研究方向

可信机器人科学

让人类监督下的机器人科学系统能够推理证据、发现实验或设备偏离计划,并安全恢复或请求人工介入。

自主科学实验室机器人人在回路韧性实验机理模型

研究重点

自主科学不应只是机器人执行固定实验流程,或优化器选择下一个实验条件。我研究模型、实验室机器人和科学家如何形成一个可审计的整体闭环:实验数据决定下一步做什么,同时机器人执行本身也成为科学推理与质量判断的一部分。

我的重点是可信的混合自主性。人类保留对科学目标、约束和升级边界的最终权力;AI 与模型协助提出和解释实验;机器人负责执行并监测物理过程;当不确定性、设备行为或流程偏差不再支持自主继续时,系统必须能够识别这一点。

这也包含实验室自动化中常被忽略的韧性问题:异常结果可能来自新的科学现象,也可能是测量误差、机器人故障或流程违规。一个有用的机器人实验室应主动收集诊断证据,在合理时重复或重新配置步骤,完整保留实验来源信息,并知道何时把判断权交还给科学家。

当前研究

  • 安全、韧性的机器人实验室流程,同时监测科学结果与物理执行质量。
  • 具有明确授权边界、可追踪决策、人工干预节点和保守升级策略的人在回路自主系统。
  • 基于模型的多酶通路表征:利用可微分机理模型开展拟合、信息分析、实验选择与模型诊断。
  • 连接实验规划、物理执行、测量、模型更新、异常诊断与恢复的闭环工作流。
  • 通过 UKRI Network+ DisCouRSE 项目推进可靠 AI 驱动自主实验室的方法与 dRTP 研究领导力。

代表性已发表工作

这些工作为模型驱动、可审计和可靠的闭环实验提供方法基础;自主实验室研究本身正在通过当前项目进一步扩展。

Differentiable Physics-Based System Identification for Robotic Manipulation of Elastoplastic Materials

The International Journal of Robotics Research, 2025

展示核心科学闭环:通过受控物理交互推断隐藏参数,建立系统模型,并把模型用于后续决策。

DDBot: Differentiable Physics-Based Digging Robot for Unknown Granular Materials

IEEE Transactions on Robotics, 2025

把系统辨识、优化与物理执行连接成闭环,为机器人科学实验提供方法桥梁。

On the Numerical Reliability of Differentiable Physics-Based Optimization for Robotic Material Manipulation

DOM-R3 Workshop @ IROS 2026,接收的扩展摘要

关注可微分模型进入优化和推断闭环后的数值可靠性与可复现性;当模型输出直接指导真实实验时,这是必要条件。