Design de Materiais, Sinergia, Inovação: projeto temático recém-aprovado integra ferramentas de data science e inteligência artificial para alavancar o desenvolvimento de materiais
BIFUSP entrevista Gustavo Dalpian
Completando um ano como docente no IFUSP, o pesquisador Gustavo Dalpian celebra a aprovação de um robusto Projeto Temático pela FAPESP.
Em junho de 2023, Gustavo Dalpian, docente na Universidade Federal do ABC (UFABC) por dezessete anos, prestou concurso e ingressou no IFUSP diretamente como Professor Titular: "É bem pouco comum acontecer isso", reflete, enquanto recorda sua formação de mestrado e doutorado no IFUSP, sob orientação do Prof. Adalberto Fazzio (atualmente vinculado ao CNPEM), no mesmo prédio onde hoje ocupa uma sala.
Em sua trajetória como pesquisador, Dalpian já esteve envolvido em uma sequência de projetos temáticos com foco no estudo teórico-computacional de materiais, junto a colaboradores bastante experientes. A proposta atual, entretanto, traz ambições novas: para além de dar continuidade à prolífica linha envolvendo a simulação de materiais, o escopo aumentou consideravelmente com a adição de novos grupos experimentais. A concepção se integra ao atual contexto de estímulo à inovação na Universidade, buscando acelerar a aproximação dos avanços em ciência básica com seus possíveis desdobramentos em produção de tecnologia. Além da ampliação do escopo, o pesquisador destaca também a utilização de ferramentas de ciência de dados como um diferencial do projeto.
"O novo projeto tem um enfoque muito forte na área de Informática de Materiais. Queremos estudar e tentar descobrir novos materiais usando ferramentas de física quântica – área na qual já trabalhamos há bastante tempo - e incorporar as novas ideias de data science e inteligência artificial. Isso é uma evolução, e recentemente também aprovamos um INCT na área de Informática de Materiais. Queremos encontrar novos materiais com propriedades específicas para um dado tipo de aplicação, tanto que o título do nosso projeto temático é 'Design de Materiais'... O método tradicional de descoberta de novos materiais envolve trabalhos árduos de síntese no laboratório, seguido de sua caracterização e, por último, a busca de possíveis aplicações para ele. Queremos atuar de forma diferente, no chamado design inverso: você diz qual é a aplicação para a qual quer um material novo, busca candidatos usando ferramentas computacionais para então levar essa ideia para o laboratório e proceder com sua síntese..." - descreve o pesquisador.
A ideia é realizar simulações de inúmeros materiais usando as ferramentas de data science e encontrar possibilidades que atendam às demandas de aplicação. Para tanto, o projeto vai utilizar enormes bancos de dados de materiais e os mais poderosos supercomputadores disponíveis no país. Também está prevista a aquisição e instalação no IFUSP de um cluster de computadores com orçamento de cerca de duzentos e cinquenta mil dólares (US$ 250.000). O valor total do projeto é de, aproximadamente, treze milhões de reais (R$ 13.000.000).
Novas ferramentas, novo equipamento, mas ao pesquisador importa muito destacar a qualidade das pessoas envolvidas: o temático contará com sete pesquisadores principais, oriundos de cinco instituições de excelência em pesquisa. Além do próprio Gustavo Dalpian, representando a USP, ocupam as outras posições os pesquisadores Adalberto Fazzio (CNPEM), Amauri Jardim de Paula (ITA), Alexandre Reily Rocha (IFT-UNESP), José Antônio Souza e Fábio Furlan (os dois da UFABC) e Carlos Bufon (IGCE-UNESP / Rio Claro).
Dalpian esclarece que "Além de propor o material no computador, o nosso projeto temático quer levar essa proposta para grupos experimentais - para que eles tentem sintetizar esse material que ainda não existe. Você inventa o material no computador, e o projeto temático tem pesquisadores experimentais capacitados para sintetizar e caracterizar esse material. E, por fim, gostaríamos de fechar o ciclo: há um grupo de pesquisadores especialista em construir dispositivos. Queremos fechar o ciclo completo no desenvolvimento de materiais, desde sua concepção até a construção de um protótipo de dispositivo".
Sobre a dinâmica prevista para o trabalho, o pesquisador enfatiza a importância da sinergia entre os grupos de pesquisa. Cada grupo envolvido (de Simulação, de Síntese, de Caracterização e de Prototipagem) tem seu conjunto de técnicas e ferramentas e, além de desenvolverem pesquisas em suas áreas específicas, o projeto vai estimular frequente e intensa interação entre eles: a meta é que, em ao menos um caso da investigação, haja a completude do ciclo, desde o design, no computador, até a construção de um protótipo.
O timing também parece a favor. O pesquisador afirma como foi positivo vir para o IFUSP, onde há mais disponibilidade de pessoas para trabalhar nos projetos. Destaca também como são "muito bem formados" os nossos estudantes, ao mesmo tempo que menciona a relevância das discussões sobre a reforma do projeto pedagógico do Bacharelado em Física. Entende que os estudantes do IFUSP têm uma formação bastante sólida, mas acha pertinente a proposta de oferecer uma formação mais ampla, incluindo o ensino de ferramentas relacionadas à área de ciência de dados. Em sua visão, tais competências ampliam as possibilidades de atuação do futuro bacharel, não somente para o mercado, mas também como pesquisador.
O projeto também vai abrir oportunidades para estudantes e pesquisadores. São cerca de trinta (30) bolsas de diversos níveis - iniciação científica, doutorado, pós-doutorado, treinamento técnico e também jornalismo científico. Em breve, os grupos devem publicar anúncios para o preenchimento das vagas.
Ao final, questionado sobre perspectivas e desafios para o desenvolvimento do projeto, o pesquisador é bastante positivo: revela que tem recebido o apoio necessário para desenvolver a pesquisa que estão propondo. "Minha previsão é que a dificuldade que enfrentaremos será uma dificuldade científica, que é uma dificuldade que a gente gosta. O desafio científico é o nosso mote".
-> ACESSE AQUI a ficha do projeto "Design de materiais: dos materiais quânticos às aplicações em energia"
Para mais informações, consulte o pesquisador Gustavo Dalpian em
dalpian@usp.br
Imagem: Gustavo Dalpian no Ed. Alessandro Volta do IFUSP. Foto de Malu Tippi/IFUSP.