テクノロジーで共感を育むIT創造カンパニー IT Creation Compnay Nurturing Resonance by Technologies

2017.12.13

株式会社アドバンスト・キー・テクノロジー（AKT）研究所を支援して、強化学習を使った結晶製造の自動制御方法を開発しました

レゾネストは、(株)浜野製作所が提供するガレージスミダに所在します。
当社が創業して（2015.5.7）10日目にガレージスミダ設立1周年講演がありました。
講演者同士で隣席にいたのが、現(株)アドバンスト・キー・テクノロジー研究所を創業した阿久津伸さん。
https://www.akt-lab.jp/
トリリオンセンサ時代といわれ、多種多様なデバイスの開発が求められる、これからの時代にチャレンジする新進気鋭の研究者です。
「今までの結晶は坩堝で作っていたのですが、坩堝*1なしでできる製造方法を開発しました。とても安価に手軽にいろんな結晶を作ってみることができます。外に露出しているのでカメラで撮れます。装置の制御が要るのですが、画像認識してできるでしょうか?」（*1 とても高価で装置規模も大きい）
「それならできると思いますよ。」
—半年後—
「あれ作ってください。」「ハード込み○○円で。*2」（*2 自分から指定するのがスタートアップのコツです。）
「はい。。。」
—半年後—
強化学習*3を使って、観測した結晶成長の状態と、製造装置の操作とのフィードバック系を、動的に作っていく制御方法を開発しました。（*3 状態に習熟しながら安定させていく機械学習の方法）
阿久津さんの製造方法は、下に材料を置き、高温で融かし、上から種結晶を降ろして融液にくっつけ、材料の融けるのに従って引っ張り上げて、結晶を作っていくものです。サンプルが次にあります。https://www.akt-lab.jp/%E7%B5%90%E6%99%B6%E6%88%90%E9%95%B7%E5%8B%95%E7%94%BB/
融液は、表面張力で保っている不安定さがあり、上下で攪拌されて微妙に形が変わり、原材料や装置固体によって、また、成長に従って形が変わっていく性質があります。融液を壊さないように、材料と結晶の引き上げ、ランプ強度と照射量の制御をしないといけないのです。
流体をモデル化するのは、その複雑さから妥当ではありません。材料や機体、成長状態による変化も大きなものがあります。これから作るものなので、お手本事例を教師データとして学習することもできません。
融液の形状と、装置の制御状態とのフィードバックが、旨く循環するように、そのフィードバック系を学習して形成していく方法を採りました。
開発成果は、職業大フォーラムで報告しました。1)
——
その後、IoTの注目と展開に従って、少量多品種の新素材の開発の重要度が増してきています。
従来のように何度も試行しながら新材料を開発するのは、現実的ではなくなってきました。
阿久津さんの着眼で、結晶成長時の熱特性を解析することで、材料に応じた制御プロセスを知識ベース化できることが分かってきました。新たな結晶製造を効率化していくMaterials Informaticsの構想です。
長期的な応用となりますが、応用物理学会で報告しました。2)

文献
1) 阿久津伸、前川博俊、“大量センサー時代を実現する人工知能による新素材の開発”,第24回職業能力開発研究発表講演会,11-D-13,p.154-155,2016.
2) 前川博俊、阿久津伸、“新規結晶成長技術「AP法」における材料開発知識化の試み”,第64回応用物理学会春季学術講演会,15p-P6-1,p.13-157,2017.