主要成果
MARVEL-AIは、AIによる材料探索、自動実験、および検証を統合し、実世界での産業応用へと繋げるプラットフォームである。特筆すべきは、AIと自動化の導入による実験スループットの劇的な向上だ。ポリマー開発においては、従来の8時間で最大3サンプルという逐次処理から、24時間連続稼働で最大25サンプルを並行処理する体制へ移行し、1日あたり75サンプルの製造を実現した。これは従来比で約25倍の出力向上に相当する。
技術・詳細
本プラットフォームは、予測、実験、検証を反復的に繰り返す「クローズドループ」を構築している。AIが有望な材料候補を特定して実験をガイドし、自動化された実験系で合成とテストを行い、得られたデータを再びAIにフィードバックして次の探索方向を決定する。具体的な成果として、以下の3分野が挙げられている。
- 金属合金：自社開発の合成・特性評価技術により、1日あたり最大470種類のユニークな合金サンプルのスクリーニングが可能となった。これは従来手法の400倍以上のスループットであり、より広範な組成探索を実現している。
- 複合材料：AIによる開発を通じて、水素輸送カプセルのフルスケールプロトタイプを製作。従来比で重量を50%削減し、耐久性を4倍に向上させた。
- ポリマー：前述の通り、自動化ワークフローにより日次出力を約25倍に拡大した。
対象とする材料クラスは、金属合金、ポリマーおよび有機物、セラミックス、複合材料の4種類である。
背景・業界の文脈
新材料の開発には、実験、特性評価、検証、プロセス開発、産業転換という多くのステップが必要であり、研究と下流開発の間でリソースの浪費や断絶が発生しやすい。MARVEL-AIは、A*STARの材料研究エンジニアリング研究所（IMRE）を拠点とし、シンガポールの高等教育機関（IHLs）や政府機関（METI、EnterpriseSG、EDB、NRF）の支援を受けて、RIE2030計画の下で推進されている。これにより、単なる「発見」に留まらず、製造プロセスの開発や産業実装までをシームレスに接続する体制を整えている。
今後の展望
今後は、航空宇宙、精密電子機器、特殊ポリマーなどの分野で企業や投資家との連携を強化し、現実世界の課題解決に取り組む。具体的には、過酷な環境向けの保護コーティングや、重要原材料への依存を減らしたエコフレンドリーなプリント可能合金の開発、AI駆動の膜材料研究などが計画されている。また、CuspAIの生成AIプラットフォームやGoogle Cloudのセキュアな研究環境との連携を通じ、次世代材料の設計と商用転換を加速させる方針である。
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