Екип от изследователи в Токийския университет представи иновативна система за дигитална лаборатория, която бележи промяна на парадигмата в начина, по който се провеждат изследванията в науката за материалите.
Системата dLab, описана подробно в скорошна публикация в списанието Digital Discovery, се състои от физически свързани модулни експериментални инструменти, които позволяват пълна автоматизация – от синтеза на материали до комплексни измервания на свойствата им. Тази интеграция позволява на учените да възлагат повтарящите се експериментални задачи на роботизирани системи, управлявани от алгоритми за машинно обучение.
„Демонстрирахме, че системата може автономно да синтезира тънкослоен материал, зададен от изследовател“, обяснява професор Таро Хитосуги от Висшето училище по науки към Токийския университет. Неговият екип успешно демонстрира автономен синтез на тънкослойни филми за положителен електрод на литиево-йонни батерии и тяхната структурна оценка чрез измервания на рентгенова дифракция.
Архитектурата на dLab включва две основни системи: едната интегрира експериментални инструменти за автоматизиран синтез и измервания на материали, а другата се грижи за събирането и анализа на данни. Всеки измервателен инструмент извежда данни в стандартизиран XML формат, наречен MaiML (Measurement Analysis Instrument Markup Language), който през 2024 г. е регистриран като Японски индустриален стандарт чрез сътрудничество между Асоциацията на производителите на аналитични инструменти в Япония и Министерството на икономиката, търговията и индустрията.
Тази стандартизация преодолява ключово затруднение в изследванията на материали, като въвежда унифицирани формати за държачи на проби и събиране на данни. „Днес лабораториите не са просто места за съхранение на експериментални инструменти, а по-скоро фабрики за производство на материали и данни, където експерименталното оборудване функционира като система“, отбелязва професор Хитосуги.
В бъдеще екипът планира да подобри системата чрез стандартизиране на софтуера за оркестрация и графиците, за да управлява по-ефективно задачите за множество проби. „Целта ни е да дигитализираме средата за научноизследователска и развойна дейност, да обучаваме учени, които могат да използват тези технологии, и да улесним споделянето и използването на данни“, казва водещият автор Казунори Нишио, специално назначен доцент в Института по наука Токио. „Тази среда ще разгърне напълно творческия потенциал на изследователите.“