Il 2020 ha reso chiaro come la scienza abbia un ruolo essenziale per combattere alcune delle più grandi sfide del nostro tempo, ripensando i modelli tradizionali di generazione, consumo e smaltimento dei materiali necessari alla nostra sopravvivenza. Ibm Research ogni anno individua cinque predizioni che cambieranno le nostre vite nel successivo quinquennio. Ora, sfruttando la convergenza di tecnologie come quantum, Ai, Hpc (High performance computing) e cloud ibrido, il centro di ricerca sta lavorando all’accelerazione della scoperta scientifica in cinque aree che hanno un forte legame con la sostenibilità del nostro futuro.
Usare la fotoresistenza per dare vita a materiali e prodotti sostenibili
Si stima che entro il 202 ci saranno tre volte più dispositivi connessi rispetto al numero di essere umani. Molti dei dispositivi utilizzati al giorno d’oggi non sono completamente sostenibili, anche per via dei semiconduttori che li compongono. Ed ecco perché, nei prossimi cinque anni, Ibm mira a scoprire nuovi materiali che consentano ai produttori di semiconduttori di migliorare la sostenibilità dei propri prodotti. A questo scopo, è fondamentale l’apporto del calcolo quantistico avanzato, dell’intelligenza artificiale e la ricerca continuativa, in modo da sviluppare computer migliori e più sostenibili, efficaci e sicuri. Ibm ha messo a disposizione competenze e strumenti all’avanguardia in questo campo per permettere agli scienziati di aggregare e analizzare le informazioni note sulle sostanze chimiche fotoresistenti e quindi spingere la modellazione sui sistemi informatici tradizionali ad alte prestazioni. In questo modo, i sistemi di AI saranno quindi in grado di costruire nuovi modelli suggerendo classi di composti che soddisfano specifici obiettivi ambientali e di efficienza.
Ripensare l’utilizzo delle batterie sfruttando l’Ai
Entro il 2050, l’uso di energia in tutto il mondo aumenterà del 50%, a causa anche della crescita della popolazione mondiale e all’aumento degli standard di vita delle nazioni in via di sviluppo. L’energia rinnovabile, come quella solare, eolica e idroelettrica, che non rilascia CO2 dannosa per il clima e l’atmosfera, può aiutare a soddisfare la crescente domanda di energia pulita. In realtà però abbiamo bisogno di energia rinnovabile più affidabile: le fonti esistenti non sono al momento supportate da infrastrutture adeguate a garantire la continuità energetica e richiedono impianti di stoccaggio per evitare problemi di intermittenza. Per risolvere questo problema, Ibm sta lavorando per accelerare la scoperta di nuovi materiali per le batterie, più sicuri e preferibili dal punto di vista ambientale. L’uso dell’Ai e del calcolo quantistico permetterà di progettare batterie migliori per soddisfare la domanda crescente di elettricità senza incidere sulla temperatura del pianeta. I ricercatori Ibm hanno già sviluppato una batteria a catodo a base di iodio, priva di cobalto e nichel, che ha una densità maggiore, una minore infiammabilità e tempi di ricarica più rapidi rispetto alle batterie tradizionali. Ibm ha inoltre collaborato con gli scienziati di Daimler Ag per sviluppare batterie al litio-zolfo di nuova generazione, più potenti ed economiche, facendo leva sul calcolo quantistico per simulare accuratamente l’interazione delle molecole delle batterie al litio-zolfo.
Mitigare i cambiamenti climatici catturando e trasformando la CO2
Entro il 2025, la CO2 presente nell’atmosfera raggiungerà livelli insostenibili. I governi e le imprese, inclusa Ibm, sono già all’opera per tagliare le emissioni e contenere la temperatura globale. Per fare ciò, c’è bisogno di nuovi materiali e processi per la cattura e la trasformazione della CO2: nei prossimi cinque anni Ibm prevede che la tecnologia aiuterà a catturare le emissioni atmosferiche in modo più efficace, trasformando la CO2 in prodotti e componenti utili, ottenendo così un’aria più pulita e un pianeta più fresco. Un team di ricercatori Ibm è impegnato nell’identificazione di metodi e materiali già esistenti e pronti all’uso, utilizzando cloud e tecnologie Nlp (Natural Language Processing) per estrarre le informazioni contenute nei brevetti e nei documenti, per poi applicare l’Ai ai materiali più noti utilizzati per la separazione e la cattura della CO2: l’obiettivo è quello di rendere il processo abbastanza efficiente da ridurre significativamente il livello di CO2 nocivo nell’atmosfera a livello globale.
Modellare l’ambiente per nutrire una cittadinanza in crescita
La popolazione mondiale sta crescendo rapidamente, con stime che suggeriscono che il mondo raggiungerà i dieci miliardi di persone entro il 2050, rispetto agli otto miliardi di oggi. Per supportare questa nuova realtà dobbiamo garantire l’accesso a una risorsa fondamentale: il cibo. I fertilizzanti svolgono un ruolo enorme nella produzione alimentare, ma è necessario individuare modi migliori e meno energivori per produrli. L’azoto, il gas più abbondante nell’atmosfera, è l’ingrediente principale nei moderni fertilizzanti industriali: tuttavia, produrre una tonnellata di fertilizzante richiede la combustione di una tonnellata di energia fossile che trasformi l’azoto in nitrati utilizzabili in campo agricolo. A loro volta, queste sostanze influiscono sulle emissioni di anidride carbonica in atmosfera. Nei prossimi cinque anni sarà possibile replicare la capacità della natura di convertire l’azoto nel suolo in fertilizzanti ricchi di nitrati, nutrendo il mondo che verrà e riducendo l’impatto ambientale dell’industria agroalimentare. Con l’Ai e il calcolo quantistico, Ibm sta lavorando per reinventare gli approcci tradizionali all’agricoltura sviluppando soluzioni innovative, sostenibili e scalabili per consentire la fissazione dell’azoto.
Imparare dal passato per costruire un futuro più sano
L’ultima previsione di Ibm va al cuore di un’esigenza critica emersa dalla pandemia Covid-19: creare e implementare un processo più efficiente per la scoperta dei farmaci, in modo da essere pronti ad affrontare eventuali minacce virali che potrebbero presentarsi in futuro. La progettazione di nuovi farmaci è difficile e costosa, e richiede inoltre tanto tempo: in media ci vogliono più di due miliardi di dollari e più di dieci anni prima che un nuovo farmaco raggiunga il mercato. Nel contesto attuale di diffusione del Covid-19, queste statistiche non sono mai state così preoccupanti: ecco perché Ibm, nei prossimi cinque anni, applicherà Ai, cloud e data analysis per snellire il processo di scoperta dei farmaci, accelerando la scoperta di terapie e molecole utili a combattere nuovi virus su scala globale e riducendo i costi della ricerca.
