IEN/CNEN inaugura Laboratório de Simulação Nuclear e Inteligência Artificial

OInstituto de Engenharia Nuclear apresenta para a comunidade científica o Laboratório de Simulação Nuclear e Inteligência Artificial (LaSNIA), cujas atividades estão sendo desempenhadas na infraestrutura do Laboratório de Medidas Físicas e Nucleares (LMFN). O laboratório está integrado ao Serviço de Desenvolvimento de Técnicas Nucleares (SEDTN), este último criado após recente reestruturação organizacional da instituição, e está sob a chefia do Dr. Julio Cezar Suita e coordenado pela Dra. Maria de Lourdes Moreira.

Nesse contexto, o LaSNIA diferencia-se por integrar simulação nuclear e técnicas avançadas de IA, potencializando o desenvolvimento de soluções inovadoras para problemas complexos.

O novo espaço tem como propósito fortalecer estudos avançados em física nuclear aplicada às áreas de indústria, saúde e preservação do meio ambiente, combinando ferramentas de simulação baseadas no método Monte Carlo, como MCNP, GEANT e FLUKA, com metodologias modernas de inteligência artificial, incluindo redes neurais profundas.

As metodologias desenvolvidas são aplicadas na solução de problemas em diferentes setores, com destaque para aplicações industriais no setor petrolífero. Entre tais aplicações, incluem-se a determinação de frações volumétricas em sistemas multifásicos, o estudo de incrustações em tubulações e a identificação de regiões de interface no transporte de fluidos em polidutos. Além disso, são desenvolvidas linhas de pesquisa voltadas à avaliação de misturadores industriais, utilizando a técnica de rastreamento de partícula radioativa. Em contextos mais amplos, essas metodologias também podem ser utilizadas no monitoramento ambiental e em estudos voltados à área da saúde. Nesses trabalhos, utilizam-se radiações gama e nêutrons como ferramentas de análise e caracterização dos sistemas.

As simulações computacionais executadas no LaSNIA se complementam às atividades que comumente ocorrem no LMFN , como os experimentos de espectrometria gama, de elétrons e partículas alfa, voltados à caracterização e aplicação de radioisótopos, entre outros. A atuação conjunta entre esses dois laboratórios possibilita a integração entre modelagem teórica, validação experimental e desenvolvimento de novas metodologias de análise nuclear.

Logo do LaSNIA

Para o Dr. César Marques Salgado, servidor do IEN/CNEN que idealizou e projetou o laboratório, a iniciativa, em termos de infraestrutura, representa um primeiro passo, mas cientificamente constitui um avanço para o Instituto:

“Ter à disposição um ambiente dedicado, de caráter multiusuário, à simulação nuclear e ao desenvolvimento de técnicas de inteligência artificial é fundamental para elevar a qualidade das pesquisas, acelerar a formação de novos especialistas e ampliar a capacidade de inovação da instituição”, explica Salgado.

Alinhando-se ao que foi dito pelo coordenador do projeto, o espaço físico do LasNIA será compartilhado com os alunos matriculados no Programa de Pós-Graduação do IEN/CNEN (PPGIEN), com acadêmicos de cursos de iniciação científica e doutorado de outras instituições, promovendo formação qualificada em simulação nuclear e inteligência artificial aplicada.

Está nos planos ainda da equipe incluir a oferta de acesso à infraestrutura computacional do LasNIA com conexão direta ao supercomputador do IEN/CNEN, ampliando o seu alcance e permitindo o desenvolvimento conjunto de pesquisas avançadas em  IA, já que esse cluster de computação paralela tem como um de seus fundamentos contribuir com a Pesquisa e Desenvolvimentos de estudos envolvendo IA.

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Vale ressaltar que o IEN/CNEN investe sua expertise na área de Inteligência Artificial desde 2006, quando foi criado o Laboratório de Inteligência Artificial Aplicada (LIAA), pelo engenheiro Dr. Cláudio Márcio Pereira, tendo como linhas de pesquisa: a Computação Evolucionária e Inteligência de Enxames, Redes Neurais e Deep Learning, Robótica Autônoma, bem como Sistemas Especialistas e Lógica Nebulosa, todas voltadas à solução de problemas nucleares. Nesse contexto, Dr. César Salgado destaca que a atuação do Dr. Cláudio Márcio nesse campo do conhecimento dentro do IEN/CNEN foi um dos fatores que possibilitou o surgimento do LasNia.

Estrutura e Equipe do LaSNIA

Dr. César Salgado com toda a sua equipe do Laboratório reunidos no espaço onde acontecem as atividades e pesquisas em IA. Foto: Gledson Júnior

O Laboratório de Simulação Nuclear e Inteligência Artificial dispõe de quatro computadores dedicados a realizar simulações nucleares utilizando o código MCNP6, uma estação equipada com GPU voltada ao desenvolvimento e treinamento de ferramentas de IA, como redes neurais profundas, além de uma estação de trabalho equipada com o código FLUKA.

Está prevista ainda a aquisição de uma segunda estação de alto desempenho destinada ao desenvolvimento de algoritmos de IA e redes neurais profundas, ampliando a capacidade de modelagem computacional e análise de sistemas complexos. Essa nova estação foi recentemente contemplada pelo Programa Cientista do Nosso Estado, da FAPERJ, publicado em 2025, permitindo a expansão das atividades de pesquisa em inteligência artificial aplicada à área nuclear.

Todo esse trabalho é executado com o apoio dos bolsistas Roos Sophia de Freitas Dam e William Luna Salgado, ingressos pelo programa IEN–BCI. Na avaliação do coordenador do LaSNIA, “a dedicação e profissionalismo deles têm sido essenciais para a estruturação do laboratório e para a operacionalização de suas atividades”.

Com essa infraestrutura e componente humano disponíveis, o recém-criado laboratório se consolidará como um ambiente multidisciplinar, de confluência entre física nuclear, simulação computacional e inteligência artificial para impulsionar projetos inovadores, preparar e formar profissionais especializados e apoiar pesquisas de ponta no IEN/CNEN.

Escrita por: José Lucas Brito (Secos/ IEN)