AEcroscoPy：一种赋能显微镜实现自动化和自主实验的软硬件框架

显微镜，特别是扫描探针显微镜和电子显微镜，在增进我们对纳米尺度结构-功能关系的理解方面发挥了关键作用，如今在大多数研究表征实验室和设施中已无处不在。然而，传统的显微镜操作仍然主要受限于以人为中心的“点击即运行”模式，使用供应商提供的软件，这必然限制了显微镜实验的范围、实用性、效率、有效性，有时还包括可重复性。在这里，我们开发了一个耦合的硬件-软件平台，包括一个现场可编程门阵列（FPGA）设备，配合LabView构建的定制采集脚本，以及一个名为AEcroscoPy（Python驱动的显微镜自动实验的缩写）的软件包，这些克服了上述限制，并为显微镜平台的完全自动化提供了必要的抽象。该平台可在扫描探针显微镜和扫描透射电子显微镜的多个供应商设备上工作。它支持自定义扫描轨迹、可在本地或远程处理服务器上触发的处理函数、用户定义的激励波形、数据模型标准化，以及通过简单的Python命令实现完全无缝的操作，从而能够以可重复、自动化的方式执行大量显微镜实验。该平台可以轻松地与现有的机器学习库以及模拟相结合，提供自动决策和主动的理论-实验优化循环，将显微镜从表征工具转变为能够自主模型优化和物理发现的仪器。