Uma equipe de pesquisadores da Universidade de Tóquio apresentou um sistema inovador de laboratório digital que representa uma mudança de paradigma na forma como a pesquisa em ciência de materiais é conduzida.
O sistema dLab, detalhado em uma publicação recente na revista Digital Discovery, consiste em instrumentos experimentais modulares fisicamente interconectados, permitindo automação completa desde a síntese de materiais até medições abrangentes de propriedades. Essa integração permite que pesquisadores deleguem tarefas experimentais repetitivas a sistemas robóticos controlados por algoritmos de aprendizado de máquina.
"Demonstramos que o sistema pode sintetizar autonomamente um material em filme fino especificado por um pesquisador", explica o Professor Taro Hitosugi, da Escola de Pós-Graduação em Ciências da Universidade de Tóquio. Sua equipe demonstrou com sucesso a síntese autônoma de filmes finos de eletrodo positivo de íon-lítio e sua avaliação estrutural por meio de medições de padrões de difração de raios X.
A arquitetura do dLab é composta por dois sistemas principais: um que integra instrumentos experimentais para síntese e medições automatizadas de materiais, e outro que gerencia a coleta e análise de dados. Cada instrumento de medição gera dados em um formato XML padronizado chamado MaiML (Measurement Analysis Instrument Markup Language), que foi registrado como Padrão Industrial Japonês em 2024, por meio de uma colaboração entre a Associação de Fabricantes de Instrumentos Analíticos do Japão e o Ministério da Economia, Comércio e Indústria.
Essa padronização resolve um gargalo crítico na pesquisa de materiais ao estabelecer formatos unificados para suportes de amostras e coleta de dados. "Hoje, os laboratórios não são apenas locais para abrigar instrumentos experimentais, mas sim fábricas para produção de materiais e dados, onde os equipamentos experimentais operam como um sistema", observa o Professor Hitosugi.
Olhando para o futuro, a equipe planeja aprimorar o sistema padronizando o software de orquestração e o agendamento para gerenciar tarefas de múltiplas amostras de forma mais eficiente. "Nosso objetivo é digitalizar o ambiente de pesquisa e desenvolvimento, formar pesquisadores capazes de utilizar essas tecnologias e facilitar o compartilhamento e uso de dados", afirma o autor principal Kazunori Nishio, professor associado especialmente designado no Instituto de Ciência de Tóquio. "Esse ambiente irá potencializar totalmente a criatividade dos pesquisadores."