最先端材料科学研究：材料開発用にロボット実験と人工知能の連携プラットフォームを開発

自律自動実験のための汎用ソフトフェア : NIMS-OS

2023年8月28日
Science and Technology of Advanced Materials: Methods (STAM Methods)

 
【画像：https://kyodonewsprwire.jp/img/202308258489-O1-MEB9G8l4】
Science and Technology of Advanced Materials: Methods誌 プレスリリース
配信元：国立研究開発法人物質・材料研究機構 (NIMS) 〒305-0047 茨城県つくば市千現1-2-1
Date: 28 August 2023

最先端材料科学研究：材料開発用にロボット実験と人工知能の連携プラットフォームを開発

(Tsukuba 28 August) 自律自動実験のための汎用ソフトフェア : NIMS-OS

 
【画像：https://kyodonewsprwire.jp/img/202308258489-O2-p04qI2qi】
図の説明：NIMS-OSは人工知能とロボット実験を繋ぎ、新材料開発に貢献します

 
国立研究開発法人物質・材料研究機構 (NIMS) は、人工知能 (AI) とロボット実験をシームレスに連携させるミドルウェアNIMS-OSを開発し、オープンソースソフトウェアとして公開しました。論文誌「Science and Technology of Advanced Materials: Methods」にて、NIMS-OSの利用法と、NIMS-OSを用いたリチウムイオン電池の電解質開発についての事例が紹介されています。

「私たちの研究の目的は、人の介入なしに材料開発を自動的に実施できるように人工知能とロボット実験を連携させることです」と、NIMS マテリアル基盤研究センター田村亮チームリーダーは述べています。 AIを活用することで、材料データを解析し、次に実験すべき条件を提案することができます。また、ロボット実験装置は、自動的に実験を行い材料を作製することができます。これらがシームレスに連携することで、材料開発における自律自動実験が実施できるようになります。開発した連携プラットフォームを利用することで、リチウムイオン電池の電解質開発を行い、プラットフォームの有効性を実証しています。

本研究で開発された自律自動実験のための汎用ソフトフェア：NIMS-OSには、Python言語で用意された2つの基本的なモジュールが含まれています。AIアルゴリズムを使用して、有望な材料を選択するモジュールと、ロボット実験を制御するためのモジュールです。幅広い研究者・開発者にとって利用しやすいプラットフォームを提供するために、NIMS-OSをコントロールするGUI（グラフィカルユーザインターフェース）も開発し、公開しています。「NIMS-OSを利用することで、容易にロボット実験とAIアルゴリズムを連携させることができるため、新しいAIアルゴリズム開発の進展も期待できる」とのことです。

実証実験として、NIMS電気化学自動実験ロボット (NAREE) をNIMS-OSで制御し、リチウム金属電極用電解質探索を実施しています。その結果、優れた電解質を自律自動実験によって探索できることを報告しています。

「NIMS-OS は現在、GitHubのWeb サイトでオープンソースソフトウェアとして公開しており、誰でも使うことができるようになっています」と田村チームリーダーは言います。 さらに、「今後、さまざまなタイプのロボット実験システムと連携できるように、NIMS-OSを改良していく予定です。」

 
論文情報
タイトル：NIMS-OS: an automation software to implement a closed loop between artificial intelligence and robotic experiments in materials science
著者：Ryo Tamura*, Koji Tsuda** &Shoichi Matsuda***
*Center for Basic Research on Materials, National Institute for Materials Science, 1-1 Namiki, Tsukuba, Ibaraki 305-0044, Japan (E-mail: [e-mail]), ** Graduate School of Frontier Sciences, The University of Tokyo, 5-1-5 Kashiwa- no-ha, Kashiwa, Chiba 277-8561, Japan (E-mail: [e-mail]), *** Research Center for Energy and Environmental Materials (GREEN), National Institute for Materials Science, 1-1 Namiki, Tsukuba, Ibaraki 305-0044, Japan (E-mail: [e-mail])
引用：Science and Technology of Advanced Materials: Methods Vol. 3 (2023) 2232297

最終版公開日：2023年7月19日
本誌リンク　https://doi.org/10.1080/27660400.2023.2232297（オープンアクセス）
Science and Technology of Advanced Materials: Methods誌は、国立研究開発法人 物質・材料研究機構(NIMS)とEmpaが支援するオープンアクセスジャーナルです。