오늘 끝나면
Autonomous Lab이란
- ✓Autonomous Lab이란의 핵심 문제를 한 문장으로 설명한다
- ✓오른쪽 실습에서 Autonomous이 어떻게 움직이는지 관찰한다
- ✓다음 강의와 이어지는 한계를 말할 수 있다
실습 미션
사람 없이 가설을 세우고 실험하는 연구실 이 문장이 실제로 무슨 뜻인지 실습에서 한 번 손으로 확인한다.
성공 조건
- □실습의 기본값을 먼저 관찰
- □입력값이나 모드를 한 번 이상 바꿔 결과 비교
- □왜 결과가 바뀌었는지 한 문장으로 설명
Autonomous Lab · 01
Autonomous
Lab이란
사람 없이 가설을 세우고 실험하고 분석하는 연구실이다.
LLM이 두뇌이고 로봇이 손이다. 24시간 멈추지 않는다.
과학의 속도를 사람이 아니라 시스템이 정한다.
스스로 실험하는 연구실
보통 연구실은 사람이 가설을 세우고, 사람이 실험하고, 사람이 결과를 본 뒤 다음 실험을 정한다.
Autonomous Lab은 이 네 가지를 전부 기계가 한다.
가설을 세우고, 실험을 돌리고, 측정하고, 분석해서 다음 가설을 정한다.
한 바퀴가 끝나면 곧장 다음 바퀴로 넘어간다. 사람의 결재를 기다리지 않는다.
이걸 클로즈드 루프(closed-loop) 자율연구라 부른다. 결과가 다음 실험을 자동으로 정하는 닫힌 고리라는 뜻이다. 사람은 목표만 던지고, 루프가 알아서 돈다.
한 바퀴 끝 = 0초 만에 다음 바퀴
루프를 직접 돌려본다
루프를 한 스텝씩 직접 돌려본다.
LLM이 시험 조건(가설)을 제안하고, 로봇이 실험하고, 센서가 수율을 측정한다. 마지막에 시스템이 목표와의 오차를 보고 다음 조건을 스스로 갱신한다.
한 사이클이 닫힐 때마다 측정점이 목표선(92%)으로 다가간다. 이게 능동학습(active learning)이다. 직전 결과가 다음 실험을 정한다. 사람은 한 번도 손대지 않는데 수율이 올라간다.
LLM이 직전 결과를 보고 다음 조건을 제안한다. 능동학습, 가장 배울 게 많은 실험을 고른다.
LLM 두뇌 + 로봇 손
자율연구실은 두 부분이 붙어서 돈다. 생각하는 쪽과 움직이는 쪽이다.
LLM이 두뇌다. 문헌을 읽고 가설을 세우고 실험 절차를 글로 짠다.
로봇·자동장비가 손이다. 시약을 옮기고 가열하고 분주하고 측정한다.
2023년 Coscientist(카네기멜런)는 GPT-4가 문헌을 읽고 코드를 짜 실제 자동합성 장비를 조작해 반응을 수행했다.
같은 해 버클리·구글의 A-Lab은 로봇 팔로 17일간 41종의 새 무기재료를 자동으로 합성했다.
두뇌가 무엇을 할지 정하면, 손이 그대로 실행한다.
- 문헌 읽기
- 가설 세우기
- 실험 절차 작성
- 결과 해석
- 시약 분주
- 가열·반응
- 분리·정제
- 수율 측정
DOE, 실험을 똑똑하게 고른다
조건이 수천 가지면 다 해볼 수 없다. 그래서 어떤 실험을 할지 고르는 게 핵심이다.
DOE(실험 설계, Design of Experiments)는 최소한의 실험으로 최대한 알아내도록 실험점을 짜는 방법이다.
여기에 능동학습이 붙으면, 직전 결과를 보고 가장 배울 게 많은 다음 점을 골라준다.
무작정 다 돌리면 수율 92%를 찾는 데 수백 번이 든다.
능동학습은 봉우리 쪽으로 점을 옮겨가며 몇 번 만에 도달한다.
자율연구실이 빠른 진짜 이유는 24시간 돌아서가 아니라, 실험을 똑똑하게 골라서다.
과학의 속도가 바뀐다
지금까지 과학의 속도는 사람이 정했다. 사람이 자고, 쉬고, 손으로 적는 속도다.
Autonomous Lab은 그 한계를 치운다.
루프가 밤새 돌고, 한 사이클 끝나면 0초 만에 다음 사이클로 넘어간다.
A-Lab은 사람이 수개월 걸릴 신소재 탐색을 17일로 줄였다.
그래서 과학의 속도를 이제 사람이 아니라 시스템이 정한다. 연구자는 실험을 손으로 하는 사람에서, 루프에 목표와 질문을 던지는 사람으로 바뀐다.
Q. Autonomous Lab의 핵심을 한 줄로? (24시간 돌아가는 로봇 · 가설-실험-분석 루프를 사람 없이 자동으로 · GPT를 쓰는 것 · 비싼 장비)
정답은 가설-실험-분석 루프를 사람 없이 자동으로 돌리는 것이다.24시간·로봇·LLM은 그 루프를 돌리는 수단일 뿐이다.
핵심은 결과가 다음 실험을 정하는 닫힌 고리(클로즈드 루프)가 사람 개입 없이 돈다는 것이다.