複数の自律自動AIシステムが自発的に連携して材料研究を推進~新規材料発見を全体効率化する自律自動AIネットワーク技術を開発~

2025-12-10 物質・材料研究機構,筑波大学科学技術振興機構

NIMS・筑波大学・JSTの研究チームは、複数の自律自動AIシステムが互いに自発的にナレッジ(学習した知見)を共有して連携し、新規材料探索を効率化する「自律自動AIネットワーク」技術を開発した。従来の材料探索AIは独立して動作し、他システムのデータを自律探索に活かしにくい課題があった。本研究では、人間研究者がデータではなく“知見”を交換する研究コミュニティを模倣し、システム間で学習済み知識を取り込み探索判断に活用するアルゴリズムを構築。異なる物性値を最適化する3つのAIにナレッジ交換を行わせたところ、探索速度が向上し、ネットワーク化による効率改善が確認された。今後、多数のAI・ロボット・シミュレーションからなる大規模ネットワークへ発展させることで、材料研究全体の生産性向上が期待される。本成果は npj Computational Materials に掲載された。

複数の自律自動AIシステムが自発的に連携して材料研究を推進~新規材料発見を全体効率化する自律自動AIネットワーク技術を開発~
図: 人間による研究コミュニティと自律自動AIネットワークの比較。 (a) 異分野の研究者達が、コミュニケーションによって幅広いナレッジを共有することで研究者ネットワークを形成し、新規材料探索を推進。 (b) 異なる材料を探索する自律自動AIシステムが、自発的にナレッジを共有することで自律自動AIネットワークを形成し、新規材料探索を推進。

<関連情報>

転移学習による自律的材料探査システムのネットワーク化 Networking autonomous material exploration systems through transfer learning

Naoki Yoshida,Yutaro Iwabuchi,Yasuhiko Igarashi & Yuma Iwasaki
npj Computational Materials  Published:09 December 2025
DOI:https://doi.org/10.1038/s41524-025-01851-8

Abstract

Autonomous material exploration systems that integrate robotics, material simulations, and machine learning have advanced rapidly in recent years. Although their number continues to grow, these systems currently operate in isolation, limiting the overall efficiency of autonomous material discovery. In analogy to how human researchers advance materials science by sharing knowledge and collaborating, autonomous systems can also benefit from networking and knowledge exchange. Here, we propose a framework in which multiple autonomous material exploration systems form a network via transfer learning, selectively utilizing relevant knowledge from other systems in real time. We demonstrate this approach using three distinct autonomous systems and show that such networking significantly enhances the efficiency of material discovery. Our results suggest that the proposed framework can enable the development of large-scale autonomous material exploration networks, ultimately accelerating progress in material development.

1603情報システム・データ工学
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