Shimizu Ryota 부교수, 대학원생 Kobayashi Naru (2 학년 박사 과정) 및 Ichisugi Taro 교수는 고급 산업 과학 및 기술 연구소의 국립 고급 산업 과학 및 기술 연구소의 안도 야스 노부 (Ando Yasunobu)와 협력하여 고급 산업 과학 및 기술 연구소기계 학습 (1)| 그리고 정상 상태 작동을 반복하는 기계자동 바카라 룰 검색 로봇 시스템 (2)성공적으로 개발되었습니다
화학, 바카라 룰, 자동차, 전자 산업에서는 새로운 바카라 룰 및 바카라 룰에 대한 연구 속도를 향상시켜야 할 긴급한 필요성이 있습니다 또한, 현재의 COVID-19 Pandemic은 원격 제어를 통한 실험의 점점 더 중요한 개발로 이어졌습니다 이 연구의 결과는 연구 속도와 원격 제어를 향상시킬 것이며, 목표는 "연구 개발이 수행되는 방식을 개혁하는 것"입니다
기존의 물질 연구에서, 표적 물질은 하나씩 신중하게 준비되었고, 인간은 또한 합성 조건을 최적화하여 연구 속도가 제한되었다 따라서이 연구에서는 정상 상태 운영을 반복하는 기계 학습과 기계를 적용했습니다 구체적으로, 우리는 합성 조건 및 바카라 룰 합성 및 전기 저항 평가를 수행하는 기계를 최적화하는 기계 학습을 통합하는 바카라 룰 검색 로봇 시스템을 개발했습니다 이것은 인간의 개입없이 이산화 티타늄 박막의 전기 저항을 자율적으로 최소화하는 데 성공했습니다 이 연구는 무기 고체 바카라 룰에 사용하기위한 세계 최초의 시스템입니다
위는 연구 속도를 극적으로 향상시킬 것이며, 반복적 인 간단한 작업에서 연구원들을 자유롭게하고보다 창의적인 연구 활동에 참여할 수 있습니다 합성 조건과 다양한 물리적 특성을 포함하는 바카라 룰 빅 데이터를 활용함으로써, 연구가 수행되는 방식에 변화가 발생하고 일본의 산업 경쟁력 향상에 기여할 것으로 예상됩니다
연구 결과는 11 월 18 일 (현지 시간)에 Journal of the American Physics Association에 발표 될 예정입니다
APL 바카라 룰(APL 바카라 룰)의 관점 (독특한 새로운보기)으로 온라인으로 실시됩니다
일본의 생년월일과 고령화 인구가 감소함에 따라 연구자가 부족하다는 우려가 있습니다 또한, 짧은 기간 동안 가장 큰 연구 결과를 생산하기 위해 작업 스타일 개혁에 대한 수요가 강합니다 또한, Covid-19 Pandemic 속에서 원격으로 운영 될 수있는 연구 시스템을 구축하는 것이 시급합니다 이러한 배경에 비해 "연구 개발이 수행되는 방식의 변화"는 긴급한 문제가되었습니다
바카라 룰 연구 및 개발에서 가장 큰 결과를 얻으려면 많은 조건을 최적화해야합니다 예를 들어, 새로운 바카라 룰를 개발할 때, 대상 바카라 룰는 조성, 온도, 가스 대기 및 합성 속도와 같은 여러 파라미터를 정확하게 제어함으로써 합성된다 현재 바카라 룰의 개발에서, 합성 장비는 성분의 정제 및 복합에서 진행되었으며, 탐색 할 합성 조건의 범위는 빠르게 확장되었다 다시 말해, 최적의 조건은 다차원 검색 공간 내에서 검색되어야합니다 이전에는 연구원과 엔지니어 자체가 합성 조건을 최적화했지만 확장 검색 공간을 수용 할 수 없었습니다
따라서 고급 기계 학습을 포함하는 로봇 시스템을 사용하여 넓은 검색 공간에서 바카라 룰 검색이 효율적으로 탐색 될 것으로 예상됩니다 이 기계는 자재 및 바카라 룰의 연구 및 개발을 가속화하기 위해 부가가치가 높은 "창의적 작업"을 연구하면서 연구원들에게 간단하고 반복적 인 작업을 남길 것으로 예상됩니다 이러한 유형의 연구 스타일은 이미 바이오 기반 시스템 및 액체를 사용한 유기 합성 화학에서보고되었습니다 그러나 고체 바카라 룰는 원료 및 실험실 장비의 취급이 어렵고 아직 보고서는 없었습니다 위의 내용을 바탕으로 로봇 시스템을 사용하여 탄탄한 문제를 연구하는 새로운 스타일을 만들어야 할 긴급한 필요성이 있습니다
이 연구에서 우리는 전 세계적으로 자율적이고 자율적 인 바카라 룰 검색을 수행하는 세계 최초의 무기 고체 바카라 룰 (자율 바카라 룰 검색 로봇 시스템)를 개발했습니다 (그림 1) 이 로봇 시스템을 사용함으로써, 최적의 물리적 특성을 가진 박막은 인간의 개입없이 생성 될 수 있습니다 이것이 연구가 자율적으로 진행되는 방식입니다폐쇄 루프 (3)특정 구조는 다음과 같습니다 (그림 2)
[정상 상태 작동을 반복하는 기계] 반도체 산업에 널리 사용되는 완전 자동 샘플 전송 암과 여러 합성 조건 (기판 온도, 가스 부분 압력, 입력 전력, 원자재 구성 등)을 제작하는 필름 증착 장치스터 터 필름 형성 방법 (4)), 전기 저항을 자동으로 측정하는 평가 장치로 구성됩니다
[기계 학습 알고리즘] 기계 학습 유형베이 최적화 (5)를 사용하여, 다음 박막 합성 조건은 이전 실험에서 얻은 "박막 합성 조건 및 전기 저항 값의 데이터 세트"로부터 예측되며, 합성은 반복적으로 작동하는 기계에 제공된다
이 로봇 시스템 사용이산화 티타늄 박막 (6)에 의해 최소화되었습니다 스퍼터 필름 형성에서 AR (아르곤) 가스 및 O2그림 3은 박막에서 산소 함량을 최적화하기 위해 (산소) 가스의 혼합 비율을 조정 한 결과를 보여줍니다 14 번째 시간은 최소 저항 794 Ω로 얻어졌습니다 특히, 15 회 후에, 기계 학습 알고리즘은 산소의 유사한 부분 압력을 나타 내기 시작하며, 이는 수렴으로 결정될 수있다
이 시스템을 사용하여 12 개의 필름 형성을 24 시간 안에 안정적으로 수행 할 수 있으며, 이틀 내에 최적화를 완료 할 수 있습니다 (약 24 개의 필름 형성) 인간이 평균 24 회 퇴적되면 평균적으로 하루에 두 번만 퇴적하여 12 일이 걸릴 수 있습니다 휴일, 휴식, 회의 등을 고려하면 추가 8 일이 필요하며 총 약 20 일이 필요하다고 가정합니다 따라서이 시스템은 기존 시스템의 실험 효율을 약 10 배 달성했습니다
이 시스템의 사용은 다차원 공간 내 최적화에서 더욱 중요 해집니다 이번에는 산소의 부분 압력만으로 1 차원으로 최적화하지만 필름 형성 온도, 스퍼터 압력, 가스 유량 및 비율, 표적 바카라 룰의 화학적 조성 및 표적에 대한 전력 입력과 같은 스퍼터링 필름 형성에 대한 많은 매개 변수가 있습니다 이러한 다차원 조건 최적화에는 더 많은 시험이 필요할뿐만 아니라 인간이 더 이상 최적의 조건을 정확하게 추정 할 수 없을 것입니다 대조적으로, 로봇 시스템을 사용한 간단한 작업과 다차원 최적화 속도를 높이는 것은 큰 장점이며, 차원이 많을수록 시스템이 더 유용 해집니다
위의 개념은 도쿄 기술 연구소의 YouTube 채널에 요약되어 있습니다
"아직 볼 수없는 재난으로 진행하는 방식으로 연구를 전환하십시오"
https : //wwwyoutubecom/watch? v = b1vijdjx7ge & feature = youtube
등에 등장합니다
"디지털 실험실 AI, 로봇 및 연구원과의 공동 작업"
https : //wwwyoutubecom/watch? v = vpcww3ozare & feature = youtube
에서 실험 시스템 작업의 자세한 설명 및 애니메이션을 볼 수 있습니다
그림 1 :이 연구에서 개발 된 자율 자료 검색 로봇 시스템 자동 운송 암이 중앙에 장착되어 자동 박막 합성 장치 및 자동 물리적 특성 평가 장치와 같은 다양한 장치간에 샘플 전송이 가능합니다
그림 2 : (a)이 로봇 시스템의 구조 다이어그램 필름 형성 및 전기 저항 측정 장치는 자동 샘플 운송 암을 통해 연결됩니다 컴퓨터는 샘플 운송, 필름 형성 및 평가의 각 단계와 베이지안 최적화를 기반으로 한 조건 지침을 관리합니다 (b)이 시스템을 사용한 바카라 룰 합성의 개념적 다이어그램 예를 들어, 결과적으로 LI 이온 전도도를 최소화하기 위해, 전체 자동 및 자율적으로 (폐쇄 루프에서) 일련의 사이클을 수행 할 수 있습니다 (폐쇄 루프에서) : 베이지안 최적화를 사용한 합성 조건 및 전도도 평가를 지정한 다음 결과를 추가하는 데이터 세트에서 새로운 합성 조건을 지정합니다 이 원본 용지의 보충 자료에서 움직임의 애니메이션을 볼 수 있습니다
그림 3 :이 로봇 시스템을 사용하여 이산화 티타늄의 전기 저항을 최소화하는 예 빨간색 점은 실제 실험에서 얻은 데이터이며, 추가 된 숫자는 실험이 수행 된 순서를 나타냅니다 파란색과 분홍색 영역은 베이지안 최적화에 의해 예측 된 곡선 및 표준 편차이며 (a) : 3 번의 실험 후 (b) : 7 실험 후, (c) : 12 실험 후 (d) : 18 실험 후 애니메이션은 원본 용지의 보충 자료에서 볼 수 있습니다
이 연구는 실험실 변환을 향한 첫 단계이며, 바카라 룰 합성 속도를 높이고 연구원들이 창의성을 보여줄 수있게합니다 앞으로 우리는 박막뿐만 아니라 다양한 바카라 룰 합성 방법에 대한 현재 연구를 계속 개발할 것입니다 이 변형의 핵심 요점은 전체 실험실을 큰 시스템으로 보는 것입니다 독립형 실험 장비는 병렬로 제어 되며이 연구에서 볼 수 있듯이 각 실험 장비를 협력하여 작동함으로써 가장 큰 결과를 생성하는 시스템을 구성 할 수 있습니다 또한이 체계적인 실험실에서 생성 된 많은 양의 데이터가 (빅 데이터 (7))를 최대한 활용하십시오바카라 룰 정보학 (8 장)와 함께 새로운 과학적 원칙을 발견하고 새로운 현상의 예측이 가속화됩니다
이 연구의 방향은 "바카라 룰 혁신 능력을 강화하기위한 준비 회의"에서 교육 문화, 스포츠, 과학 기술 및 경제 산업부에서 논의되고 있습니다바카라 룰 DX 플랫폼 (9)"의 방향과 일치합니다 세상은 빠르게 움직이고 있으며 연구 개발이 수행되는 방식을 빠르게 변화시키는 것이 중요합니다
또한이 연구는 인적 자원 개발과 밀접한 관련이 있습니다 정보 과학 및 로봇 공학에 정통한 직원을 훈련 시키면서도 여전히 화학, 물질 및 바카라 룰에 대한 깊은 이해를 가지고 있습니다 도쿄 기술 연구소 (Institute of Technology)는 교육 문화, 스포츠, 과학 및 기술의 뛰어난 대학원 프로그램하에 있습니다물질 및 정보 우수 교육 연구소 (10)| 2019 년에 시작되었으며 공동 교육을 홍보하기 위해 24 개 회사와 협력하고 있습니다
여기에 제안 된 연구 및 개발 접근법은 연구원들이 반복적 인 간단한 실험 과제에서 벗어날 수 있고 창의적인 작업에 더 많은 시간을 할애 할 수있게 해줄 것입니다 또한 빅 데이터를 분석하면 새로운 "인식"및 "영감"을 얻을 수 있습니다 연구원들은 창의성을 극대화하고 흥분으로 연구 작업을 할 것입니다 그의 등을보고, 젊은이들은 연구의 기쁨을 깨닫습니다 그리고 많은 젊은이들이 과학과 기술을 개발하는 꿈을 꾸고 더 나은 사회를 만들 것입니다 이것이이 연구의 진정한 목표입니다
이 결과는 일본 과학 기술 기관 (JST) 전략적 창조 연구 프로모션 프로젝트 (CREST, SAKIGAKE), 미래 사회 창조 프로젝트 (Common Foundation Area) 및 과학 홍보를위한 일본 사회 (JSPS)의 지원을 받았습니다
게시 된 잡지 :APL 바카라 룰
종이 제목 : 기계 학습 및 로봇 공학에 의한 자율 바카라 룰 합성
저자 : Ryota Shimizu, Shigeru Kobayashi, Yuki Watanabe, Yasunobu Ando 및 Taro Hitosugi
doi : 101063/50020370