IPT lidera centro de R$ 20 milhões que utiliza inteligência artificial para acelerar o desenvolvimento de materiais avançados

Com financiamento da Finep, iniciativa reúne universidades, centros de pesquisa e empresas para ampliar a capacidade brasileira de inovação e desenvolver soluções para a indústria

O Instituto de Pesquisas Tecnológicas (IPT) lidera a criação do MaterI.A., Centro de Desenvolvimento de Materiais Avançados Assistido por Inteligência Artificial. A iniciativa integra ciência dos materiais e inteligência artificial (IA) para acelerar a descoberta, o desenvolvimento e a validação de novos materiais e processos industriais, reduzindo custos e prazos de pesquisa.

Com investimento total de aproximadamente R$ 20 milhões, dos quais mais de R$ 14 milhões são provenientes da Financiadora de Estudos e Projetos (Finep), o projeto reúne instituições científicas, universidades e empresas em uma rede de pesquisa e inovação voltada ao fortalecimento da indústria brasileira.

A proposta é enfrentar um dos principais desafios do desenvolvimento de materiais avançados: o tempo necessário para transformar descobertas científicas em soluções aplicáveis ao setor produtivo.

Para Stephanie da Costa, secretária executiva de Ciência, Tecnologia e Inovação do Estado de São Paulo e presidente do Conselho de Administração do IPT, o novo centro é estratégico por integrar duas competências consolidadas do Instituto.

“A instituição tem uma tradição de mais de 25 anos em materiais avançados, unida à IA acelera projetos inovadores com ganhos em serviços à indústria nacional e à população de São Paulo e do país.”

Anderson Correia, diretor-presidente do IPT à época da declaração, destaca que a iniciativa aproveita a experiência do Instituto em materiais avançados para ampliar a aplicação de tecnologias digitais.

“O IPT tem o DNA dos materiais e, hoje, assim como a IA está em tudo, os materiais também estão e sempre estiveram. Colocamos IA nas áreas em que temos expertise e o novo centro é uma delas. Aqui temos a parte hard, os laboratórios e as empresas associadas. Nenhuma tecnologia pode existir sozinha, a conexão entre áreas tecnológicas é o segredo para o sucesso das indústrias.”

A integração entre diferentes competências tecnológicas também é destacada por Sandra de Moraes, identificada como diretora de Operações do IPT à época da declaração.

“Vamos ampliar a capacidade brasileira de desenvolver materiais e processos para setores como mobilidade elétrica, energia, saúde, alimentação e indústria de alto desempenho, num ecossistema de oportunidades e tendências para acelerar ciclos de pesquisa e desenvolvimento.”

Pesquisa colaborativa e desenvolvimento industrial

O MaterI.A. conta com apoio da Fundação de Apoio ao Instituto de Pesquisas Tecnológicas (FIPT) e reúne instituições de referência em ciência, tecnologia e inovação.

Entre os parceiros científicos e tecnológicos estão a Escola Politécnica da Universidade de São Paulo (Poli-USP), o Instituto de Química de São Carlos (IQSC-USP), o Hospital das Clínicas da Faculdade de Medicina da USP, a Universidade Estadual Paulista (Unesp), a Universidade Federal de São Paulo (Unifesp), a Universidade Federal do ABC (UFABC), o Instituto de Tecnologia de Alimentos (Ital), o Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM) e o Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial (Senai).

No setor empresarial, a rede conta com o apoio de Vale, WEG, CBMM, Renner Herrmann, Nauticola, Marcopolo, Tupy, Abluo, Aclara Resource, C3A, Cecil e Omnitek.

A articulação entre instituições de pesquisa e empresas busca aproximar o conhecimento científico das necessidades do mercado, estimulando o desenvolvimento de tecnologias com aplicação industrial.

Segundo André Nunis, pesquisador da unidade Materiais Avançados do IPT, o projeto representa uma oportunidade de ampliar a competitividade brasileira em um mercado internacional em expansão.

“Une ciência dos materiais à inteligência artificial para acelerar a descoberta de novos materiais e impulsionar a transformação digital da indústria brasileira. O mercado global de materiais avançados movimentou US$ 513,1 bilhões em 2023 e deve atingir US$ 695,5 bilhões até 2028, impulsionado por setores como mobilidade elétrica, saúde, energia e alimentação.”

Inteligência artificial para acelerar a descoberta de materiais

O desenvolvimento convencional de materiais envolve diferentes etapas de pesquisa, testes e validação experimental, que podem demandar anos de trabalho e investimentos elevados.

O MaterI.A. pretende reduzir esses ciclos por meio da integração de inteligência artificial, modelos computacionais avançados, simulações digitais e experimentação em laboratório.

“A pesquisa convencional de materiais é morosa e custosa. Tem ciclos que podem levar décadas, e é exatamente esse gargalo que o MaterI.A. enfrenta, ao combinar Physics-Informed Machine Learning, previsão de propriedades físicas, gêmeos digitais e aprendizado por reforço, permitindo conceber novos materiais em velocidade inacessível aos modelos de P&D atuais, reduzindo custos e prazos”, explica Nunis.

Entre as tecnologias utilizadas estão modelos de aprendizado de máquina orientados por princípios da física, capazes de prever propriedades dos materiais, e gêmeos digitais, que permitem simular virtualmente o comportamento de produtos e processos antes da realização de testes físicos.

Para Denis Virissimo, superintendente técnico da unidade Tecnologias Digitais do IPT, a integração entre ciência dos materiais e tecnologias digitais amplia as possibilidades de inovação.

“Nossa contribuição é ter as tecnologias digitais como protagonistas no desenvolvimento de materiais. Agregar valor aos processos produtivos e potencializar os resultados que podem ser obtidos por meio de IA, internet das coisas e gêmeos digitais. É levar a ciência de materiais para a era digital e da revolução da IA.”

A atuação do centro está estruturada em quatro linhas de pesquisa:

• Descoberta Digital de Materiais: utilização de ferramentas digitais e inteligência artificial para acelerar a identificação e o desenvolvimento de novos materiais.
• Testbed Inteligente: integração de tecnologias digitais e infraestrutura experimental para acelerar testes e validações.
• Aplicações Estendidas para Usos Inovadores: investigação de novas possibilidades de utilização dos materiais em diferentes setores produtivos.
• Processos Inteligentes: aplicação de tecnologias avançadas para otimizar processos industriais, melhorar a qualidade e reduzir o consumo de insumos.

Infraestrutura e soluções para a indústria

O MaterI.A. contará com infraestrutura tecnológica especializada, incluindo um cluster computacional dedicado à inteligência artificial, laboratórios multiusuários e novas frentes de pesquisa.

A formação de profissionais também integra os objetivos da iniciativa, com oportunidades para pesquisadores, estudantes e programas de pós-graduação das instituições parceiras.

Para a indústria, o centro pretende ampliar o acesso a soluções tecnológicas voltadas ao desenvolvimento de materiais, à otimização de processos produtivos, à melhoria da qualidade e ao uso mais eficiente de recursos.

A previsão é que aproximadamente 80% da operação seja destinada ao atendimento de demandas industriais, fortalecendo a transferência de conhecimento e tecnologia para o setor produtivo.

“Essa atuação, que hoje se dá de modo transversal pela unidade Embrapii IPT Materiais, credenciada junto à Embrapii e direcionada a soluções para a indústria de alto desempenho, ganha ainda mais alcance com o Centro”, afirma Nunis.

Ao integrar sua infraestrutura laboratorial, a experiência de seus pesquisadores e uma rede de parceiros científicos e empresariais, o IPT busca ampliar a capacidade nacional de desenvolver tecnologias de maior valor agregado.

Com mais de 127 anos de atuação em pesquisa aplicada e desenvolvimento tecnológico, o Instituto pretende consolidar o MaterI.A. como uma plataforma estratégica para a inovação industrial e ampliar sua inserção internacional.

“A meta é transformar o IPT em referência mundial em materiais avançados assistidos por IA, comparável a Suíça, Suécia, Estados Unidos, Singapura e Reino Unido”, conclui Nunis.