AIアドバイザーが自律研究ラボの制御を支援(“AI advisor” helps self-driving labs share control)

2025-12-18 シカゴ大学

シカゴ大学プリッツカー分子工学(UChicago PME)と米国アーゴンヌ国立研究所の研究チームは、「AIアドバイザー」モデルを提案し、自動化された“セルフドライビングラボ(自動実験室)”での実験戦略決定を、AIと人間研究者が協調して行う新しい仕組みを示した。従来の自動実験では単一の戦略に従って実験を進めるが、このモデルではAIがリアルタイムでデータ解析を行い、性能低下や行き詰まりを検知した際に人間に戦略変更や設計空間の再検討を促す。AIは大量データ処理に強く、人間は限られたデータからの判断に優れるという各々の強みを活かすことで、材料探索の性能と発見の深さを同時に高めることを目的とする。実際にArgonneの自動実験システム「Polybot」で、混合イオン・電子伝導ポリマー(MIECP)の探索に適用したところ、従来手法に比べて混合伝導性能が150%向上し、重要な構造特徴の理解も得られた。研究成果は『Nature Chemical Engineering』に掲載された。

<関連情報>

 

自律的な電子材料発見のための適応型AI意思決定インターフェース Adaptive AI decision interface for autonomous electronic material discovery

Yahao Dai,Henry Chan,Aikaterini Vriza,Jingyuan Fan,Fredrick Kim,Yunfei Wang,Wei Liu,Naisong Shan,Jing Xu,Max Weires,Yukun Wu,Zhiqiang Cao,C. Suzanne Miller,Ralu Divan,Xiaodan Gu,Chenhui Zhu,Sihong Wang & Jie Xu
Nature Chemical Engineering  Published:18 December 2025
DOI:https://doi.org/10.1038/s44286-025-00318-3

AIアドバイザーが自律研究ラボの制御を支援(“AI advisor” helps self-driving labs share control)

Abstract

Artificial intelligence (AI)-powered autonomous experimentation (AE) accelerates materials discovery, but its use for electronic materials is limited by data scarcity from lengthy and complex design–fabricate–test–analyze cycles. Unlike human scientists, even current advanced AI–AE systems lack the adaptability for informative, real-time decisions with limited datasets. Here we developed an AI decision interface featuring an AI advisor for real-time monitoring, analysis and interactive human–AI collaboration, enabling active adaptation to different experimental stages and types. We applied this platform to an important class of electronic materials, mixed ion–electron conducting polymers, to study multiscale morphology and properties. Using organic electrochemical transistors to evaluate the mixed-conducting figure of merit, defined as the product of charge-carrier mobility and volumetric capacitance (μC*), our platform achieved a broad μC* range from 166 to 1,275 F cm−1 V−1 s−1 in just 64 autonomous trials. The analysis identified two key structural factors for higher volumetric capacitance: larger crystalline lamellar spacing and higher specific surface area, and uncovered a previously unknown polymer polymorph.

0500化学一般
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