近年來，實驗室的自動化與數(shù)智化升級轉(zhuǎn)型在分析測試、藥物研發(fā)、臨床檢驗以及基因組學解決方案等領(lǐng)域中發(fā)展迅速，勢如破竹，并且正在不斷擴展到新的應(yīng)用場景，比如生命科學研究、合成生物學以及分子診斷等，為各個領(lǐng)域注入了強勁的動力。然而，在“熱潮”之下，我們的實驗室究竟需要怎樣的智能？這無疑是每一位運營者都無法回避的話題。
 
日前，在剛剛閉幕的第十二屆慕尼黑上海分析生化展上，安捷倫科技以“數(shù)智實驗室構(gòu)建”為主題召開了圓桌討論，邀請SGS通標標準技術(shù)服務(wù)有限公司中國區(qū)分析化學部高級總監(jiān)劉付芳、浙江省食品藥品檢驗研究院信息與科普中心主任周霖代表兩家重要用戶，與安捷倫全球?qū)嶒炇疑�產(chǎn)力創(chuàng)新中心助理副總裁Shawn Anderson、安捷倫全球軟件本地化中心負責人/中國實驗室生產(chǎn)力創(chuàng)新中心經(jīng)理葛奇，以及安捷倫大中華區(qū)實驗室信息系統(tǒng)產(chǎn)品經(jīng)理郭亮一同，圍繞行業(yè)用戶對智能實驗室的構(gòu)想與建設(shè)現(xiàn)狀，展開了深入的探討，并分享了各自對于未來先進設(shè)備和方案的設(shè)想與期待。
 
趨勢與建議
據(jù)介紹，歐美當前的自動化實驗室增長速率約為6~8%，而中國則達到了10~12%，在未來的十年中還將加速增長。自動化所帶來的通量提升和成本縮減等優(yōu)勢相當可觀，但為了保證可靠性、兼容性以及面向未來的靈活性，在構(gòu)建實驗室時也應(yīng)遵循一些基本的原則。Shawn Anderson先生列舉了其中非常重要的幾條，包括盡量選用成熟軟件供應(yīng)商而非自行定制軟件以避免未來面臨迭代和兼容性問題；盡量選用更新的設(shè)備以獲得技術(shù)優(yōu)勢并保證未來的可升級空間；設(shè)計時充分考慮人員、設(shè)備、機械臂等的協(xié)同；確保數(shù)據(jù)能夠順暢地流動。“在上自動化之前必須先想清楚為什么要上自動化？是因為危險有害的環(huán)境，工作重復(fù)性高，還是步驟容易出錯？技術(shù)一直在不斷迭代，例如十年前我們在說VR，五年前在聊“云”，而現(xiàn)在則在探索自動化和AI。但所謂的機遇并非隨大流的跟風，而是要根據(jù)實際情況梳理出真正的需求，看清哪些可以上，哪些不必上。” Shawn Anderson先生解釋說。
   
從需求出發(fā)
眾所周知，自動化的主要功能在于替代重復(fù)性較高的手動操作，這一點在高通量的工作流程中尤為突出。SGS是國際公認的測試、檢驗和認證機構(gòu)，被譽為可持續(xù)發(fā)展、質(zhì)量和誠信的基準。發(fā)展至今，業(yè)務(wù)包含互聯(lián)與產(chǎn)品、工業(yè)與環(huán)境、營養(yǎng)與健康、自然資源、管理與保證、可持續(xù)發(fā)展、數(shù)字化技術(shù)與創(chuàng)新七大戰(zhàn)略版圖。SGS擁有99,600多名專業(yè)員工，分布在2,600多個分支機構(gòu)和實驗室組成的服務(wù)網(wǎng)絡(luò)，致力于幫助全球客戶獲得商業(yè)成功和可持續(xù)發(fā)展。劉付芳女士來自于SGS通標中國化學實驗室，在該領(lǐng)域擁有超過30年的從業(yè)經(jīng)驗，一直在從事中心化的平臺運營管理。目前公司在全國已有12個中心化學實驗室，提供和消費品、農(nóng)產(chǎn)食品以及環(huán)境領(lǐng)域相關(guān)的化學分析測試服務(wù)。對于每天動輒數(shù)百甚至幾千個樣品量，上萬個測試項目來說，自動化不僅能夠大幅提高通量，而且能夠提升運營質(zhì)量。數(shù)字化系統(tǒng)及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用，也能夠更好地解決數(shù)據(jù)采集、處理和樣品、儀器及檢測過程管理等問題。然而另一方面，TIC行業(yè)在實驗室層面上其實是非常分散的。規(guī)模大的實驗室可能有數(shù)百人，規(guī)模小的則可能僅有十幾人。不同規(guī)模的實驗室，在自動化、數(shù)智化上的需求也是不同的。在過去的十余年中，SGS一直在探索、嘗試各種自動化和智能化的工具，旨在提升實驗室的通量，改善數(shù)據(jù)的質(zhì)量。
 
相較于SGS，周霖先生所在的浙江省食品藥品檢驗研究院則面臨著另一種通量問題。20多年來，周霖先生一直從事實驗室信息化工作，見證了實驗室的LIMS時代和LIMS 2.0升級。作為浙江省的政府實驗室，該單位目前有實驗室工作人員300余位，涉及的領(lǐng)域包括藥品、化妝品、食品、藥品包裝材料，以及GLP實驗室等。從單位屬性和業(yè)務(wù)領(lǐng)域的角度出發(fā)，周主任分享了其實驗室在自動化和數(shù)字化構(gòu)建中所面臨的痛點——低通量。“在藥品檢驗行業(yè)中，數(shù)字化的推進相對來說比較困難。其核心的邏輯在于，我們很難找到低通量的解決方案。如何快速、有效地引入自動化，減少這類應(yīng)用中的工作量，從某些方面來說，可能是未來自動化的發(fā)展方向之一。而我們正在做的，是去識別現(xiàn)有工作當中哪些是可以細化的，我們要在這些通量相對不高的工作當中，找出重復(fù)性相對較高的工作，再通過自動化的手段去替代。”周主任解釋說。
 
對此，郭亮先生也頗有感觸：“談到自動化，我們討論的都是所謂的高通量，那一定是比較大的公司才要做自動化嗎？其實并不是，小公司也一樣有自動化的需求。但是，在縮小的環(huán)境里面就會遇到一個問題，就是通量不到的情況下，做自動化的意義何在？所以我的體會是需要更加智能的下一代，將AI技術(shù)結(jié)合到機器人中來實現(xiàn)未來不同場景下的靈活應(yīng)用。”歸根結(jié)底，最重要的還是梳理出用戶真正的需求，可能是某個環(huán)節(jié)上的痛點，或者是整個流程中的瓶頸和短板。
 
安捷倫生態(tài)
近幾年來，眾多實驗室紛紛開始推動轉(zhuǎn)型升級，遵循著一貫的以客戶為中心的原則，安捷倫為此開發(fā)了豐富的解決方案，比如基于網(wǎng)絡(luò)化的色譜質(zhì)譜平臺和整個實驗室范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，能夠幫助用戶實現(xiàn)對設(shè)備和數(shù)據(jù)的集中管理。同時針對不同的場景，安捷倫也與不同的自動化供應(yīng)商合作，給出了差異化的解決方案。除此之外，安捷倫也在通過合作和收購等方式，探索基于AI的全新領(lǐng)域。
 
葛奇先生補充說：“2022年，安捷倫在中國成立了一個新的部門，叫中國實驗室生產(chǎn)力創(chuàng)新中心。在過去的近三年里，我們已經(jīng)發(fā)布了七款專門針對中國客戶量身打造的智能軟件產(chǎn)品，幫助客戶實現(xiàn)數(shù)據(jù)分析的自動判讀和結(jié)果優(yōu)化，提高分析效率。我們也在和各行業(yè)的合作伙伴一起探索，到底怎么樣才能更好地接入，讓自動化順利落地？目前，我們提供的方案就是構(gòu)建一個全新的自動化控制中間層來提供一站式的對接方案。”同時，安捷倫的Allotrope ASM也是這樣的嘗試，作為制藥行業(yè)和儀器廠商聯(lián)合定制標準的簡化模式，它不需要第三方軟件，也不挑品牌，用戶可以直接訪問，數(shù)據(jù)也可以導(dǎo)入其他設(shè)備中直接使用。
   
數(shù)據(jù)為王
無論在哪個領(lǐng)域，分析測試最終都會聚焦到數(shù)據(jù)。對于實驗室自動化來說，樣品通量大幅提升之后所產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)，必然會帶來巨大的數(shù)據(jù)處理負擔。未來的軟件不僅需要提供強大的數(shù)據(jù)管理能力，還要盡可能地幫助用戶完成所需的計算和分析，這也是智能化的重要發(fā)展方向。另一方面，各儀器模塊的運行狀態(tài)管理以及深層數(shù)據(jù)的挖掘和開放也將成為用戶關(guān)注的重點。而在這方面，安捷倫已經(jīng)做出了多種嘗試并取得了一定的成果。“我們提供了很多BigData，包括所有的檢測程序，第二個維度是所有人員的操作動作、習慣，第三個維度是報告上的所有結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，第四個維度是氣相、液相所有的實時狀態(tài)，還有第五、第六個維度。實際上，用戶需要的是把這些融入到自己的物聯(lián)系統(tǒng)、生態(tài)系統(tǒng)中去，這是安捷倫聽到的聲音，而且不是on the way，而是已經(jīng)有這樣的方案了。”郭亮先生補充道。
 
貼近用戶，解決復(fù)雜挑戰(zhàn)
在實際應(yīng)用當中，智能化、數(shù)字化系統(tǒng)的落地其實會面臨更多更為復(fù)雜的情況，比如實驗室的升級，會涉及到老舊的設(shè)備或工作流程。或者，在制藥等強監(jiān)管領(lǐng)域中，嚴格的合規(guī)性要求也極具挑戰(zhàn)性。面對這些挑戰(zhàn)，安捷倫團隊也將與用戶及第三方供應(yīng)商深入溝通，緊密協(xié)作，共同梳理出真實的用戶需求，并努力將其實現(xiàn)。