Sekumpulan penyelidik di Universiti Tokyo telah memperkenalkan satu sistem makmal digital inovatif yang mewakili perubahan paradigma dalam cara penyelidikan sains bahan dijalankan.
Sistem dLab, yang diperincikan dalam penerbitan terkini jurnal Digital Discovery, terdiri daripada instrumen eksperimen modular yang bersambung secara fizikal, membolehkan automasi sepenuhnya daripada sintesis bahan hingga pengukuran sifat secara menyeluruh. Integrasi ini membolehkan penyelidik menyerahkan tugas eksperimen berulang kepada sistem robotik yang dikawal oleh algoritma pembelajaran mesin.
"Kami telah menunjukkan bahawa sistem ini boleh mensintesis bahan filem nipis yang ditentukan oleh penyelidik secara autonomi," jelas Profesor Taro Hitosugi dari Sekolah Siswazah Sains, Universiti Tokyo. Pasukannya berjaya mendemonstrasikan sintesis autonomi filem nipis elektrod positif litium-ion serta penilaian strukturnya melalui pengukuran corak pembelauan sinar-X.
Senibina dLab merangkumi dua sistem utama: satu yang mengintegrasikan instrumen eksperimen untuk sintesis dan pengukuran bahan secara automatik, dan satu lagi yang mengendalikan pengumpulan serta analisis data. Setiap instrumen pengukuran mengeluarkan data dalam format XML piawai yang dipanggil MaiML (Measurement Analysis Instrument Markup Language), yang telah didaftarkan sebagai Piawaian Industri Jepun pada tahun 2024 hasil kerjasama antara Persatuan Pengeluar Instrumen Analisis Jepun dan Kementerian Ekonomi, Perdagangan dan Industri.
Penyeragaman ini menangani halangan utama dalam penyelidikan bahan dengan mewujudkan format seragam untuk pemegang sampel dan pengumpulan data. "Hari ini, makmal bukan sekadar tempat meletakkan instrumen eksperimen, tetapi menjadi kilang untuk menghasilkan bahan dan data, di mana peralatan eksperimen beroperasi sebagai satu sistem," ujar Profesor Hitosugi.
Melihat ke hadapan, pasukan ini merancang untuk menambah baik sistem dengan menyeragamkan perisian orkestrasi dan penjadualan bagi mengurus tugas untuk pelbagai sampel dengan lebih cekap. "Kami berhasrat untuk mendigitalkan persekitaran penyelidikan dan pembangunan, melahirkan penyelidik yang boleh memanfaatkan teknologi ini, serta memudahkan perkongsian dan penggunaan data," kata penulis utama Kazunori Nishio, profesor madya khas di Institut Sains Tokyo. "Persekitaran ini akan memanfaatkan sepenuhnya kreativiti penyelidik."