Redacción NM
Un «laboratorio autónomo» que utiliza inteligencia artificial (IA) para realizar ingeniería inversa sobre cómo fabricar nuevos medicamentos, alternativas plásticas sostenibles y materiales de construcción anticorrosivos recibió una subvención de investigación récord de $199,5 millones a través de Canada First Research Fondo de Excelencia.
El Consorcio de Aceleracióncon sede en la Universidad de Toronto, usará la subvención para continuar su investigación diseñando nuevos materiales con IA y sintetizándolos internamente con robots autónomos, un proceso que acelera el descubrimiento científico por décadas, dice el Consorcio.
El ministro de Innovación, Ciencia e Industria, François-Philippe Champagne, anunció el viernes la financiación, la mayor subvención de investigación federal jamás otorgada a una universidad canadiense, con la presencia de Alán Aspuru-Guzik, director del Acceleration Consortium.
Este año se eligieron otros once proyectos de investigación a gran escala para recibir fondos, incluidas iniciativas para tratar y prevenir enfermedades cerebrales y cardíacas y desarrollar una IA responsable, pero la subvención de Acceleration Consortium fue la más grande por un margen de $34 millones. En total, el viernes se otorgaron 1.400 millones de dólares en fondos de investigación.
“Nuestro objetivo es acelerar la ciencia”, dijo Aspuru-Guzik. «Esencialmente, hemos potenciado el proceso de descubrimiento científico».
Alán Aspuru-Guzik posa con un brazo robótico en The Matter Lab.
Liz Beddall, cortesía de CIFAR
El Consorcio de Aceleración sostiene que prácticamente todos los avances importantes en la historia humana han sido impulsados por el descubrimiento de nuevos materiales y moléculas, “desde la Edad de Piedra hasta la Edad del Bronce, pasando por los semiconductores que impulsaron la Era de la Información”.
Pero la invención de nuevos materiales es un proceso extremadamente lento. Hay billones y billones de formas de combinar átomos en nuevas estructuras.
“El espacio químico es prácticamente infinito. Hay más moléculas que podrías hacer, o materiales, que átomos en el universo visible”, dice Aspuru-Guzik.
Durante años, los científicos se han topado con descubrimientos, como la penicilina, por ejemplo, que se descubrió cuando Alexander Fleming regresó a su laboratorio de vacaciones y encontró un moho interesante que crecía en su placa de Petri. Pero imagine si los científicos no necesitaran operar en la oscuridad.
Ahí es donde intervienen la IA y la automatización para acelerar la línea de tiempo del descubrimiento. Con los laboratorios autónomos del Consorcio realizando experimentos, los científicos pueden «reducir el tiempo y el costo de llevar los materiales al mercado, de (alrededor) 20 años y $ 100 millones a tan solo un año y $ 1 millón», escribe la organización.
Y estas nuevas moléculas se pueden implementar para ayudar a cualquier cantidad de problemas: cáncer, contaminación, construcción o cualquier cosa que los científicos sueñen.
Cómo funcionan los laboratorios de conducción autónoma
Los laboratorios autónomos de Acceleration Consortium funcionan en un ciclo en el que los humanos guían el proceso, pero los conductores finales son las máquinas.
Un científico controla el brazo robótico a través de la computadora portátil para transferir una muestra a un instrumento de prueba.
James Morley/The Matter Lab/Acceleration Consortium, Universidad de Toronto
Los científicos comienzan por reducir qué tipo de propiedades buscan en un nuevo material, por ejemplo, un material conductor y liviano que pueda usarse para sensores portátiles o un polímero que se descomponga fácilmente en el medio ambiente como una alternativa plástica. Después de que los científicos establecen los parámetros y objetivos de lo que están buscando, la IA presenta una serie de opciones potenciales y luego califica esas opciones según la orientación inicial de los científicos.
Una vez que se seleccionan los mejores candidatos, la IA dirige a los robots en el laboratorio para que sinteticen el material, lo cual no es poca cosa, ya que no existe un libro de recetas para cocinar materiales novedosos. Cómo sintetizar nuevas moléculas sigue siendo una pregunta abierta.
Aspuru-Guzik dice que su grupo de investigación es pionero en un enfoque mediante el cual la IA analiza una gran cantidad de datos de síntesis y sugiere una «receta» potencial a seguir para cocinar el nuevo material, limitado por lo que es posible que realicen los robots.
Un laboratorio autónomo capaz de dosificación automática de líquidos, dosificación de sólidos y síntesis por lotes de alto rendimiento que está conectado a la configuración de caracterización óptica y purificación automatizada.
Johnny Guatto/The Matter Lab/Acceleration Consortium, Universidad de Toronto
Una vez que los robots han creado el material, también llevan a cabo pruebas autónomas para evaluar qué material candidato muestra mejor las propiedades que los científicos buscaban al principio.
Luego, todos esos datos se retroalimentan a la IA, para que pueda saber qué candidato se desempeñó mejor y sugerir nuevos y mejores candidatos. Este ciclo iterativo continúa hasta que se encuentra un nuevo material viable.
¿Qué está produciendo el Acceleration Consortium?
Antes del anuncio de financiación el viernes, Aspuru-Guzik se sentó con Global News para discutir cómo Acceleration Consortium utilizará la subvención para resolver los problemas de la humanidad.
Dijo que la organización tomará la inversión de $ 199,5 millones y la utilizará para desarrollar siete versiones actualizadas de laboratorios autónomos para trabajar en nuevos medicamentos, tecnología ecológica, materiales de construcción y electrónica.
“Desde la química inorgánica, hasta la biología, y pasando por la formulación de descubrimiento de fármacos”, dijo.
en un estudio publicado en enero, Acceleration Consortium reveló que pudo desarrollar un fármaco potencial para tratar el cáncer de hígado en solo 30 días, un proceso que suele llevar décadas. Pero eso es solo la punta del iceberg.
En el propio laboratorio de Aspuru-Guzik, está trabajando para crear un láser de próxima generación hecho de materiales orgánicos que algún día podría impulsar algo similar a Google Glass, gafas de realidad aumentada. Imagina desplazarte por tus mensajes de texto con solo usar un par de anteojos que te muestren todo lo que necesitas.
“Cuando pensamos en estas tecnologías, hay usos que nunca imaginarías”, dice Aspuru-Guzik, y agrega que los láseres orgánicos también podrían usarse en entornos hospitalarios como una etiqueta que monitorea los niveles de sangre y oxígeno.
“Eso está al borde de la imaginación en este momento”.
Uno de los colegas de Aspuru-Guzik, Jason Hattrick-Simpers, está desarrollando aleaciones resistentes a la corrosión.
“Suena un poco aburrido, ¿sabes? Bueno, hasta el cuatro por ciento de la economía mundial está vinculada a la corrosión”, sostiene Aspuru-Guzik. “Piensa en cuántas veces tienes que volver a pintar puentes, tienes que revestir barcos. … Todo eso se puede solucionar con mejores materiales anticorrosivos.“
Otro de los colegas de Aspuru-Guzik, Milica Radisic, está trabajando en la creación de una nueva forma de probar drogas, llamada órgano en un chip. Esta innovación es una forma compacta de modelar cómo un fármaco afectará a un determinado órgano, especialmente si el órgano está plagado de una enfermedad como el cáncer.
Un órgano en un chip puede simular ese ambiente enfermo y luego las drogas pueden canalizarse a través de él para observar cómo interactuará con el tejido humano.
Una última aplicación emocionante es la de la captura de carbono y el control de la contaminación, y cómo los humanos pueden recuperar las copiosas cantidades de CO2 que hemos liberado a la atmósfera para revertir el cambio climático.
“¿Cuáles serán los mejores materiales para sacar ese CO2 de la atmósfera, catalizarlo y convertirlo en un polímero útil de combustible usando la menor cantidad de energía?” Aspuru-Guzik reflexionó.
Bueno, eso es exactamente lo que está investigando el colega David Sinton, dice.
“Cada uno de nuestros miembros de la facultad, los seleccionamos y trabajamos con ellos porque están trabajando en las fronteras de algunos de los problemas más difíciles que enfrenta la humanidad”.
El Consorcio no solo trabaja con una red de investigadores en todo el país, sino que también aprovecha a las partes interesadas de la industria para llevar sus nuevos inventos al mercado.
Al final del proyecto de siete años a través del Fondo de Excelencia Primero de Canadá, Aspuru-Guzik espera que el Consorcio atraiga $ 10 millones de apoyo de la industria por año.
“Porque queremos ayudarlos a resolver problemas y también a encontrar respuestas fundamentales que les interesen para el largo plazo de su propio negocio”.
El Canada First Research Excellence Fund se creó en 2014 e invierte cientos de millones de dólares en importantes esfuerzos de investigación, elegidos cada siete años, a través de un proceso altamente competitivo revisado por pares.
