El curso práctico de simulación de materiales “Dinámica molecular ab initio y con campos de fuerza machine-learning” es organizado por el Doctorado en Informática Aplicada a Salud y Medio Ambiente (DIASMA) y está dirigido a estudiantes de diversos programas de postgrado, sumando al Doctorado en Ciencias de Materiales e Ingeniería de Procesos (DOCMIP) y al Magíster en Química, mención Tecnología de los Materiales de nuestra casa de estudios. Participan, además, estudiantes de postgrado de las universidades Técnica Federico Santa María y Andrés Bello.

La visita del Dr. Menéndez, profesor titular del Departamento de Física Aplicada I de la española Universidad de Sevilla, se realiza a propósito de una colaboración académica de más de una década con la Dra. Ana Montero, académica del Departamento de Física y miembro del Claustro del DIASMA. Para concretar la visita, el investigador recibió apoyo de la AUIP (Asociación Universitaria Iberoamericana de Postgrado), a la que la UTEM se incorpora como miembro en diciembre de 2023.

La Dra. Montero explica que inicialmente se concibió este curso como una actividad interna para un grupo reducido de estudiantes. Sin embargo, “debido al alto interés que despertó el tema, decidimos ampliarlo y organizar una instancia abierta que hoy cuenta con más de veinte inscritos. Esto no sólo enriquece la formación de nuestros estudiantes, sino que también fortalece la visibilidad de la UTEM y su proceso de internacionalización”, indica la académica.

El curso aborda la simulación de materiales a escala atómica, utilizando herramientas computacionales de vanguardia. Incluye el uso de software especializado para representar estructuras cristalinas, preparar archivos de entrada, ejecutar simulaciones y analizar resultados complejos mediante técnicas de inteligencia artificial aplicadas a la dinámica molecular.

“Varios estudiantes tienen experiencia en simulación, pero pocos han trabajado directamente con machine learning. Este curso busca, precisamente, dar ese empuje inicial, enseñarles los fundamentos y -sobre todo- entregar herramientas prácticas para comenzar a implementar estos métodos por cuenta propia”, comenta el Dr. Menéndez.

El programa comienza con una introducción al uso de software especializado, describiéndose cómo representar estructuras cristalinas, preparar archivos de entrada y ejecutar simulaciones. Y, además, incluye simulaciones de dinámica molecular, en las que se estudia la evolución del sistema en el tiempo bajo diferentes condiciones termodinámicas, utilizando ensembles como NVE, NVT y NPT. Finalmente, las y los estudiantes realizan un análisis detallado de los datos obtenidos en dinámica molecular.

El Dr. Menéndez destaca el apoyo del Laboratorio Nacional de Computación de Alto Rendimiento y explica que uno de los grandes avances en este ámbito corresponde al uso de técnicas de inteligencia artificial para optimizar potenciales de interacción atómica, lo que permite extender considerablemente las escalas de tiempo y tamaño en las simulaciones de dinámica molecular.

“Antes, usando métodos ab initio, podía simular un sistema de 700 átomos durante 20 picosegundos. Ahora, con modelos basados en machine learning, puedo simular hasta 6.000 átomos durante 60 picosegundos, usando menos recursos computacionales. Esto abre posibilidades reales para estudiar sistemas a escala nanométrica, algo impensable hace algunos años”, explica.

Sobre el alcance de este tipo de iniciativas, la Dra. Montero afirma que “no sólo fortalecen las competencias técnicas de los doctorandos, sino que también fomentan la colaboración internacional, abren oportunidades de redes académicas y posicionan a la UTEM como una universidad activa en temas de investigación avanzada y formación interdisciplinaria”.