日本大學共同利用機關法人自然科學研究機構（NINS，所長：川合真紀）宣佈，將以位於愛知縣岡崎市的自然科學研究機構岡崎園區為核心，建設大型智慧雲實驗室「iLIS」（Integrated Smart Cloud Laboratory，綜合智慧雲實驗室）。該實驗室將人工智慧（AI）與機器人技術相結合，實現實驗設計、實驗執行、數據分析及數據積累的一體化運行，全面提升大學共同利用機構在數字時代的科研支撐能力。
該項目已入選日本文部科學省「共同利用與共同研究系統建設事業」，計劃於2026～2029年度花費4年時間建設完成，總投資約95億日圓。作為總建築面積約1.16萬平方公尺、日本國內最大規模的共同利用型智慧雲實驗室，項目將於2026至2027年度完成設施、實驗設備及數據基礎設施的建設，2028年度起正式向日本全國的科研人員開放使用。實驗室的使用方式、項目徵集時間以及數據和智慧財產權管理辦法等，將根據建設進展情況陸續公佈。
圖1 創新科學綜合智慧雲實驗室「iLIS」（圖片：自然科學研究機構（NINS））
近年來，全球範圍內利用AI開展科學研究的AIfS（AI for Science，人工智慧驅動科學研究）正在快速發展。通過將實驗自動化、大規模数據採集，以及AI分析、預測和設計相結合，長期以來高度依賴科研人員個人經驗和反復試驗的科研流程正迎來重大變革。另一方面，日本的科學研究正面臨科研時間減少、研發投入增長乏力以及青年科研人員數量停滯等結構性課題。
為應對上述課題，日本的自然科學研究機構、資訊與系統研究機構、高能加速器研究機構、東京科學大學、綜合研究大學院大學、日本電氣株式會社（NEC）等單位決定開展合作，共同建設面向實驗自動化和遠端化的跨學科大型智慧雲實驗室。該實驗室將以化學科學、材料科學和生命科學（Life Science）為核心研究領域，綜合處理從電子態、分子、細胞、組織直至個體等多個層級的數據，以實現過去單一學科難以取得的全新科學發現。
iLIS由集中部署自動化實驗設備的核心設施——「智慧核心區」（Smart Core），以及通過高速網路連接各研究機構高性能科研設備群所構建的綜合科研基礎平台兩大部分構成。
大型智慧雲實驗室將在智慧核心區集中部署自動有機合成單元、自動無機合成單元、液體處理機器人等自動化實驗設備，構建能夠在同一樓層一體化完成「製備」、「測量」、「解析」、「互聯」全過程的實驗環境。同時，通過高速網路連接各研究機構擁有的強磁場MRI設備、磁共振設備群、同步輻射光源設施、冷凍電子顯微鏡、各類顯微鏡、新一代測序儀、質譜儀等高性能核心科研設備，打造支持遠端使用和數據互聯的綜合科研平台。平台還將通過集成實驗申請、實驗執行及數據獲取等全過程的門戶與編排系統，為日本全國的科研人員提供可遠端完成整個科研流程的實驗環境。
此外，為支撐通過AI開展科學發現，不僅是實驗數據本身，平台將對包括樣品來源、測量條件、分析條件以及實驗流程等在內的元數據進行統一的收集和管理。平台將為跨學科研究建立統一的樣品ID體系，實現實驗、測量、解析全過程可追溯，並以同一樣品為紐帶，將化學結構、材料性能、成像、生物功能、遺傳資訊等不同類型的數據統一整合，積累形成可供AI學習的高質量多模態數據。
項目還將通過實驗流程自動化和高通量化，較手工作業大幅提升實驗效率。並將推動構建「自主科研循環」，也就是由AI優化實驗情境，由機器人執行實驗，由AI分析實驗結果，並將分析結果反饋至下一輪實驗設計。藉助這一系統，科研人員能夠從龐大的探索空間中高效篩選出最有潛力的實驗情境，有望推動有機、無機催化綠色化學、數據驅動型材料開發、生物感測晶片研發、生物探針分子設計以及疾病治療藥物再定位等社會需求迫切的研究課題取得進展。
iLIS並非僅面向特定機構內部開放，而是作為面向日本全國科研人員通過雲平台接入先進科研環境的共享基礎平台來運行的。為此，即使是未配備大型科研設備的大學、高等專科學校的科研人員、地方的科研人員以及中小企業和初創企業研究人員，也能夠利用最先進的實驗設備和數據平台開展研究。同時，對於因育兒、照護等原因難以長時間留在實驗室的科研人員，也將提供遠端參與科研工作的環境。此外，通過為理論科學家和資訊科學家提供遠端使用實驗領域專業設備的環境，還將進一步降低跨學科融合研究的參及閘檻。
項目還通過與日本分析儀器工業會（JAIMA）合作，推動分析儀器數據、控制和運行方式的標準化，提高不同設備之間的相互可操作性。具體而言，將採用支持分析與實驗數據機器可讀化的MAIML以及用於分析儀器和機器人控制的LADS OPC-UA等標準技術，構建跨廠商、不受供應商限制（Vendor Free）的實驗環境。此舉旨在打造不過度依賴單一供應商的開放式科研儀器生態系統，實現日本國內外科研設備與軟體的靈活互聯。
自然科學研究機構的機構長川合真紀表示：「本項目入選大型積體電路研究系統建設先導計劃，將為大學共同利用機構更好地履行其本來使命提供有力支撐。通過引入先進的自動化系統和人工智慧系統，我們將進一步提升共同利用、共同研究的質量和規模，為日本乃至國際跨學科研究的發展做出貢獻。」
作為項目核心單位的分子科學研究所所長渡邊芳人表示：「作為本項目的核心機構，分子科學研究所將致力於推進物質研發相關研究的自動化和自主化，包括利用AI開展有機分子的自動合成、分離與結構解析，無機薄膜製備，以及通過自動測量對結構和物質性質進行評估，並通過UVSOR開發自動測量技術等。」
原文：《科學新聞》
翻譯：JST客觀日本編輯部
