteligencia artificial marque la diferencia. Es muy emocionante ver que las predicciones no solo se probaron en simulaciones, sino que se crearon y demostraron f\u00edsicamente nuevas aleaciones\u201d. Una vez demostrada su val\u00eda con la expansi\u00f3n t\u00e9rmica, los cient\u00edficos pretenden usar su sistema de aprendizaje de m\u00e1quinas para investigar otras propiedades, como el magnetismo, en otros materiales.<\/p>\n<p>Jon Mikel S\u00e1nchez es investigador en materiales avanzados en Tecnalia. Hace unos a\u00f1os hizo su tesis doctoral sobre las aleaciones de alta entrop\u00eda. Cuando se le pregunta por las posibles propiedades m\u00e1s all\u00e1 de la expansi\u00f3n t\u00e9rmica de estas aleaciones y sus posibles aplicaciones, casi le falta papel. \u201cHay tantas aleaciones que han mejorado las tradicionales en muchos aspectos. Algunos cient\u00edficos comparan su descubrimiento con el de los aceros\u201d. Unas tienen mejores propiedades magnetot\u00e9rmicas. Otras tienen un mejor rendimiento criog\u00e9nico, clave para el almacenamiento de combustibles. Tambi\u00e9n recuerda una aleaci\u00f3n de alta entrop\u00eda de titanio que supera en anticorrosi\u00f3n a la mejor aleaci\u00f3n de titanio usada hoy en pr\u00f3tesis. \u201cPor \u00faltimo, de las m\u00e1s importantes y la que mejor entendemos los mortales, mejores propiedades estructurales (piezas de veh\u00edculos, por ejemplo) sobre todo a altas temperaturas\u201d. De ah\u00ed, opina S\u00e1nchez, la relevancia de estos trabajos. \u201cAplicar IA para descubrir nuevas aleaciones es bastante nuevo. Descubrir nuevos materiales por estos m\u00e9todos es un avance significativo\u201d, dice.<\/p>\n<p>Capdevila, el director de CENIM, comenta que descubrir una nueva aleaci\u00f3n o mejorar las propiedades de las ya existentes modificando ligeramente su composici\u00f3n tiene sus ventajas. Pone el ejemplo de la cubierta que le van a poner al campo de f\u00fatbol Santiago Bernab\u00e9u. Los aceros inoxidables tienen una elevada reflectancia y sin modificarlos, \u201cla temperatura en las terrazas de alrededor ser\u00edan muy altas\u201d. Sin embargo, la aleaci\u00f3n que pondr\u00e1n neutraliza la mayor parte del calor. \u201cDescubrir una nueva aleaci\u00f3n ser\u00eda para una tesis doctoral de cuatro o cinco a\u00f1os, ahora la m\u00e1quina lo hace en unos d\u00edas\u201d. Pero Capdevila destaca que la parte humana sigue estando ah\u00ed. \u201cEs poder de c\u00e1lculo, pero yo, humano, le digo qu\u00e9 par\u00e1metros me interesan\u201d.<\/p>\n<p>Torralba, el director de IMDEA Materiales, est\u00e1 convencido de que las aleaciones de alta entrop\u00eda est\u00e1n iniciando una nueva era. Prometen mejoras en propiedades muy demandadas, como ciertas propiedades magn\u00e9ticas, la alta resistencia a la corrosi\u00f3n, la mayor tolerancia a las temperaturas extremas o a los cambios t\u00e9rmicos&#8230; y recuerda que uno de los obst\u00e1culos al desarrollo de la energ\u00eda de fusi\u00f3n es la falta de un material que pueda soportar las altas temperaturas que se generan en un reactor de fusi\u00f3n. \u201cEn todas las tecnolog\u00edas, el avance depende de que existan los materiales necesarios\u201d, recuerda.<\/p>\n<p><strong>Fuente:<\/strong> <a href=\"http:\/\/www.madrimasd.org\/notiweb\/noticias\/inteligencia-artificial-descubre-acero-toledano-futuro\" target=\"_blank\" rel=\"noopener\"><em>http:\/\/www.madrimasd.org<\/em><\/a><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Un grupo de investigadores de prestigiosos centros europeos, desde el\u00a0Instituto Max Planck de Investigaci\u00f3n Metal\u00fargica\u00a0hasta la\u00a0Universidad de Tecnolog\u00eda de Delft, pasando por el\u00a0Real Instituto de&hellip; <\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":11110,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":[],"categories":[37,23,24],"tags":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.fie.undef.edu.ar\/ceptm\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/11109"}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.fie.undef.edu.ar\/ceptm\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.fie.undef.edu.ar\/ceptm\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.fie.undef.edu.ar\/ceptm\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.fie.undef.edu.ar\/ceptm\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fcomments&post=11109"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/www.fie.undef.edu.ar\/ceptm\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/11109\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":11111,"href":"https:\/\/www.fie.undef.edu.ar\/ceptm\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/11109\/revisions\/11111"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.fie.undef.edu.ar\/ceptm\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/media\/11110"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.fie.undef.edu.ar\/ceptm\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fmedia&parent=11109"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.fie.undef.edu.ar\/ceptm\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fcategories&post=11109"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.fie.undef.edu.ar\/ceptm\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Ftags&post=11109"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}