O echipă de cercetători de la Universitatea din Tokyo a prezentat un sistem inovator de laborator digital care marchează o schimbare de paradigmă în modul în care se desfășoară cercetarea în știința materialelor.
Sistemul dLab, detaliat într-o publicație recentă din jurnalul Digital Discovery, este compus din instrumente experimentale modulare interconectate fizic, care permit automatizarea completă, de la sinteza materialelor până la măsurători complexe ale proprietăților acestora. Această integrare le permite cercetătorilor să transfere sarcinile experimentale repetitive către sisteme robotizate controlate de algoritmi de învățare automată.
„Am demonstrat că sistemul poate sintetiza autonom un material sub formă de film subțire, specificat de un cercetător”, explică profesorul Taro Hitosugi de la Facultatea de Științe a Universității din Tokyo. Echipa sa a reușit să demonstreze sinteza autonomă a filmelor subțiri pentru electrozi pozitivi de litiu-ion și evaluarea structurii acestora prin măsurători ale modelelor de difracție cu raze X.
Arhitectura dLab cuprinde două sisteme principale: unul care integrează instrumentele experimentale pentru sinteza și măsurarea automată a materialelor, și altul care gestionează colectarea și analiza datelor. Fiecare instrument de măsurare generează date într-un format XML standardizat, numit MaiML (Measurement Analysis Instrument Markup Language), care a fost înregistrat ca Standard Industrial Japonez în 2024, prin colaborarea dintre Asociația Producătorilor de Instrumente Analitice din Japonia și Ministerul Economiei, Comerțului și Industriei.
Această standardizare rezolvă un blocaj esențial în cercetarea materialelor, stabilind formate unificate pentru suporturile de probe și colectarea datelor. „Astăzi, laboratoarele nu mai sunt doar locuri unde se află instrumente experimentale, ci adevărate fabrici de producție pentru materiale și date, unde echipamentele experimentale funcționează ca un sistem”, subliniază profesorul Hitosugi.
Privind spre viitor, echipa intenționează să îmbunătățească sistemul prin standardizarea software-ului de orchestrare și a programării pentru a gestiona mai eficient sarcinile pentru mai multe probe. „Ne propunem să digitalizăm mediul de cercetare și dezvoltare, să formăm cercetători care pot utiliza aceste tehnologii și să facilităm partajarea și utilizarea datelor”, afirmă autorul principal Kazunori Nishio, profesor asociat special la Institutul de Științe din Tokyo. „Acest mediu va valorifica pe deplin creativitatea cercetătorilor.”