Sebuah tim peneliti di Universitas Tokyo telah memperkenalkan sistem laboratorium digital inovatif yang merepresentasikan perubahan paradigma dalam cara riset ilmu material dilakukan.
Sistem dLab, yang dijelaskan dalam publikasi terbaru di jurnal Digital Discovery, terdiri dari instrumen eksperimental modular yang saling terhubung secara fisik dan memungkinkan otomatisasi penuh mulai dari sintesis material hingga pengukuran sifat-sifatnya secara komprehensif. Integrasi ini memungkinkan para peneliti untuk mendelegasikan tugas-tugas eksperimental yang berulang kepada sistem robotik yang dikendalikan oleh algoritma pembelajaran mesin.
"Kami mendemonstrasikan bahwa sistem ini dapat secara mandiri mensintesis material film tipis yang ditentukan oleh peneliti," jelas Profesor Taro Hitosugi dari Sekolah Pascasarjana Ilmu Pengetahuan Universitas Tokyo. Timnya berhasil mendemonstrasikan sintesis otonom film tipis elektroda positif lithium-ion serta evaluasi strukturnya melalui pengukuran pola difraksi sinar-X.
Arsitektur dLab terdiri dari dua sistem utama: satu yang mengintegrasikan instrumen eksperimental untuk sintesis material dan pengukuran secara otomatis, dan satu lagi yang menangani pengumpulan serta analisis data. Setiap instrumen pengukuran menghasilkan data dalam format XML standar yang disebut MaiML (Measurement Analysis Instrument Markup Language), yang telah didaftarkan sebagai Standar Industri Jepang pada tahun 2024 melalui kolaborasi antara Asosiasi Produsen Instrumen Analitik Jepang dan Kementerian Ekonomi, Perdagangan, dan Industri.
Standarisasi ini mengatasi hambatan krusial dalam riset material dengan menetapkan format yang seragam untuk wadah sampel dan pengumpulan data. "Saat ini, laboratorium bukan lagi sekadar tempat menyimpan instrumen eksperimental, melainkan pabrik untuk memproduksi material dan data, di mana peralatan eksperimental beroperasi sebagai sebuah sistem," ujar Profesor Hitosugi.
Ke depannya, tim berencana meningkatkan sistem dengan standarisasi perangkat lunak orkestrasi dan penjadwalan agar dapat mengelola tugas untuk banyak sampel secara lebih efisien. "Kami bertujuan mendigitalisasi lingkungan riset dan pengembangan, membina peneliti yang mampu memanfaatkan teknologi ini, serta memfasilitasi berbagi dan pemanfaatan data," kata penulis utama Kazunori Nishio, asisten profesor khusus di Institute of Science Tokyo. "Lingkungan ini akan sepenuhnya memaksimalkan kreativitas para peneliti."