Tokio Universitetinin tədqiqatçıları və onların əməkdaşları material sintezini və nazik təbəqə nümunələrinin struktur və fiziki xüsusiyyətlərinin qiymətləndirilməsini tam avtomatlaşdıran rəqəmsal laboratoriya sistemini işləyib hazırlayıblar.

Rəqəmsal laboratoriya və ya dLab ilə komanda avtonom şəkildə nazik təbəqə nümunələrini sintez edə və onların material xüsusiyyətlərini ölçə bilər . Sistem məlumat və robotla idarə olunan materialşünaslıq üçün qabaqcıl avtomatik və avtonom material sintezini nümayiş etdirir.

Araşdırma Digital Discovery jurnalında dərc olunub .

Maşın öyrənməsi, robototexnika və verilənlər yeni materialların kəşfi üçün həyati əhəmiyyət kəsb edir. Bununla belə, məlumatların toplanması vacib komponent olsa da, eksperimental prosesin həmin hissəsində darboğaz var.

Beləliklə, tədqiqatçılar bərk materialların tədqiqi üçün bir-biri ilə əlaqəli aparatları olan rəqəmsal laboratoriya qurdular. Onlar sintez prosesləri kimi eksperimental məlumatları toplamaq və ölçmə şərtləri də daxil olmaqla fiziki xüsusiyyətləri ölçmək üçün robotlardan istifadə etdilər .

Onların dLab-ı fiziki cəhətdən bir-birinə bağlı olan müxtəlif modul eksperimental alətlərdən ibarətdir. Bu, tədqiqatçılara material sintezindən tutmuş səthin mikrostrukturları, rentgen şüalarının difraksiya nümunələri, Raman spektrləri (səpələnmiş işıqdan istifadə edən kimyəvi analiz texnikası), elektrik keçiriciliyi və optik keçiricilik üçün geniş ölçülərə qədər prosesləri tam avtomatlaşdırmağa imkan verir.

dLab iki sistemdən ibarətdir. Sistemlərdən biri avtomatlaşdırılmış materialların sintezi və ölçülməsi üçün eksperimental alətləri birləşdirir, digəri isə məlumatların toplanması və təhlilini həyata keçirir. Hər bir ölçmə aləti bulud əsaslı verilənlər bazasında toplanan MaiML adlı XML formatlı məlumat yaddaşında çıxarılan məlumatları təmin edir. Daha sonra məlumatlar proqram təminatı ilə təhlil edilir və buludda istifadə olunur.

Tokio Universitetinin Elmlər Məktəbinin professoru Taro Hitosuqi, “Biz nümayiş etdirdik ki, sistem tədqiqatçı tərəfindən müəyyən edilmiş nazik təbəqəli materialı avtonom şəkildə sintez edə bilir”.

dLab-dan istifadə edərək, onun komandası litium-ion müsbət elektrodlu nazik təbəqələrin avtonom sintezini və rentgen şüalarının difraksiya nümunəsi ölçmələri vasitəsilə onların struktur qiymətləndirilməsini nümayiş etdirdi.

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=280&slotname=8188791252&adk=1645945215&adf=4203178812&pi=t.ma~as.8188791252&w=750&abgtt=6&fwrn=4&fwrnh=0&lmt=1747215403&rafmt=1&armr=3&format=750×280&url=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fnews%2F2025-05-team-digital-lab-robot-driven.html&fwr=0&rpe=1&resp_fmts=3&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTkuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTM2LjAuNzEwMy45MyIsbnVsbCwwLG51bGwsIjY0IixbWyJDaHJvbWl1bSIsIjEzNi4wLjcxMDMuOTMiXSxbIkdvb2dsZSBDaHJvbWUiLCIxMzYuMC43MTAzLjkzIl0sWyJOb3QuQS9CcmFuZCIsIjk5LjAuMC4wIl1dLDBd&dt=1747215403179&bpp=1&bdt=87&idt=144&shv=r20250512&mjsv=m202505070101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3Df22668bce9793ae4%3AT%3D1735196613%3ART%3D1747215397%3AS%3DALNI_Mb4Xpwl1SO1AcvqroR6xccDm_sheQ&gpic=UID%3D00000f7c5320f40b%3AT%3D1735196613%3ART%3D1747215397%3AS%3DALNI_Mb1dz_DHiT2yDzXLMaB9CDkQl4XGg&eo_id_str=ID%3Dcdf7f2f01784f52d%3AT%3D1735196613%3ART%3D1747215397%3AS%3DAA-Afjb8kbeupLLyQ0QHQmZxpM4v&prev_fmts=0x0&nras=1&correlator=1160600052822&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=3&u_h=1080&u_w=1920&u_ah=1032&u_aw=1920&u_cd=24&u_sd=1&dmc=8&adx=448&ady=2719&biw=1905&bih=945&scr_x=0&scr_y=0&eid=95353387%2C95359265%2C95340253%2C95340255&oid=2&pvsid=3540433983817437&tmod=1603704915&uas=0&nvt=1&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2F&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1920%2C0%2C1920%2C1032%2C1920%2C945&vis=1&rsz=%7C%7CpeEbr%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&bz=1&td=1&tdf=2&psd=W251bGwsbnVsbCxudWxsLDNd&nt=1&ifi=2&uci=a!2&btvi=1&fsb=1&dtd=148

Son illərdə maşın öyrənməsi və robototexnika tədqiqatçılara avtomatik və avtonom eksperimentlər aparmaq üçün yeni üsullar təqdim edib.

“Bu gün laboratoriyalar sadəcə eksperimental alətlərin yerləşdiyi yerlər deyil, daha çox eksperimental avadanlıqların bir sistem kimi işlədiyi materiallar və məlumatlar istehsal edən fabriklərdir” dedi Hitosugi.

Maşın öyrənməsi ilə idarə olunan robot sistemlərinə təkrarlanan eksperimental tapşırıqlar təyin etməklə, tədqiqatçılar çoxlu sayda nümunələri sintez edə, ölçə və təhlil edə, bununla da geniş məlumat yarada bilərlər. Materialların sintezi və ölçmə vasitələrinin standartlaşdırılması və məlumatların toplanmasının avtomatlaşdırılması ilə birlikdə məlumat və robotla idarə olunan bu elm tədqiqatın necə aparılmasına əhəmiyyətli dərəcədə təsir göstərəcək.

• Sistem mikroservislər toplusundan ibarətdir, orkestrasiya proqramının altındakı təbəqələr birbaşa aparatla əlaqəli fiziki təbəqəni təşkil edir. Kredit: Taro Hitosugi, Akira Aiba, Tokio Universiteti, Elm Tokyo
• Avtomatlaşdırılmış analiz proqramı məlumatları hamarlaşdırmaq, sonra zirvələri aşkar etmək, təsnif etmək və indeksləşdirməklə işləyir. Kredit: Kei Takihara, Akira Aiba, Kazunori Nishio, Science Tokyo
• Sistem Bayesian optimallaşdırmasından istifadə edərək avtonom olaraq optimal temperaturu axtarır. Kredit: Kei Takihara, Akira Aiba, Kazunori Nishio, Science Tokyo
• Sistem mikroservislər toplusundan ibarətdir, orkestrasiya proqramının altındakı təbəqələr birbaşa aparatla əlaqəli fiziki təbəqəni təşkil edir. Kredit: Taro Hitosugi, Akira Aiba, Tokio Universiteti, Elm Tokyo
• Avtomatlaşdırılmış analiz proqramı məlumatları hamarlaşdırmaq, sonra zirvələri aşkar etmək, təsnif etmək və indeksləşdirməklə işləyir. Kredit: Kei Takihara, Akira Aiba, Kazunori Nishio, Science Tokyo

“Bizim hazırkı işimiz materialşünaslıq sahəsində tədqiqatların sürətləndirilməsi problemlərini həll edir” dedi Hitosugi.

“Bizim yanaşmamız tədqiqatda məlumatların istifadəsini artırır. Biz tədqiqatçıların diqqətini yaradıcılığa yönəldə biləcək tədqiqat mühiti yaratmağı hədəfləyirik. Maşın öyrənməsi və robot texnikasının tətbiqi materialşünaslığı daha da inkişaf etdirəcək, nəzəriyyəni dərinləşdirəcək və yeni materiallar tapacaq.”

Bununla belə, son irəliləyişlərə baxmayaraq, bərk materialların tədqiqatında modullaşdırma və standartlaşdırma hələ də ilkin olaraq qalır. Buna səbəb olan amillərdən biri nümunələrin forma və ölçüləri və nümunə sahibləri üçün müəyyən edilmiş standartların olmamasıdır. Bərk materiallar müxtəlif fiziki formalarda, o cümlədən toz və toplu formalarda mövcuddur.

Gündəlik anlayışlar üçün Phys.org-a etibar edən 100.000-dən çox abunəçi ilə elm, texnologiya və kosmosda ən son yenilikləri kəşf edin . Pulsuz xəbər bülleteni üçün qeydiyyatdan keçin və mühüm nailiyyətlər, yeniliklər və tədqiqatlar haqqında gündəlik və ya həftəlik yeniləmələr əldə edin .Abunə ol

Tədqiqatçılar standartlaşdırılmış nümunə formalarına və nümunə sahiblərinə ehtiyac duyurlar. Ölçmə məlumatları üçün vahid format da yoxdur və məlumatların toplanması çətinləşir.

Yaponiya Analitik Alətlər İstehsalçıları Assosiasiyası (JAIMA) Ölçmə Analizi Alətinin İşarələmə Dili (MaiML) adlı məlumat formatını yaratmaq üçün üzv şirkətlər və İqtisadiyyat, Ticarət və Sənaye Nazirliyi ilə əməkdaşlıq etmişdir. MaiML 2024-cü ildə Yapon Sənaye Standartı kimi qeydə alınıb. Bu standartlaşdırılmış format məlumatların toplanması və istifadəsi üçün vahid format təqdim edir.

Gələcəyə baxaraq, komanda orkestr proqram təminatını və cədvəli standartlaşdırmaqla sistemi təkmilləşdirməyə ümid edir. Bu, tədqiqatçılara materialların kəşfiyyatını genişləndirməyə və çoxsaylı nümunələr üçün tapşırıqları daha səmərəli idarə etməyə imkan verəcəkdir. Onların məqsədi maddi inkişafı sürətləndirmək üçün dLab-dan istifadə etməkdir.

Tokio Elm İnstitutunda xüsusi təyin olunmuş dosent, əməkdaşlıq edən tədqiqatçı və aparıcı müəllif Kazunori Nishio deyib: “Biz tədqiqat və inkişaf mühitini rəqəmsallaşdırmaq, bu texnologiyalardan istifadə edə bilən tədqiqatçılara kömək etmək, məlumat mübadiləsi və istifadəni asanlaşdırmaq məqsədi daşıyırıq”.

“Bu mühit tədqiqatçıların yaradıcılığından tam istifadə edəcək.”

Ətraflı məlumat: Modul ölçmə sistemi və standartlaşdırılmış məlumat formatı olan rəqəmsal laboratoriya, Digital Discovery (2025). DOI: 10.1039/D4DD00326H

Tokio Universiteti tərəfindən təmin edilmişdir