Markus J. Buehler

Markus J. Buehler es un científico e ingeniero de materiales estadounidense en el Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), donde ocupa la cátedra McAfee de Ingeniería. ^{[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]} Es miembro del profesorado del Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental y del Departamento de Ingeniería Mecánica del MIT , donde dirige el Laboratorio de Mecánica Atomística y Molecular (LAMM). ^{[ 4 ]} Es miembro del Centro de Ciencia e Ingeniería Computacional (CCSE) del MIT en el Schwarzman College of Computing . Es un pionero en IA para la ciencia y la ingeniería. Creó potentes modelos de IA multiagente conscientes de grafos que transforman datos heterogéneos en información práctica con base científica, impulsando avances en ciencia de materiales, biología y atención médica. Su trabajo en descubrimiento de conocimiento impulsado por IA y razonamiento de grafos demostró la utilización de la inteligencia artificial para impulsar avances científicos con aplicaciones en nanotecnología, materiales avanzados y ciencia de proteínas.

Su erudición abarca desde la ciencia hasta el arte, y también es compositor de música experimental, clásica y electrónica, con interés en la sonificación . ^{[ 5 ] [ 6 ] [ 7 ]} Ha dado varias charlas TED sobre su trabajo. ^{[ 8 ] [ 9 ]}

Entre 2013 y 2020, se desempeñó como jefe del Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental del MIT. ^{[ 10 ]} Sus actividades de investigación y docencia se centran en la aplicación de un enfoque de ciencia de materiales computacional para comprender las propiedades funcionales de los materiales biológicos y sintéticos, específicamente enfocado en las propiedades mecánicas y la nanoingeniería de materiales multiescala.

Su trabajo incorpora la ciencia de los materiales, la ingeniería, las matemáticas y el establecimiento de vínculos entre los materiales naturales y las artes mediante el uso de la teoría de categorías .

Trabajando en la intersección del arte y la ciencia, también es compositor y se interesa por la sonificación. Para ello, desarrolló un método que permite traducir la estructura material en forma musical y viceversa, materializando la información sonora en el diseño de proteínas de biomateriales. Desarrolló la técnica de composición material-musical.

En 2020, musicalizó el patógeno de la COVID-19, ejemplificando una relación entre arte y ciencia. ^{[ 11 ] [ 6 ] [ 12 ] [ 13 ] [ 14 ]}

Antes de incorporarse al MIT en 2005, fue director de modelado multiescala e integración de software en el Centro de Simulación de Materiales y Procesos de Caltech , en la División de Química e Ingeniería Química. Obtuvo un doctorado en química por la Universidad de Stuttgart y el Instituto Max Planck de Investigación de Metales, tras obtener una maestría en mecánica de la ingeniería por Michigan Tech y realizar estudios de pregrado en ingeniería química y de procesos en la Universidad de Stuttgart .

Buehler tiene formación en ciencia de los materiales , ingeniería , mecánica aplicada y ciencias computacionales . Su investigación se centra en la simulación ascendente de las propiedades estructurales y mecánicas de materiales biológicos, bioinspirados y sintéticos a múltiples escalas, con especial énfasis en la falla de los materiales desde una perspectiva nanométrica y molecular, y en el desarrollo de una comprensión fundamental de cómo se crean las propiedades funcionales de los materiales naturales, biológicos y sintéticos, incluyendo la IA con agentes y los modelos de razonamiento basados ​​en grafos. Es conocido por el uso de modelos computacionales simples para explicar fenómenos complejos de materiales en biología e ingeniería desde una perspectiva ascendente. Su trabajo en impresión 3D explora el diseño computacional-experimental integrado de nuevos materiales, incluyendo el uso de IA y RA/RV, y el modelado inmersivo. ^{[ 15 ] [ 16 ]}

Su trabajo reciente se ha centrado en aplicar un enfoque de ciencia de materiales computacional para estudiar fallas de materiales en sistemas biológicos, incluyendo la investigación de la degradación de materiales en una variedad de enfermedades y otras condiciones extremas en múltiples escalas de tiempo y longitud. Sus contribuciones clave se encuentran en el campo de la deformación y falla de materiales proteicos estructurales como el colágeno y la seda, ^{[ 17 ] [ 18 ]} donde su trabajo reveló paradigmas universales de diseño de materiales que permiten que los materiales proteicos proporcionen una funcionalidad mejorada y diversa a pesar de los recursos limitados (energía, volumen de material, bloques de construcción débiles como los enlaces de hidrógeno, etc.), y demostró cómo estos mecanismos se rompen bajo condiciones extremas y enfermedades (impacto, trauma, mutaciones, defectos, etc.).

El impacto de su trabajo ha sido el establecimiento del paradigma universalidad-diversidad , que explica cómo la multifuncionalidad (diversidad) de las propiedades materiales en biología se logra mediante el cambio de las disposiciones estructurales de unos pocos constituyentes (universales) en lugar de inventar nuevos bloques de construcción o a través de la calidad de los bloques de construcción. Parte del trabajo actual de Buehler ^{[ 19 ]} implica el uso de ologs , un marco de teoría de categorías para la representación del conocimiento, para codificar las relaciones estructura-función inherentes a los materiales jerárquicos.

Buehler ha publicado más de 500 artículos, con más de 55 000 citas, ^{[ 20 ]} sobre modelado teórico y computacional de materiales utilizando diversos tipos de métodos de simulación, una monografía sobre modelado atomístico, un libro sobre biomateriomics, varios capítulos de libros, y ha impartido cientos de conferencias invitadas, ponencias magistrales y discursos plenarios en todo el mundo. Su trabajo se publica en revistas científicas revisadas por pares como Nature , Nature Materials , PNAS , Science Advances , Advanced Materials , Royal Society Interface y muchas otras. ^{[ 20 ]}

En un estudio reciente de la Universidad de Stanford, fue reconocido como uno de los investigadores más destacados del mundo en 2020, ubicándose en el 0,09 % superior de todos los investigadores en la categoría de nanociencia. ^{[ 21 ]} Colabora ampliamente con investigadores experimentales en Estados Unidos, Europa y Asia. Es investigador principal y coinvestigador principal en numerosas subvenciones de investigación, incluyendo varios proyectos de investigación interdisciplinarios financiados por la Fundación Nacional de Ciencias , el Departamento de Defensa , los Institutos Nacionales de Salud (NIH) y muchas otras organizaciones, así como socios industriales.

Su docencia en el MIT se centra en la mecánica de la ingeniería, el modelado y la simulación , y en la introducción de estudiantes de pregrado y posgrado a la investigación computacional. Imparte cursos de formación profesional en áreas como el diseño de materiales, el aprendizaje automático y la fabricación aditiva. ^{[ 22 ]} Desde 2020 imparte un curso sobre aprendizaje automático para la informática de materiales, orientado a la mejora de competencias mediante la IA.

Ha participado en la enseñanza de las asignaturas del MIT 3.021J Introducción al modelado y la simulación, 1.978 De nano a macro: Introducción a las técnicas de modelado atomístico, 1.545 Modelado atomístico de materiales y estructuras, 1.050 Mecánica de la ingeniería I y 2.174J: Avances en mecánica y materiales mediante aprendizaje automático. Buehler colabora con el departamento de IS&T del MIT en el marco de la iniciativa "Bringing Research Tools into the Classroom" (Llevando herramientas de investigación al aula), donde desarrolla herramientas para facilitar el uso sencillo de herramientas de simulación multiescala en la enseñanza y la formación de estudiantes de grado y posgrado. También participa activamente en el Programa de Oportunidades de Investigación para Estudiantes de Pregrado (UROP) del MIT, donde ejerce como mentor. Es asesor del Programa de Investigación de Verano del MIT y fue asesor de la Fundación Everett Moore Baker Memorial .

Es autor de los libros de texto Atomistic Modeling of Materials Failure ^{[ 23 ]} y Biomateriomics ^{[ 24 ]} . El primero se centra en las propiedades mecánicas de los materiales y las conexiones entre las teorías atomísticas y continuas, mientras que el segundo está dirigido a analizar las estructuras jerárquicas y de motivos en los materiales biológicos.

Buehler es editor o miembro del consejo editorial de varias revistas internacionales, entre ellas APL Machine Learning , PLoS ONE , International Journal of Applied Mechanics , Biophysical Journal , Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials , Journal of Engineering Mechanics, Journal of Nanomechanics and Micromechanics y Journal of Computational and Theoretical Nanoscience. Desde 2011 es coeditor jefe de BioNanoScience , revista que cofundó. Fue elegido miembro del consejo editorial de Journal of the Royal Society Interface en 2012.

Es el expresidente del Comité de Biomecánica del Instituto de Mecánica de la Ingeniería de la ASCE , copresidente del Comité Directivo de Nanoingeniería en Medicina y Biología de la ASME , miembro del Comité Nacional de Biomecánica de EE. UU. y participa en varios otros comités de la ASME , incluido el Comité de Mecánica en Biología y Medicina. También participa activamente en la Sociedad de Investigación de Materiales como redactor voluntario del Boletín de la MRS , organizador de simposios de la MRS y a través de su participación en el programa de becas para estudiantes de posgrado de la MRS. Desde 2010, es director del Programa MIT-Alemania (MISTI Alemania). Es el editor jefe de la revista Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials . ^{[ 25 ]}

Buehler recibió el Premio CAREER de la Fundación Nacional de Ciencias , el Premio Joven Investigador de la Fuerza Aérea de los Estados Unidos, el Premio Joven Investigador de la Armada y el Premio Joven Profesor de DARPA . Buehler fue invitado al simposio Fronteras en Ingeniería de la Academia Nacional de Ingeniería. En 2023, fue elegido miembro de la Academia Nacional de Ingeniería . ^{[ 26 ]} En 2009, su trabajo fue reconocido con el Premio Presidencial a la Trayectoria Temprana para Científicos e Ingenieros (PECASE). Recibió el Premio Harold E. Edgerton al Logro Docente de 2010, el Premio ASME Sia Nemat-Nasser de 2010, el Premio Thomas JR Hughes al Joven Investigador de 2011 y el Premio Conmemorativo Rossiter W. Raymond de 2011. En 2011 recibió el primer Premio Leonardo da Vinci de EMI . Su trabajo fue reconocido con varios otros premios, incluido el Premio Alfred Noble . En 2021, recibió la Medalla Drucker de la ASME . ^{[ 27 ]} En 2025, recibió el Premio Washington . ^{[ 28 ]} Buehler fue elegido miembro de la Academia Nacional de Ingeniería en 2023.

• Laboratorio de Mecánica Atomística y Molecular del MIT
• sitio web del MIT
• Miembros del grupo del Laboratorio de Mecánica Atomística y Molecular del MIT.
• Publicaciones en LAMM
• Cuenta de Twitter de LAMM para noticias y anuncios.
• Sitio de Twitter de Markus Buehler
• Página de Instagram de Markus Buehler
• Portafolio de trabajos material-musicales en el MIT
• Google Académico