近年來，實驗室的自動化與數智化升級轉型在分析測試、藥物研發、臨床檢驗以及基因組學解決方案等領域中發展迅速，勢如破竹，并且正在不斷擴展到新的應用場景，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“數智實驗室構建”為主題召開了圓桌討論，邀請SGS通標標準技術服務有限公司中國區分析化學部高級總監劉付芳、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，與安捷倫全球實驗室生產力創新中心助理副總裁Shawn Anderson、安捷倫全球軟件本地化中心負責人/中國實驗室生產力創新中心經理葛奇，以及安捷倫大中華區實驗室信息系統產品經理郭亮一同，圍繞行業用戶對智能實驗室的構想與建設現狀，展開了深入的探討，并分享了各自對于未來先進設備和方案的設想與期待。
 
趨勢與建議
據介紹，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，在構建實驗室時也應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；盡量選用更新的設備以獲得技術優勢并保證未來的可升級空間；設計時充分考慮人員、設備、機械臂等的協同；確保數據能夠順暢地流動。“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境，工作重復性高，還是步驟容易出錯？技術一直在不斷迭代，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
眾所周知，自動化的主要功能在于替代重復性較高的手動操作，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，被譽為可持續發展、質量和誠信的基準。發展至今，業務包含互聯與產品、工業與環境、營養與健康、自然資源、管理與保證、可持續發展、數字化技術與創新七大戰略版圖。SGS擁有99,600多名專業員工，分布在2,600多個分支機構和實驗室組成的服務網絡，致力于幫助全球客戶獲得商業成功和可持續發展。劉付芳女士來自于SGS通標中國化學實驗室，在該領域擁有超過30年的從業經驗，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、農產食品以及環境領域相關的化學分析測試服務。對于每天動輒數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量。數字化系統及物聯網技術的應用，也能夠更好地解決數據采集、處理和樣品、儀器及檢測過程管理等問題。然而另一方面，TIC行業在實驗室層面上其實是非常分散的。規模大的實驗室可能有數百人，規模小的則可能僅有十幾人。不同規模的實驗室，在自動化、數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，改善數據的質量。
 
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。從單位屬性和業務領域的角度出發，周主任分享了其實驗室在自動化和數字化構建中所面臨的痛點——低通量。“在藥品檢驗行業中，數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，減少這類應用中的工作量，從某些方面來說，可能是未來自動化的發展方向之一。而我們正在做的，是去識別現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技術結合到機器人中來實現未來不同場景下的靈活應用。”歸根結底，最重要的還是梳理出用戶真正的需求，可能是某個環節上的痛點，或者是整個流程中的瓶頸和短板。
 
安捷倫生態
近幾年來，眾多實驗室紛紛開始推動轉型升級，遵循著一貫的以客戶為中心的原則，安捷倫為此開發了豐富的解決方案，比如基于網絡化的色譜質譜平臺和整個實驗室范圍內的數據管理系統，能夠幫助用戶實現對設備和數據的集中管理。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，叫中國實驗室生產力創新中心。在過去的近三年里，我們已經發布了七款專門針對中國客戶量身打造的智能軟件產品，幫助客戶實現數據分析的自動判讀和結果優化，提高分析效率。我們也在和各行業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，作為制藥行業和儀器廠商聯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，數據也可以導入其他設備中直接使用。
   
數據為王
無論在哪個領域，分析測試最終都會聚焦到數據。對于實驗室自動化來說，樣品通量大幅提升之后所產生的海量數據，必然會帶來巨大的數據處理負擔。未來的軟件不僅需要提供強大的數據管理能力，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展方向。另一方面，各儀器模塊的運行狀態管理以及深層數據的挖掘和開放也將成為用戶關注的重點。而在這方面，安捷倫已經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構化數據，第四個維度是氣相、液相所有的實時狀態，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系統、生態系統中去，這是安捷倫聽到的聲音，而且不是on the way，而是已經有這樣的方案了。”郭亮先生補充道。
 
貼近用戶，解決復雜挑戰
在實際應用當中，智能化、數字化系統的落地其實會面臨更多更為復雜的情況，比如實驗室的升級，會涉及到老舊的設備或工作流程。或者，在制藥等強監管領域中，嚴格的合規性要求也極具挑戰性。面對這些挑戰，安捷倫團隊也將與用戶及第三方供應商深入溝通，緊密協作，共同梳理出真實的用戶需求，并努力將其實現。