An autonomous experimentation platform in manufacturing is supposedly capable of conducting a sequential search for finding suitable manufacturing conditions for advanced materials by itself or even for discovering new materials with minimal human intervention. The core of the intelligent control of such platforms is the policy directing sequential experiments, namely, to decide where to conduct the next experiment based on what has been done thus far. Such policy inevitably trades off exploitation versus exploration and the current practice is under the Bayesian optimization framework using the expected improvement criterion or its variants. We discuss whether it is beneficial to trade off exploitation versus exploration by measuring the element and degree of surprise associated with the immediate past observation. We devise a surprise-reacting policy using two existing surprise metrics, known as the Shannon surprise and Bayesian surprise. Our analysis shows that the surprise-reacting policy appears to be better suited for quickly characterizing the overall landscape of a response surface or a design place under resource constraints. We argue that such capability is much needed for futuristic autonomous experimentation platforms. We do not claim that we have a fully autonomous experimentation platform, but believe that our current effort sheds new lights or provides a different view angle as researchers are racing to elevate the autonomy of various primitive autonomous experimentation systems.


翻译:自主的制造实验平台应该能够自行或甚至以最低限度的人力干预来寻找先进材料的适当制造条件,甚至发现新的材料。智能控制这些平台的核心是指导连续实验的政策,即根据迄今所做的工作决定下一步试验的地点。这种政策不可避免地使开采与勘探相互交换,而目前的做法是在巴伊西亚优化框架之下,使用预期的改进标准或其变体。我们讨论的是,通过测量与近期观测有关的因素和出人意料的程度来交换开采与勘探是否有益。我们用两种现有的惊喜衡量标准,即香农惊喜和贝耶斯惊喜设计出奇的政策。我们的分析表明,突然反应政策似乎更适合迅速描述反应表面或设计地点的总体景观,而资源受限制。我们认为,这种能力对于远洋自主实验平台是十分必要的。我们并不声称,我们有一个完全自主的实验平台,但相信我们目前的努力会打开新的灯光,或者提供不同的视角,因为研究人员正在加速提高各种自主试验系统的自主性。

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