2026年7月23日——莱斯大学获得美国国家科学基金会1990万美元资助，牵头开展一项为期四年的项目，旨在利用人工智能、机器人和云端实验室加速电子和量子材料的制造。

该项目名为“革命性AI驱动自主实验助力下一代半导体合成”（READINESS），旨在创建一个远程研究平台，最大限度减少试错实验，并提升研究人员对先进研究基础设施的访问能力，用于电子和量子材料合成。

“该项目将使研究人员能够获得传统上仅在少数实验室才能使用的技术能力，”研究执行副总裁David Sholl表示。“通过降低这些门槛，READINESS可以加速发现过程，并扩大能够参与前沿材料研究的人员范围。”

莱斯大学由材料科学家Jun Lou担任首席研究员，牵头该项目。合作方包括纽约州立大学理工学院和德克萨斯大学奥斯汀分校。Astera研究所通过专注于开放科学、可复用研究方法和更快共享数据及成果的慈善资助，支持这一更广泛的倡议。

构建自动化实验室

开发电子和量子材料可能需要研究人员调整温度、压力、气体流量和化学成分等变量。这些条件的微小变化都可能影响材料的性能。

READINESS项目将集成自动化合成设备、机器人系统、材料表征工具和数字孪生——即实验室的虚拟模型。这一设置将允许研究人员在使用物理设备进行实验之前，先在数字孪生中模拟实验。

该系统将从成功和失败的实验中学习。其AI代理将推荐新的测试方案，分析结果并优化未来的建议，同时遵守安全限制，并在出现不确定性时咨询研究人员。

“负责任的人工智能应该补充研究人员的能力，而不是取代他们的判断，”莱斯大学乔治·R·布朗工程与计算学院William and Stephanie Sick院长Luay Nakhleh表示。“READINESS通过将自动化系统与透明度、安全保障以及在关键决策点的人类监督相结合，体现了这一原则。”

初期，该实验室将专注于二维材料、氧化物半导体和金刚石薄膜，这些材料有望支持更快的电子设备、低功耗计算、量子器件以及其他新兴技术。

扩大先进设备的访问范围

新兴研究机构、初创公司以及中小型企业往往缺乏生产先进电子和量子材料所需的昂贵设备和专业技术人员。READINESS旨在通过云端界面提供对复杂实验室系统的远程访问。

用户将能够提出实验方案，在数字孪生中进行模拟，然后使用物理设备执行批准的项目。该平台将从每个步骤中收集数据，帮助研究人员将加工条件与材料的结构和性能联系起来。

该项目将设在莱斯大学的Ralph S. O'Connor工程与科学大楼，利用现有的共享设施以及为该研究计划指定的额外实验室空间。合作站点将贡献设备、技术专长和劳动力发展项目。

“我们的目标是创建一个实验室，让来自全国各地的研究人员能够按需生产先进的电子和量子材料，”材料科学与纳米工程Karl F. Hasselmann教授Lou表示。“通过整合机器人、人工智能和数字孪生，我们旨在从每次实验中学习，并缩短从科学发现到实用技术的路径。”

培养下一代劳动力

READINESS还将支持研究生研究、本科生经验、教师培训、K-12推广和职业教育。学生将获得材料科学、机器人技术、数据管理和人工智能方面的实践经验。

作为该计划的一部分，纽约州立大学理工学院将协助开发短期课程和可累积的证书，面向半导体制造、实验室自动化及相关领域的从业人员。德克萨斯大学奥斯汀分校将在数字孪生、自主实验和AI培训方面贡献专业知识。

该工作还得到了莱斯大学Ken Kennedy研究所、先进材料研究所、人工智能与机器学习倡议、能源转型与可持续性工程倡议以及计算机科学系、材料科学与纳米工程系的支持。

这项工作与莱斯大学的Momentous战略计划相一致，通过促进跨学科研究、负责任的人工智能以及连接科学发现与国家及经济需求的合作伙伴关系。

“这一奖项凸显了莱斯大学将工程与计算相结合以应对国家重大挑战的能力，”学术事务执行副校长兼教务长Howard R. Hughes Amy Dittmar表示。“READINESS将使研究人员能够更快速地从想法过渡到发现，同时培养学生成为人工智能、先进材料和制造领域的精英。”

READINESS是美国国家科学基金会“可编程云端实验室测试平台”计划选中的20个项目之一，该计划是3.8亿美元国家网络投资的一部分，并设有高达2000万美元的匹配资金。该项目旨在让更多美国研究人员能够使用自动化科学工具，提高实验的速度、可靠性和可重复性。

这项工作与美国能源部“创世纪任务”保持一致，这是一项利用人工智能和先进计算加速科学发现的国家倡议。莱斯大学两个研究团队已获得资助，探索人工智能如何解决量子计算中的基本挑战，以及如何工程化改造微生物，以可持续方式生产具有战略重要性的燃料、化学品和材料。