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AIDB Daily Papers

人間とAIの協調による自律実験:代理モデルを用いた比較観察

原題: Human-AI Collaborative Autonomous Experimentation With Proxy Modeling for Comparative Observation
著者: Arpan Biswas, Hiroshi Funakubo, Yongtao Liu
公開日: 2026-03-13 | 分野: 強化学習 人間 機械学習 AI 最適化 実験 ベイズ最適化 材料

※ 日本語タイトル・ポイントはAIによる自動生成です。正確な内容は原論文をご確認ください。

ポイント

  • 本研究では、人間とAIエージェントが協調して実験を行うための新しいベイズ最適化フレームワーク(px-BO)を提案した。
  • 従来のデータ駆動型探索では見落とされがちな物理記述子の微妙な変化や重要な特徴を、人間の知識を取り入れることで捉える点が新しい。
  • シミュレーションとBEPSデータを用いた実験で、px-BOが従来のデータ駆動型探索よりも優れた探索制御を提供することを示した。

Abstract

Optimization for different tasks like material characterization, synthesis, and functional properties for desired applications over multi-dimensional control parameters need a rapid strategic search through active learning such as Bayesian optimization (BO). However, such high-dimensional experimental physical descriptors are complex and noisy, from which realization of a low-dimensional mathematical scalar metrics or objective functions can be erroneous. Moreover, in traditional purely data-driven autonomous exploration, such objective functions often ignore the subtle variation and key features of the physical descriptors, thereby can fail to discover unknown phenomenon of the material systems. To address this, here we present a proxy-modelled Bayesian optimization (px-BO) via on-the-fly teaming between human and AI agents. Over the loop of BO, instead of defining a mathematical objective function directly from the experimental data, we introduce a voting system on the fly where the new experimental outcome will be compared with existing experiments, and the human agents will choose the preferred samples. These human-guided comparisons are then transformed into a proxy-based objective function via fitting Bradley-Terry (BT) model. Then, to minimize human interaction, this iteratively trained proxy model also acts as an AI agent for future surrogate human votes. Finally, these surrogate votes are periodically validated by human agents, and the corrections are then learned by the proxy model on-the-fly. We demonstrated the performance of the proposed px-BO framework into simulated and BEPS data generated from PTO sample. We find that our approach provided better control of the domain experts for an improved search over traditional data-driven exploration, thus, signifies the importance of human-AI teaming in an accelerated and meaningful material space exploration.

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