Tim istraživača sa Sveučilišta u Tokiju predstavio je inovativni sustav digitalnog laboratorija koji predstavlja promjenu paradigme u načinu provođenja istraživanja u znanosti o materijalima.
Sustav dLab, detaljno opisan u nedavnom izdanju časopisa Digital Discovery, sastoji se od fizički međusobno povezanih modularnih eksperimentalnih instrumenata koji omogućuju potpunu automatizaciju od sinteze materijala do sveobuhvatnih mjerenja svojstava. Ova integracija omogućuje istraživačima da ponavljajuće eksperimentalne zadatke prepuste robotskim sustavima koje upravljaju algoritmi strojnog učenja.
"Pokazali smo da sustav može autonomno sintetizirati tankoslojni materijal koji odredi istraživač," objašnjava profesor Taro Hitosugi s Poslijediplomskog studija znanosti Sveučilišta u Tokiju. Njegov je tim uspješno demonstrirao autonomnu sintezu tankoslojnih katodnih materijala za litij-ionske baterije i njihovu strukturnu evaluaciju putem mjerenja rendgenske difrakcije.
Arhitektura dLab-a sastoji se od dva glavna sustava: jednog koji integrira eksperimentalne instrumente za automatiziranu sintezu i mjerenja materijala, te drugog koji upravlja prikupljanjem i analizom podataka. Svaki mjerni instrument isporučuje podatke u standardiziranom XML formatu nazvanom MaiML (Measurement Analysis Instrument Markup Language), koji je 2024. registriran kao japanski industrijski standard kroz suradnju Udruge proizvođača analitičkih instrumenata Japana i Ministarstva gospodarstva, trgovine i industrije.
Ova standardizacija rješava ključnu prepreku u istraživanju materijala uspostavljanjem jedinstvenih formata za držače uzoraka i prikupljanje podataka. "Danas laboratoriji nisu samo mjesta za smještaj eksperimentalnih instrumenata, već tvornice za proizvodnju materijala i podataka, gdje eksperimentalna oprema djeluje kao sustav," ističe profesor Hitosugi.
U budućnosti tim planira unaprijediti sustav standardizacijom orkestracijskog softvera i rasporeda kako bi učinkovitije upravljali zadacima za više uzoraka. "Cilj nam je digitalizirati okruženje za istraživanje i razvoj, educirati istraživače koji mogu koristiti ove tehnologije te olakšati dijeljenje i korištenje podataka," kaže glavni autor Kazunori Nishio, posebno imenovani izvanredni profesor na Institutu za znanost u Tokiju. "Ovo će okruženje u potpunosti iskoristiti kreativnost istraživača."