論文の概要: PRISM: Protocol Refinement through Intelligent Simulation Modeling
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2601.05356v1
- Date: Thu, 08 Jan 2026 20:15:28 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-01-12 17:41:49.760513
- Title: PRISM: Protocol Refinement through Intelligent Simulation Modeling
- Title(参考訳): PRISM:インテリジェント・シミュレーション・モデリングによるプロトコルのリファインメント
- Authors: Brian Hsu, Priyanka V Setty, Rory M Butler, Ryan Lewis, Casey Stone, Rebecca Weinberg, Thomas Brettin, Rick Stevens, Ian Foster, Arvind Ramanathan,
- Abstract要約: 本稿では,実験プロトコルの設計,検証,実行を自動化するフレームワークであるPRISMを紹介する。
PRISMは言語モデルに基づくエージェントのセットを使用し、共同で実験的なステップを生成し、洗練する。
我々は、PRISMを言語ベースのプロトコル生成、シミュレーションベースの検証、自動ロボット実行をブリッジする実用的なエンドツーエンドワークフローとして実証する。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 4.839327116611717
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Automating experimental protocol design and execution remains as a fundamental bottleneck in realizing self-driving laboratories. We introduce PRISM (Protocol Refinement through Intelligent Simulation Modeling), a framework that automates the design, validation, and execution of experimental protocols on a laboratory platform composed of off-the-shelf robotic instruments. PRISM uses a set of language-model-based agents that work together to generate and refine experimental steps. The process begins with automatically gathering relevant procedures from web-based sources describing experimental workflows. These are converted into structured experimental steps (e.g., liquid handling steps, deck layout and other related operations) through a planning, critique, and validation loop. The finalized steps are translated into the Argonne MADSci protocol format, which provides a unified interface for coordinating multiple robotic instruments (Opentrons OT-2 liquid handler, PF400 arm, Azenta plate sealer and peeler) without requiring human intervention between steps. To evaluate protocol-generation performance, we benchmarked both single reasoning models and multi-agent workflow across constrained and open-ended prompting paradigms. The resulting protocols were validated in a digital-twin environment built in NVIDIA Omniverse to detect physical or sequencing errors before execution. Using Luna qPCR amplification and Cell Painting as case studies, we demonstrate PRISM as a practical end-to-end workflow that bridges language-based protocol generation, simulation-based validation, and automated robotic execution.
- Abstract(参考訳): 実験的なプロトコル設計と実行の自動化は、自動運転研究所の実現における根本的なボトルネックとして残っている。
PRISM(Protocol Refinement through Intelligent Simulation Modeling)は,市販のロボット機器からなる実験用プラットフォーム上で,実験用プロトコルの設計,検証,実行を自動化するフレームワークである。
PRISMは言語モデルに基づくエージェントのセットを使用し、共同で実験的なステップを生成し、洗練する。
このプロセスは、実験ワークフローを記述するWebベースのソースから、関連する手順を自動的に収集することから始まる。
これらは、計画、批判、検証ループを通じて構造化された実験ステップ(例えば、液体処理ステップ、デッキレイアウト、その他の関連する操作)に変換される。
最終的なステップはArgonne MADSciプロトコルフォーマットに変換され、複数のロボット機器(Opentrons OT-2、PF400アーム、アゼンタプレートシール、ピーラー)を、ステップ間の人間の介入なしに協調するための統一インターフェースを提供する。
プロトコル生成性能を評価するため、制約付きおよびオープンなプロンプトのパラダイムにわたって、単一推論モデルとマルチエージェントワークフローをベンチマークした。
結果のプロトコルはNVIDIA Omniverseで構築されたデジタルツイン環境で検証され、実行前に物理的またはシーケンシングエラーを検出する。
ケーススタディとしてLuna qPCR増幅とCell Paintingを用いて、PRISMを言語ベースのプロトコル生成、シミュレーションベースの検証、自動ロボット実行を橋渡しする実用的なエンドツーエンドワークフローとして実証する。
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