Research challenges encountered across science, engineering, and economics can frequently be formulated as optimization tasks. In chemistry and materials science, recent growth in laboratory digitization and automation has sparked interest in optimization-guided autonomous discovery and closed-loop experimentation. Experiment planning strategies based on off-the-shelf optimization algorithms can be employed in fully autonomous research platforms to achieve desired experimentation goals with the minimum number of trials. However, the experiment planning strategy that is most suitable to a scientific discovery task is a priori unknown while rigorous comparisons of different strategies are highly time and resource demanding. As optimization algorithms are typically benchmarked on low-dimensional synthetic functions, it is unclear how their performance would translate to noisy, higher-dimensional experimental tasks encountered in chemistry and materials science. We introduce Olympus, a software package that provides a consistent and easy-to-use framework for benchmarking optimization algorithms against realistic experiments emulated via probabilistic deep-learning models. Olympus includes a collection of experimentally derived benchmark sets from chemistry and materials science and a suite of experiment planning strategies that can be easily accessed via a user-friendly python interface. Furthermore, Olympus facilitates the integration, testing, and sharing of custom algorithms and user-defined datasets. In brief, Olympus mitigates the barriers associated with benchmarking optimization algorithms on realistic experimental scenarios, promoting data sharing and the creation of a standard framework for evaluating the performance of experiment planning strategies


翻译:在化学和材料科学领域,实验室数字化和自动化的最近增长引起了对优化引导自主发现和闭环实验的兴趣。基于现成优化算法的实验性规划战略可以用于完全自主的研究平台,以实现理想的实验目标,其试验次数最少。然而,最适合科学发现任务的实验性规划战略是一种先验的未知,而对不同战略的严格比较则需要大量的时间和资源。由于优化算法通常以低维合成功能为基准,因此尚不清楚其性能如何转化为化学和材料科学中遇到的更吵闹、更高级的实验任务。我们引入了Olympus软件包,该软件包提供了一个一致和易于使用的框架,用以根据最起码试验次数的实验性深层次实验模型,将优化算法作为基准。Olympus包括一套从化学和材料科学中实验性推导出的基准集,以及一套实验性规划战略,通过用户友好式的平流评估界面,很容易查阅。此外,Olympus还便利了用户精确的实验性标准化标准化分析模型的一体化测试,并分享。

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