文/Marc Platthaus

未來的實(shí)驗(yàn)室是什么樣子的？// 直接將實(shí)驗(yàn)室儀器設(shè)備的維修說明透射到實(shí)驗(yàn)室眼鏡上，以便實(shí)驗(yàn)員可以維修自己使用的試驗(yàn)儀器設(shè)備。這只是未來實(shí)驗(yàn)室許多場(chǎng)景中的一個(gè)。在本刊記者的采訪中Sascha Beutel博士解釋了實(shí)驗(yàn)室4.0概念下的Smartlab智能實(shí)驗(yàn)室計(jì)劃到底是什么意思。

實(shí)驗(yàn)室4.0是繼工業(yè)4.0后提出的，旨在打造新進(jìn)的智能化實(shí)驗(yàn)室。目前，在實(shí)驗(yàn)室領(lǐng)域中，我們還僅僅只是處于“數(shù)字革命”的層次，也就是相當(dāng)于實(shí)驗(yàn)室3.0的水平。為了達(dá)到實(shí)驗(yàn)室4.0的水平，我們還有許多工作要做，例如將實(shí)驗(yàn)室老舊的儀器設(shè)備納入到網(wǎng)絡(luò)中，克服接口技術(shù)和通訊協(xié)議的不統(tǒng)一等問題。盡管如此，Sascha Beutel博士還是嘗試著在Smartlab智能實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目中融入第四次技術(shù)革命的影子，并為第四次技術(shù)革命的到來鋪墊道路。針對(duì)實(shí)驗(yàn)室4.0的發(fā)展現(xiàn)狀和未來的發(fā)展趨勢(shì)，實(shí)驗(yàn)與分析對(duì)Sascha Beutel博士進(jìn)行了采訪。

獨(dú)家采訪

LP：距離實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的道路還很長(zhǎng)嗎？

Beutel先生：是的，我們離實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室4.0還有很長(zhǎng)的一段路要走。正如我們才剛剛認(rèn)識(shí)到我們的實(shí)驗(yàn)室真的需要交互式的工作一樣，因此，所有SOP標(biāo)準(zhǔn)操作的工作內(nèi)容都必須分解為一個(gè)個(gè)單獨(dú)的操作步驟，搞清楚它們的邏輯關(guān)系和結(jié)構(gòu)關(guān)系。這些步驟、相互關(guān)系不僅僅只是保存在LIMS實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)中就結(jié)束了，還要編寫程序?qū)崿F(xiàn)實(shí)驗(yàn)室儀器設(shè)備之間的相互通信。這是一項(xiàng)非常艱巨的任務(wù)，因?yàn)椋谝粋€(gè)個(gè)數(shù)字化操作步驟有了相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫之后，只有在人們?yōu)樾碌臋z測(cè)實(shí)驗(yàn)使用這些數(shù)據(jù)庫時(shí)，才能減少實(shí)驗(yàn)室的繁雜工作。數(shù)字化本身并不是我們的最終目標(biāo)，要知道：假設(shè)企業(yè)已經(jīng)有了數(shù)字化數(shù)據(jù)庫，而實(shí)驗(yàn)員卻沒有意識(shí)到利用數(shù)據(jù)庫來減輕日常工作，不能接受這些對(duì)工作環(huán)境有著深刻影響的新事物，那么，再談數(shù)字化就沒什么意義了。

LP：智能化實(shí)驗(yàn)室這一計(jì)劃的目標(biāo)是什么？已經(jīng)完成的項(xiàng)目有哪些？

Beutel先生：Smartlab智能化實(shí)驗(yàn)室計(jì)劃是2014年由工業(yè)協(xié)會(huì)和學(xué)術(shù)協(xié)會(huì)發(fā)起的一個(gè)計(jì)劃，其目的是為未來的實(shí)驗(yàn)室工作制定一個(gè)遠(yuǎn)景規(guī)劃。這涉及到實(shí)驗(yàn)室的日常工作中最新的科學(xué)技術(shù)，例如，為了實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室的交互式工作，要實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室基礎(chǔ)設(shè)施的完全數(shù)字化和模塊化。計(jì)劃還包括通過開放式合作，開發(fā)出面向未來的智能實(shí)驗(yàn)室的解決方案，從而激發(fā)人們對(duì)創(chuàng)造有意義的、可以實(shí)現(xiàn)的未來實(shí)驗(yàn)室的熱情。因此，Smartlab智能實(shí)驗(yàn)室決定將定期地在Labvolution會(huì)展中展示一些實(shí)驗(yàn)室解決方案。下一次會(huì)展將于2019年5月21日至23日舉辦。

我們的一部分工作就是實(shí)現(xiàn)各種創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)室方案的可視化。這里包括了靈活的模塊化實(shí)驗(yàn)室儀器設(shè)備解決方案，在必要時(shí)允許按照其他方式重新配置實(shí)驗(yàn)室。另外，像天平、傳感器和攪拌器等標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室設(shè)備也都集成到實(shí)驗(yàn)室設(shè)備模塊系統(tǒng)中，從而增加了實(shí)驗(yàn)室可自由利用的空間，還專門設(shè)計(jì)了一個(gè)全面的數(shù)字化解決方案，允許所有實(shí)驗(yàn)室儀器設(shè)備全方位的雙向通訊，例如實(shí)驗(yàn)室玻璃實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)室護(hù)目鏡與數(shù)據(jù)眼鏡的合二為一，直接進(jìn)行交互。

圖1 Smartlab計(jì)劃的發(fā)言人Sascha Beutel博士堅(jiān)信增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)和模塊化技術(shù)將決定實(shí)驗(yàn)室的未來。

LP：您對(duì)未來智能化實(shí)驗(yàn)室的認(rèn)識(shí)有多少已經(jīng)體現(xiàn)在現(xiàn)在的實(shí)驗(yàn)室中了？

Beutel先生：我們開發(fā)的許多技術(shù)已經(jīng)可以在實(shí)驗(yàn)室的很多工作中使用了，極大地方便了實(shí)驗(yàn)室的日常工作。以3D打印為例，今天3D打印機(jī)已經(jīng)是我們實(shí)驗(yàn)室的標(biāo)準(zhǔn)配置了，我們可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要打印攪拌器的攪拌葉片，或者微量滴定板上某些具有特定幾何形狀、尺寸的孔。這一技術(shù)在實(shí)驗(yàn)室耗材領(lǐng)域也很有用，例如，打印放置凝膠電泳樣本的器具，這比從供應(yīng)商那里購買要便宜多了。

另一個(gè)例子就是使用Labglass，為此我們專門開發(fā)了一款智能手機(jī)專用App軟件，它可以根據(jù)攝像機(jī)拍攝的圖像自動(dòng)確定菌落總數(shù)cfu值，不再需要人工手工計(jì)數(shù)培養(yǎng)皿中的微生物菌落總數(shù)了。最后，必須聲明一點(diǎn)，目前只有那些具有高度標(biāo)準(zhǔn)化工作流程的實(shí)驗(yàn)室更適合我們的解決方案，例如，分析實(shí)驗(yàn)室、質(zhì)量保證實(shí)驗(yàn)室以及培訓(xùn)實(shí)驗(yàn)室，因?yàn)椋谶@些實(shí)驗(yàn)室中重復(fù)的實(shí)驗(yàn)分析工作都進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化，被重復(fù)地和詳細(xì)地記錄下來，而這樣的工作都易于實(shí)現(xiàn)數(shù)字化的。