Tím výskumníkov z Tokijskej univerzity predstavil inovatívny systém digitálneho laboratória, ktorý predstavuje zásadnú zmenu v spôsobe realizácie výskumu materiálov.
Systém dLab, podrobne opísaný v nedávnej publikácii v časopise Digital Discovery, pozostáva z fyzicky prepojených modulárnych experimentálnych prístrojov, ktoré umožňujú úplnú automatizáciu od syntézy materiálu až po komplexné merania jeho vlastností. Táto integrácia umožňuje vedcom prenechať opakujúce sa experimentálne úlohy robotickým systémom riadeným algoritmami strojového učenia.
„Ukázali sme, že systém dokáže autonómne syntetizovať tenkovrstvový materiál špecifikovaný výskumníkom,“ vysvetľuje profesor Taro Hitosugi z Prírodovedeckej fakulty Tokijskej univerzity. Jeho tím úspešne demonštroval autonómnu syntézu tenkovrstvových katód pre lítiovo-iónové batérie a ich štrukturálne hodnotenie prostredníctvom meraní röntgenovej difrakcie.
Architektúra dLab pozostáva z dvoch hlavných systémov: jeden integruje experimentálne prístroje pre automatizovanú syntézu a merania materiálov, druhý zabezpečuje zber a analýzu dát. Každý merací prístroj generuje dáta v štandardizovanom XML formáte s názvom MaiML (Measurement Analysis Instrument Markup Language), ktorý bol v roku 2024 zaregistrovaný ako japonská priemyselná norma vďaka spolupráci Japonskej asociácie výrobcov analytických prístrojov a Ministerstva hospodárstva, obchodu a priemyslu.
Táto štandardizácia rieši kľúčovú prekážku vo výskume materiálov zavedením jednotných formátov pre držiaky vzoriek a zber dát. „Dnes už laboratóriá nie sú len miestom pre experimentálne prístroje, ale skôr továrňami na produkciu materiálov a dát, kde experimentálne vybavenie funguje ako systém,“ poznamenáva profesor Hitosugi.
Do budúcnosti tím plánuje systém vylepšiť štandardizáciou softvéru na orchestráciu a plánovanie, aby efektívnejšie riadil úlohy pre viacero vzoriek. „Naším cieľom je digitalizovať výskumné a vývojové prostredie, vychovávať vedcov schopných využívať tieto technológie a podporovať zdieľanie a využívanie dát,“ hovorí hlavný autor Kazunori Nishio, špeciálne menovaný docent na Institute of Science Tokyo. „Toto prostredie naplno využije kreativitu výskumníkov.“