科学家们为基于 AI 的“未来实验室”描绘愿景

快速阅读: 据《Newswise （新闻稿）》称，由美国能源部橡树岭国家实验室领导的工作坊提出，通过标准化协议和跨机构合作，开发自主实验室以简化科研流程。这些设施有望加速科研发现，但仍需人类指导。这项研究得到ORNL和美国能源部科学办公室的支持，目标是构建未来的基于人工智能的实验室。

BYLINE: 马特·莱金

由美国能源部橡树岭国家实验室的科学家们领导的工作坊勾画了一条通往长期目标的道路：开发自主或自驾的下一代研究实验室。几代科学家一直梦想着能通过按下一个按钮操作高科技实验室。橡树岭国家实验室的资深研究员兼工作坊报告的主要作者拉斐尔·费雷拉·达席尔瓦表示，人工智能的最新进展使这些梦想比以往任何时候都更接近现实。“这些设施将成为未来的实验室。”费雷拉·达席尔瓦说。“现在全世界都在谈论人工智能。我们的想法是展望未来，思考这些未来的基于人工智能的实验室应该是什么样子，我们可能会遇到哪些障碍以到达那里，以及如何保持人类参与以确保我们遵循健全的科学和伦理原则。”

来自太平洋西北国家实验室、桑迪亚国家实验室、SLAC国家加速器实验室、卡内基梅隆大学、约翰斯·霍普金斯大学和北卡罗来纳州立大学的研究人员也参加了会议。在科罗拉多州丹佛市11月举行的工作坊会议上，参与者探讨了跨机构和学科建立统一网络的自主实验室的想法。主要建议包括：

– 建立跨机构和学科的标准化协议。
– 制定一个框架来协调不同的自主实验室。
– 推动与行业合作，共享最佳实践。

这些想法与橡树岭国家实验室的互联科学生态系统（INTERSECT）倡议的工作相一致。INTERSECT旨在将世界级的科学仪器——如橡树岭国家实验室的散裂中子源（世界上最强的中子散射系统所在地）——与机器人控制的实验室和领导级计算资源，如前沿计算机（世界上第一台百亿亿次超级计算机，位于橡树岭国家实验室的橡树岭领导计算设施）连接起来。SNS和OLCF是美国能源部科学办公室用户设施。到目前为止，INTERSECT的成就包括一个自动化显微镜项目和一个用于打印复杂金属部件的自动化增材制造实验室。目标是自动化常规工作，简化实验室流程，从研究到突破性成果的管道更快、更高效，将多年的工作压缩到几分钟内完成。“自动化平台为进行单调且耗时的任务提供了理想的解决方案。”INTERSECT联合主任本·明茨说。“这使研究人员能够腾出更多时间分析数据、制定新的假设并执行更复杂的任务。”

一些工业公司，如翡翠云实验室、西门子、通用电气和AutomationDirect已经开发了完全或部分自动化的实验室系统，这些系统依赖于定制的仪器、硬件和软件。如果不是一种适合所有的情况，这些系统可以提供有用的见解。“我们需要重新思考如何进行科学研究。”INTERSECT联合主任摩尔说。“这些新的AI工具拥有极大的潜力加速科研发现，但它们也伴随着固有的局限性。最终，人类将继续指导科学过程，我们需要弄清楚如何最好地将我们的洞察力与这种快速发展的技术相结合。”

这项努力不仅仅由ORNL定义。与会者提议成立一个财团，该财团可以作为类似美国能源部百亿亿次计算项目的理念和基准的交流平台。“这份报告不是最后的结论，也不应该是。”费雷拉·达席尔瓦说。“我们希望推动讨论并鼓励下一步行动。像ORNL这样的DOE实验室有两个独特的优势可以领先：我们有科学和计算资源来实现这一点，我们有人力和技能来完善它。建造这些实验室将是一个迭代的过程，所以我们需要做大量的调整。”

这项研究得到了ORNL实验室定向研究与发展计划及美国能源部科学办公室先进科学计算研究计划的支持。UT-Battelle负责管理和运营ORNL，这是美国能源部科学办公室，也是美国最大的基础物理学研究资助者。美国能源部科学办公室正在努力解决我们这个时代的一些最紧迫的挑战。

(以上内容均由Ai生成)