پرسش و پاسخ: طرحی برای نوآوری پایدار | اخبار MIT

بیومتریال آتاکاما استارت آپی است که معماری، یادگیری ماشین و مهندسی شیمی را برای ایجاد مواد سازگار با محیط زیست با کاربردهای متعدد ترکیب می کند. علاقه مند به نوآوری پایدار، یکی از بنیانگذاران آن Paloma Gonzalez-Rojas SM ‘15، دکتری ‘21 در اینجا نشان می دهد که چگونه MIT از طریق چندین طرح کارآفرینی خود از پروژه حمایت کرده است، و نقش طراحی را در ایجاد چشم انداز جامع برای یک تجارت در حال گسترش منعکس می کند.

س: به نظر شما استارتاپ شما چه نقشی در فضای مواد پایدار دارد؟

آ: Atacama Biomaterials یک سرمایه گذاری است که به پیشرفت مواد پایدار از طریق فناوری پیشرفته اختصاص دارد. با یکی از بنیانگذاران خوزه توماس دومینگز، از سال 2019 روی توسعه فناوری خود کار می کنیم. ما ابتدا شرکت را در سال 2020 با نام دیگری راه اندازی کردیم و دریافت کردیم. جعبه شنی بودجه سال آینده در سال 2021 ما از آن عبور کردیم موتورشتاب دهنده، Blueprint، و نام ما را در سال 2022 به آتاکاما بیومتریال تغییر داد. MITdesignX برنامه

این فناوری که ما توسعه داده‌ایم به ما امکان می‌دهد با استفاده از هوش مصنوعی و یادگیری ماشین، کتابخانه داده‌ها و مواد خود را ایجاد کنیم، و به عنوان یک پلتفرم قابل استفاده در صنایع مختلف به صورت افقی – سوخت‌های زیستی، داروهای بیولوژیکی، و حتی استخراج معدن عمل می‌کند. به صورت عمودی، ما پلیمرها و بسته‌بندی‌های زیستی مبتنی بر زیست‌محیطی ارزان، با منبع منطقه و سازگار با محیط زیست تولید می‌کنیم – یعنی پلاستیک‌های قابل کمپوست‌پذیری طبیعی به عنوان یک محصول شاخص، همراه با محصولات هوش مصنوعی.

س: چه انگیزه ای باعث شد که وارد بیومواد شوید و آتاکاما را پیدا کنید؟

آ: من اهل شیلی هستم، کشوری با جغرافیا و طبیعت زیبا و غنی که می‌توانیم تمام مشکلات ناشی از صنعت، مدیریت زباله و آلودگی را ببینیم. ما نام شرکت خود را آتاکاما بیومتریال گذاشتیم زیرا صحرای آتاکاما در شیلی – یکی از مکان‌هایی که می‌توانید ستارگان را در آن به بهترین شکل ببینید – مانند بسیاری از مکان‌های دیگر روی زمین در حال تبدیل شدن به یک زباله‌دان پلاستیکی است. من عمیقاً به پایداری اهمیت می دهم و برای جلوگیری از این مشکلات وابستگی عاطفی دارم. با توجه به اینکه تولید 29 درصد از انتشار کربن جهانی را به خود اختصاص می دهد، واضح است که پایداری در نحوه تعریف ما از فناوری و کارآفرینی و همچنین در بعد اجتماعی-اقتصادی نقش دارد.

زمانی که من برای اولین بار به MIT آمدم، توسعه نرم افزار در دپارتمان معماری بود گروه طراحی و محاسباتبا استادان MIT Svafa Gronfeldt به عنوان مشاور و Regina Barzilay به عنوان عضو کمیته. در طول دوره دکترا، روش‌های یادگیری ماشینی شبیه‌سازی حرکت عابر پیاده را مطالعه کردم تا بفهمم مردم چگونه در فضا حرکت می‌کنند. در کارم، از پلاستیک‌های زیادی برای پرینت سه بعدی استفاده می‌کردم و نمی‌توانستم از فکر کردن به پایداری و تغییرات آب و هوایی دست بکشم، بنابراین با استادان علوم مواد و مهندسی مکانیک تماس گرفتم تا به پلی‌مرهای زیستی و مواد مبتنی بر زیست تجزیه‌پذیر بپردازند. اینگونه بود که با هم بنیانگذارم آشنا شدم، زیرا هر دو با پروفسور نیل گرشنفلد MIT کار می کردیم. ما با هم بخشی از اولین تیم‌هایی در جهان بودیم که الیاف چوب را به صورت سه بعدی پرینت کردند، که دشوار است – کند و گران است – و به سرعت به بسته‌بندی پایدار تبدیل شد.

پس از آن برنده بورسیه شدم MCSC [the MIT Climate and Sustainability Consortium]که به من آزادی داد تا بیشتر کاوش کنم و در نهایت مدرک فوق دکتری در مهندسی شیمی MIT گرفتم که توسط پروفسور گرگوری راتلج، فیزیکدان پلیمر، پروفسور MIT هدایت می شد. این در مسیر شغلی من غیرمنتظره بود. برنده شدن Nucleate Eco Track 2022 و جایزه نوآوری MITdesignX در سال 2022، آتاکاما بیومتریال را به عنوان یکی از استارتاپ های رو به رشد در عرصه بیوتکنولوژی و فناوری آب و هوا در بوستون معرفی کرد.

س: روند شما برای توسعه بیومواد جدید چیست؟

آ: تحقیقات دکترای من، همراه با سابقه من در توسعه مواد و دینامیک مولکولی، جرقه این درک را داد که اصولی که من در مورد شبیه سازی حرکت عابر پیاده مطالعه کردم، می تواند در مهندسی مولکولی نیز اعمال شود. این ارتباط ممکن است غیر متعارف به نظر برسد، اما برای من، یک پیشرفت طبیعی بود. در اوایل کارم، شهودی برای مواد ایجاد کردم و مکانیک و فیزیک آنها را درک کردم.

با استفاده از تجربه و مهارت‌هایم و استفاده از یادگیری ماشینی به عنوان یک جهش فناوری، چارچوب مفهومی مشابهی را برای شبیه‌سازی مسیر مولکول‌ها و یافتن کاربردهای بالقوه در بیومواد به کار بردم. انجام آن موازی و جابجایی شگفت انگیز بود. این به من اجازه داد تا یک نرم افزار دینامیک مولکولی پیشرفته را بهینه کنم تا دو برابر سریعتر از فناوری های سنتی تر اجرا شود. الگوریتم من ارائه شده در کنفرانس بین المللی یادگیری ماشین امسال. این بسیار مهم است، زیرا این نوع شبیه‌سازی معمولاً یک هفته طول می‌کشد، بنابراین کاهش آن به دو روز پیامدهای عمده‌ای برای دانشمندان و صنعت، در علوم مواد، مهندسی شیمی، علوم کامپیوتر و زمینه‌های مرتبط دارد. چنین کاری بر پایه و اساس آتاکاما بیومتریال تأثیر گذاشت، جایی که ما هوش مصنوعی خود را برای استقرار مواد خود توسعه دادیم. در تلاش برای کاهش اثرات زیست محیطی تولید، آتاکاما کاهش 16.7 درصدی انتشار دی اکسید کربن مرتبط با فرآیند تولید پلیمرهای خود را از طریق استفاده از انرژی های تجدیدپذیر هدف قرار داده است.

نکته دیگر این است که من در شیلی به عنوان معمار آموزش دیدم و مدرک من یک جزء طراحی داشت. فکر می‌کنم طراحی به من امکان می‌دهد مشکلات را در سطح بسیار بالایی درک کنم، و اینکه چگونه چیزها به یکدیگر متصل می‌شوند. این به توسعه چشم‌اندازی جامع برای آتاکاما کمک کرد، زیرا به من امکان داد از یک فناوری یا رشته به دیگری بپرم و کاربردهای گسترده‌تری را در سطح مفهومی درک کنم. رویکرد طراحی ما همچنین به این معنی بود که پایداری از همان ابتدا در مرکز کار ما قرار گرفت، نه فقط یک مزیت یا هزینه اضافی.

س: نقش MITdesignX در توسعه آتاکاما چه بود؟

آ: من Svafa Grönfeldt، مدیر دانشکده MITdesignX را تقریباً شش سال است که می شناسم. او مشاور دکتری من بود و ما رابطه مربی و منتی داشتیم. من این واقعیت را تحسین می کنم که او فضایی را برای افراد علاقه مند به تجارت و کارآفرینی ایجاد کرد تا در دپارتمان معماری رشد کنند. او و مدیر اجرایی گیلاد روزنزوایگ به ما توصیه‌های خارق‌العاده‌ای دادند و ما حمایت قابل توجهی از مربیان دریافت کردیم. به عنوان مثال، دانیل تسای در زمینه مالکیت معنوی، از جمله ثبت اختراع مهم آتاکاما، به ما کمک کرد. و ما هنوز با بقیه گروه در تماس هستیم. من این رویکرد “شرکت خود را طراحی کنید” را دوست دارم، که به نظر من کاملاً منحصر به فرد است، زیرا این فرصت را به ما می دهد تا در مورد اینکه چه کسی می خواهیم به عنوان طراح، فناور و کارآفرین باشیم فکر کنیم. مطالعه بینش کاربران همچنین به ما این امکان را داد که کاربرد گسترده تحقیقات خود را درک کنیم و دیدگاه خود را با تقاضاهای بازار هماهنگ کنیم و در نهایت آتاکاما را به شرکتی با دیدگاهی جامع در مورد توسعه مواد پایدار تبدیل کنیم.

س: رویکرد آتاکاما به مقیاس‌پذیری چگونه است و گام‌های بعدی فوری برای شرکت چیست؟

آ: وقتی در مورد تحقق چشم انداز خود فکر می کنم، واقعاً از دختر 3 ساله ام الهام گرفته ام. من می‌خواهم وقتی 100 ساله شد، دنیایی با درختان و حیات وحش را تجربه کند و امیدوارم آتاکاما در چنین آینده‌ای سهیم باشد.

با بازگشت به دیدگاه طراح، ما کل فرآیند را به طور کلی طراحی کردیم، از مواد اولیه تا توسعه مواد، شامل هوش مصنوعی و تولید پیشرفته. پس از اثبات اینکه تقاضا برای موادی که در حال توسعه هستیم وجود دارد و محصولات، فرآیند تولید و فناوری خود را در محیط‌های حساس آزمایش کرده‌ایم، اکنون آماده مقیاس‌سازی هستیم. سطح آمادگی فناوری ما با آنچه ناسا استفاده می کند (سطح 4) قابل مقایسه است.

ما اثبات این مفهوم را داریم: یک ماده بسته بندی زیست تخریب پذیر و قابل بازیافت که به عنوان یک انرژی پاک در تولید در مقیاس بزرگ مقرون به صرفه و مقرون به صرفه است. ما بودجه اولیه دریافت کرده‌ایم و با بهره‌گیری از منابع موجود در سراسر جهان، مانند استفاده مجدد از ماشین‌آلات صنعت کاغذ، به‌طور پایدار در حال گسترش هستیم. همانطور که در کنفرانس پایداری اخیر MIT Industrial Liaison و STEX ارائه شد، برخلاف رقبایمان، ما با مواد بسته بندی فعلی و همچنین فرآیندهای کم انرژی از نظر هزینه برابری داریم. و همچنین تقاضا برای محصولاتمان را ثابت کردیم که نقطه عطف مهمی بود. گام‌های بعدی ما شامل گسترش استراتژیک قابلیت‌های تولیدی و امکانات تحقیقاتی است و در حال حاضر در حال ارزیابی ساخت کارخانه در شیلی و ایجاد آزمایشگاه تحقیق و توسعه به‌علاوه یک کارخانه تولیدی در ایالات متحده هستیم.