Tese de doutorado explora uso de Inteligência Artificial para acelerar descoberta de materiais
Descobrir novos materiais deixou de ser apenas uma busca na natureza e passou a envolver poderosos modelos computacionais. Essa foi a linha de pesquisa desenvolvida por Henrique Ferreira, que defendeu recentemente sua tese de doutorado em Nanociência e Materiais Avançados da Universidade Federal do ABC, com o tema: Ciência de Materiais aplicada à descoberta de Semicondutores.
O estudo mostrou como a combinação de simulações físicas com técnicas de Inteligência Artificial e Aprendizado de Máquina pode ampliar significativamente a produção e análise de dados sobre materiais ainda hipotéticos. Em vez de testar cada possibilidade em laboratório – processo demorado e custoso – os algoritmos conseguem analisar milhões de combinações em questão de horas. O trabalho de Henrique teve como foco três famílias de semicondutores: perovskitas, jakobssonitas e compostos binários, todos com grande potencial para aplicações em áreas como energia, eletrônica e spintrônica.
“Nosso objetivo foi ensinar o computador a compreender e prever propriedades de materiais, criando assim uma base sólida para acelerar descobertas”, explica Henrique. Segundo ele, a grande contribuição da pesquisa não está apenas nos materiais estudados, mas principalmente no método: uma nova forma de pensar a ciência de materiais em escala digital.
Para Gustavo Dalpian, vice-coordenador do INCT-Materials Informatics, a tese ilustra uma transição na forma como se estuda materiais. “Foram feitos três ‘estudos de caso’, com diferentes níveis de complexidade. Ela começa com estudos tradicionais, de focar em um material e analisa-lo pontualmente. Neste caso, foram estudados somente 4 materiais em um formato chamado ‘tradicional’. Depois, passou-se para um estudo de materiais de forma mais ampla, focando em uma amplificação dos materiais-alvo por um método de similaridade química. Neste segundo estudo foram analisados cerca de 3000 materiais. O terceiro estudo de caso focou em uma abordagem estritamente focada na informática de materiais, onde foram analisados milhões de materiais. Esta análise hierárquica demonstra claramente o potencial das diferentes abordagens, sendo que as mais amplas são diretamente ligadas ao INCT.”
Antes mesmo da confirmação da conclusão do doutorado, Henrique já tinha feito importantes contribuições para o INCT-Materials Informatics, com a gravação dos primeiros tutoriais para ensinar esta área para novos estudantes. “Henrique se tornou uma referência na área de informática de materiais no Brasil”, disse Dalpian.
Para o INCT-Materials Informatics, a tese representa um avanço estratégico. O instituto aposta na integração entre física, química, computação e inteligência artificial como caminho para posicionar o Brasil em uma fronteira científica de alta relevância mundial. A experiência de Henrique mostra como essa abordagem pode reduzir custos, aumentar a eficiência e abrir novas possibilidades para o futuro da pesquisa em materiais.
A defesa da tese também teve um significado pessoal para o novo doutor: “Ser a primeira pessoa da minha família a alcançar o doutorado é uma conquista que levo com muita gratidão aos meus pais e, especialmente meus avós, que não tiveram a oportunidade de estudar que eu tive. É uma vitória coletiva”, afirmou Henrique.
A tese completa você confere aqui: https://github.com/ferreirahs/ciencia_dados_materiais