Tým vědců z Tokijské univerzity představil inovativní systém digitální laboratoře, který představuje zásadní posun v tom, jak je prováděn výzkum v oblasti materiálových věd.
Systém dLab, podrobně popsaný v nedávné publikaci v časopise Digital Discovery, se skládá z fyzicky propojených modulárních experimentálních přístrojů, které umožňují kompletní automatizaci od syntézy materiálů až po komplexní měření jejich vlastností. Tato integrace umožňuje vědcům přenechat opakující se experimentální úkoly robotickým systémům řízeným algoritmy strojového učení.
„Ukázali jsme, že systém dokáže autonomně syntetizovat tenkovrstvý materiál zadaný výzkumníkem,“ vysvětluje profesor Taro Hitosugi z Přírodovědecké fakulty Tokijské univerzity. Jeho tým úspěšně demonstroval autonomní syntézu tenkovrstvých katodových materiálů pro lithium-iontové baterie a jejich strukturální hodnocení pomocí měření difrakčních obrazců rentgenovým zářením.
Architektura dLab se skládá ze dvou hlavních systémů: jeden integruje experimentální přístroje pro automatizovanou syntézu a měření materiálů, druhý zajišťuje sběr a analýzu dat. Každý měřicí přístroj produkuje data ve standardizovaném XML formátu zvaném MaiML (Measurement Analysis Instrument Markup Language), který byl v roce 2024 zaregistrován jako japonská průmyslová norma díky spolupráci Japonské asociace výrobců analytických přístrojů a Ministerstva hospodářství, obchodu a průmyslu.
Tato standardizace řeší zásadní úzké místo ve výzkumu materiálů tím, že zavádí jednotné formáty pro držáky vzorků i sběr dat. „Dnes už laboratoře nejsou jen místem pro uložení experimentálních přístrojů, ale spíše továrnami na výrobu materiálů a dat, kde experimentální zařízení fungují jako systém,“ poznamenává profesor Hitosugi.
Do budoucna tým plánuje systém dále vylepšovat standardizací softwaru pro orchestraci a plánování, aby bylo možné efektivněji řídit úkoly pro více vzorků současně. „Naším cílem je digitalizovat prostředí výzkumu a vývoje, vychovávat vědce, kteří budou schopni tyto technologie využívat, a usnadnit sdílení a využívání dat,“ říká hlavní autor Kazunori Nishio, speciálně jmenovaný docent na Institute of Science Tokyo. „Toto prostředí plně využije kreativitu výzkumníků.“