در آزمایشگاه‌های پیشرفته در ایالات متحده و بریتانیا، هر کسی، در هر کجا، می‌تواند آزمایش‌هایی را با کنترل از راه دور ارزان و کارآمد انجام دهد. آیا ظهور ربات محقق اکنون اجتناب ناپذیر است؟
من ساعت 1 صبح در ساحل غربی آمریکا هستم، اما آزمایشگاه ابر زمرد ، درست در جنوب سانفرانسیسکو، هنوز شلوغ است. در اینجا، بیش از 100 مورد از تجهیزات پیشرفته علوم زیستی، عمدتاً بدون سرنشین، 24 ساعت شبانه روز و هفت روز هفته روی میزهای کار چرخیده و آزمایش هایی را برای محققان از سراسر جهان انجام می دهند. من از طریق دوربین روی یک ربات حضور از راه دور تا قفسه سینه "بازدید" می کنم، که توسط مدیر اجرایی Emerald، برایان فرزا، که او نیز در خانه نشسته است، به دور آزمایشگاه 1400 متر مربعی (15000 فوت مربع) هدایت می شوم. هیچ دانشمند واقعی در هیچ کجا وجود ندارد، فقط چند نفر از کارکنان با کت آبی به آرامی دستورالعمل‌های صفحه‌های روی چرخ دستی‌هایشان را دنبال می‌کنند و مطمئن می‌شوند که ابزارها مملو از معرف‌ها و نمونه‌ها هستند.
آزمایشگاه‌های ابری به این معناست که هر کسی، در هر مکانی می‌تواند آزمایش‌هایی را با کنترل از راه دور انجام دهد، و از هیچ چیزی بیشتر از مرورگر وب خود استفاده نکند. آزمایش ها از طریق یک رابط آنلاین مبتنی بر اشتراک برنامه ریزی می شوند – نرم افزار سپس روبات ها و ابزارهای علمی خودکار را برای انجام آزمایش و پردازش داده ها هماهنگ می کند. شب جمعه شلوغ‌ترین زمان هفته زمرد است، زیرا دانشمندان آزمایش‌هایی را برنامه‌ریزی می‌کنند تا در آخر هفته در حالی که با خانواده خود استراحت می‌کنند، اجرا شوند.
هنوز کارهایی وجود دارد که روبات ها نمی توانند انجام دهند، به عنوان مثال بلند کردن کاربوهای غول پیکر (ظروف برای مایعات) یا باز کردن نمونه های ارسال شده از طریق پست، و چند ابزار وجود دارند که نمی توانند خودکار شوند. از این رو، افرادی که کت‌های آبی پوشیده‌اند، کمی شبیه به جمع‌کننده‌های انبار آمازون هستند. به نظر می رسد که آنها در واقع اکثراً کارمندان سابق آمازون هستند.
Emerald در ابتدا از دانشمندان و تکنسین های آزمایشگاهی برای کمک به اجرای روان تاسیسات استفاده می کرد، اما آنها به طرز خلاقانه ای با کارهای کمی خفه شدند. شکار غیرقانونی کارمندان آمازون به یک پیشرفت تبدیل شده است. فرزا می‌گوید: «ما دو برابر مبلغی را که در آمازون دریافت می‌کردند به آنها پرداخت می‌کنیم تا کاری بسیار رضایت‌بخش‌تر از پر کردن کاغذ توالت در جعبه‌ها انجام دهند. "شما آزمایش کشف مواد مخدر یک نفر را با سرعت کامل ادامه می دهید."
در جنوب در منطقه خلیج سانفرانسیسکو دو آزمایشگاه ابری دیگر وجود دارد که توسط شرکت Strateos اداره می شود. قفسه‌هایی از ابزارهای درخشان علوم زیستی – انکوباتورها، میکسرها، طیف‌سنج‌های جرمی، ماشین‌های PCR – درون جعبه‌های بزرگ Perspex که به عنوان سلول‌های کاری شناخته می‌شوند، زمزمه می‌کنند. این راه‌اندازی احتمالاً آینده‌نگرتر از Emerald است. در اینجا، معرف‌ها و نمونه‌ها روی تسمه‌های نوار نقاله مغناطیسی پیشرفته به سلول کار درست می‌چرخند و به آرامی توسط بازوهای ربات ماهر در جای خود قرار می‌گیرند. همانطور که مارک سیلادی، مدیر اجرایی عملیات استراتئوس می گوید، آزمایش های محققان "محلی سازی نشده است".
اتوماسیون در علم چیز جدیدی نیست، به ویژه در زمینه هایی مانند زیست شناسی مولکولی، که در آن بیشتر کارهای تجربی شامل انتقال پر زحمت و مکرر مقادیر بسیار کوچک مایع از یک ویال به ویال دیگر است. اختلال ناشی از بیماری همه گیر همچنین تعدادی از تأسیسات تخصصی را تشویق کرد تا راه هایی را برای کار با تجهیزات خود از راه دور توسعه دهند. (پرتوهای منبع نور قدرتمند الماس بریتانیا، به عنوان مثال، یک شتاب دهنده ذرات که تشعشعات انرژی فوق العاده بالایی را برای بررسی ماده تولید می کند، اکنون می تواند توسط کاربران از هر کجای دنیا مورد استفاده قرار گیرد.) و برون سپاری عناصر دشوار یا وقت گیر روند آزمایشی نیز جدید نیست.
اما Emerald و Strateos متفاوت هستند – اینها اولین آزمایشگاه های جهان هستند که در تئوری به هر کسی که لپ تاپ و کارت اعتباری دارد اجازه می دهد با کل موجودی معرف و مجموعه ابزار دقیق موجود در یک مرکز تحقیقاتی در سطح جهانی "پرداخت و بازی" کند. جذابیت این رویکرد در طول همه‌گیری، زمانی که بسیاری از محققان قادر به بازدید از آزمایشگاه‌های خود نبودند، آشکار شد. بنیانگذاران آزمایشگاه های ابری می گویند این آینده علم زندگی است.
واضح ترین مزیت بهره وری است: محققان می توانند چندین آزمایش را همزمان انجام دهند و آنها را در صف قرار دهند تا یک شبه یا در حالی که کارهای دیگر انجام می دهند. فرزا می گوید: «کاربران طرفدار ما، کار 10 دانشمند را در یک آزمایشگاه سنتی انجام خواهند داد. "آنها اعداد مضحک می نویسند."
هیچ زمانی برای راه اندازی و خراب کردن تجهیزات، تمیز کردن، نگهداری و تعمیر ابزارها یا پر کردن انبارها صرف نمی شود. Arctoris، یک آزمایشگاه کشف دارو با کنترل از راه دور در آکسفوردشایر، می‌گوید پلتفرم آن پروژه‌هایی را برای شرکت‌های دارویی در 24 ساعت تکمیل کرده است که ممکن است حداقل یک هفته در یک محیط سنتی طول بکشد. به جای پیپت کردن ساعت ها در روز، محققان می توانند زمان بیشتری را به فکر کردن، خواندن و تجزیه و تحلیل نتایج با همکاران اختصاص دهند.
دانشمندان دانشگاه کارنگی ملون پیتزبورگ از کارهایی که کارکنان و دانشجویان می‌توانستند در آزمایشگاه Emerald Cloud انجام دهند آنقدر تحت تأثیر قرار گرفتند – یکی از محققان موفق شد سال‌ها آزمایش دکترای خود را در عرض چند هفته بازسازی کند – که اخیراً از شرکت خواستند آزمایشگاه دیگری بسازد. برای آنها.
ربکا دورگ، رئیس کالج علوم کارنگی ملون، می‌گوید که با هزینه دسترسی یکساله به آزمایشگاه ابری اغلب کمتر از قیمت یک قطعه تجهیزات آزمایشگاهی پیشرفته است. من علاقه ای به تغییر علم در کارنگی ملون ندارم. من علاقه مند به تغییر روند علم در سراسر جهان هستم.» او درباره تأسیسات جدید در پیتسبورگ می گوید. «همه ما همکارانی در مکان‌های کم منابع داریم که فقط به دلیل نداشتن پول کافی نمی‌توانند آن علمی را که می‌توانند انجام دهند. بنابراین با اتصال به اینترنت و دسترسی به آزمایشگاه ابری، این یک تغییر بازی است.»
Doerge، آماردانی که مدیر علم شده است، همچنین در مورد حذف تغییرات و خطاهای انسانی از کارهای تجربی هیجان زده است. هیچ دانشمندی در سایت جدید 1500 متر مربعی (16000 فوت مربع) وجود نخواهد داشت، فقط نیم دوجین تکنسین به این مکان کمک می کنند تا 24 ساعت شبانه روز کار کند. «مردم هنوز به آزمایشگاه‌های مرطوب می‌روند و هنوز آنجا می‌ایستند و اشتباه می‌کنند. من فکر نمی کنم که همه چیز در علم خودکار باشد، من این را نمی گویم. من فقط می گویم که چیزهای تکراری، زمانی که آن ها را یاد گرفتید، نیازی به ایستادن در آنجا ندارید و آن را بارها و بارها انجام دهید.»
دانشمندانی مانند Doerge بر این باورند که دقت آزمایشگاه‌های کنترل از راه دور می‌تواند به رفع آنچه که به عنوان « بحران تکرارپذیری » علم شناخته می‌شود کمک کند – افشای نگران‌کننده‌ای که نتایج تحقیقات منتشر شده را نمی‌توان تکرار کرد وقتی گروه‌های مختلف دانشمندان از یکسان پیروی می‌کنند. روش ها دقیقا وصل کردن آزمایشی به مرورگر که توسط روبات‌ها انجام می‌شود، محققان را مجبور می‌کند تا جزئیات دقیق هر مرحله را به کد بدون ابهام ترجمه کنند. برای مثال، چیزی که ممکن است زمانی در یک مقاله علمی به عنوان «مخلوط کردن نمونه‌ها» توصیف شده باشد، تبدیل به دستورالعمل‌های کامپیوتری دقیق برای یک ماشین خاص می‌شود تا با تعداد معینی چرخش در دقیقه برای مدت زمان معینی مخلوط شود. سایر عواملی که می توانند بر نتیجه تأثیر بگذارند، مانند دمای محیط در آن زمان، در فراداده ثبت می شوند.
از آنجایی که دورژ تحقیقات بیشتر و بیشتر – و حتی تدریس – در Carnegie Mellon را تشویق کرده است تا به آزمایشگاه‌های از راه دور منتقل شوند، همه همکاران او حمایت نکرده‌اند. بسیاری از دانشمندان فکر می کنند که کار در کنار همکاران روی نیمکت و مناظر و صداهای آزمایش چیزی است که به ایجاد ایده های هیجان انگیز و حوادث شاد کمک می کند. دیگران نگران کیفیت داده‌های تولید شده در آزمایشگاه‌هایی هستند که هرگز پا در آن نگذاشته‌اند. دورژ می گوید: اعضای هیئت علمی. مطمئناً این یک تغییر ذهنیت است.
برخی از کارشناسان بر این باورند که دسترسی آسان به آزمایشگاه های پیشرفته یک تهدید بالقوه امنیت زیستی یا بیوتروریسم است. در تئوری، گروه‌های کوچک یا حتی افراد بدون تجربه تحقیقاتی می‌توانند از آزمایشگاه ابری برای شروع آزمایش‌های پیچیده بیولوژیکی استفاده کنند. دکتر فیلیپا لنتزوس، متخصص ریسک بیولوژیکی و امنیت زیستی در کینگز کالج لندن، می گوید: «آزمایشگاه ها می گویند که آنها فقط با شرکای قابل اعتماد کار می کنند، اما البته آنها بسیار مشتاق هستند که بازار خود را باز کنند. «اگرچه باید به یاد داشته باشیم که بیشتر مردم از یک مکان خوب می آیند، افراد بسیار دیوانه ای نیز در آنجا وجود دارند. اگر بخواهید عمداً کاری مضر انجام دهید، قطعاً موانع در حال از بین رفتن هستند.»
آزمایشگاه‌های ابری می‌گویند که همه آزمایش‌های برنامه‌ریزی‌شده را بررسی می‌کنند و سیستم‌هایی برای پرچم‌گذاری یا رد هر آزمایش‌هایی که غیرقانونی یا خطرناک به نظر می‌رسند دارند. بعلاوه، آنها استدلال می کنند، دیجیتالی شدن کامل همه چیزهایی که در آزمایشگاه اتفاق می افتد، در واقع ثبت و نظارت بر کارهایی که مردم انجام می دهند را نسبت به یک آزمایشگاه سنتی آسان تر می کند.
پل فریمونت، یکی از بنیانگذاران مرکز نوآوری و دانش بریتانیا برای زیست شناسی مصنوعی، به توسعه چندین آزمایشگاه بسیار خودکار در بریتانیا کمک کرده است، از جمله یک پلت فرم روباتیک که قادر به انجام بیش از 1000 آزمایش کووید در روز در اوایل همه گیری بود. او مطمئن نیست که آزمایشگاه های کنترل از راه دور هنوز به اندازه کافی "بالغ" هستند تا بتوانند آنچه را که در دسترس دانشمندانی که تجهیزات خودکار خود را راه اندازی می کنند، تکرار کنند. من این مفهوم را دوست دارم و فکر می کنم این راهی است که علم قرار است پیش برود. اگر همه پروتکل‌ها و جریان‌های کاری لازم را که ممکن است یک زیست‌شناس به آن نیاز داشته باشد، داشته باشیم، کار می‌کند، اما من فکر می‌کنم که در حال حاضر به سطح پیچیدگی و جزئیاتی که فرد نیاز دارد، در دسترس نیست.»
فریمونت همچنین نگرانی هایی در مورد اینکه دانشمندان واقعاً نرم افزار یا سخت افزاری را که داده های آنها را تولید می کند درک نمی کنند یا با آنها درگیر نیستند، دارد. "شما باید نسل بعدی دانشمندان را درک کنید که چگونه این زیرساخت ها را خودشان بسازند و چگونه با آن کار کنند – مطمئناً باید تجربه عملی داشته باشید. پتانسیل چند آزمایشگاه یا شرکت خصوصی بزرگ برای انحصار این درک – فکر نمی‌کنم خیلی سالم باشد.»
با وجود این نگرانی ها، اشتها برای علم ابری در حال افزایش است. Emerald در حال گسترش ظرفیت خود برای پاسخگویی به تقاضا، عمدتاً از سوی شرکت های داروسازی و استارتاپ های بیوتکنولوژی است. Strateos در حال همکاری با آژانس تحقیقاتی ایالات متحده دارپا برای بررسی جزئیات این است که چگونه امکانات آن می تواند تکرارپذیری و کارایی آزمایش های قبلی را بهبود بخشد و این شرکت همچنین در حال صدور مجوز نرم افزار خود است تا سایر موسسات بتوانند امکانات خود را تبدیل کنند.
در آینده، آزمایشگاه‌های ابری حتی ممکن است تصمیم بگیرند که چه آزمایش‌هایی را خودشان انجام دهند. همانطور که پلتفرم DeepMind گوگل اخیرا ثابت کرده است ، ابزارهای یادگیری ماشینی اکنون می توانند داده های دهه ها را جمع آوری کرده و به سوالاتی پاسخ دهند که حل آنها با تحقیق فیزیکی سال ها طول می کشد. شرکت های داروسازی به طور فزاینده ای از این ابزارها برای شبیه سازی فعل و انفعالات مولکولی در جستجوی داروهای جدید استفاده می کنند. داده‌های تولید شده از طریق آزمایشگاه‌های ابری – که زیست‌شناسی را به فناوری اطلاعات ترجمه می‌کنند – فقط این ابزارها را قدرتمندتر می‌کند. ترکیب همه این فناوری‌ها می‌تواند روزی به سیستم‌هایی منجر شود که می‌توانند تئوری‌ها را توسعه دهند و آنها را به صورت فیزیکی بدون دخالت انسان آزمایش کنند.
در حال حاضر، برخی از کاربران پیشرفته Emerald Cloud Lab الگوریتم هایی را توسعه داده اند که پارامترها یا جهت آزمایش بعدی را بر اساس تجزیه و تحلیل داده های خود تنظیم می کند. فرزا می‌گوید: «این یک چیز وحشی است، بسیار آینده‌نگر.
همه اینها به این معنی است که دانشمندان آخرین حرفه ای هستند که می پرسند حرکت به سمت اتوماسیون و هوش مصنوعی برای آینده چه معنایی دارد. آیا دانشمندان سنتی بیشتری می توانند روزی بیکار شوند؟ بعید است – به هر حال، ما همیشه به افرادی نیاز داریم که اولویت بندی کنند به کدام سؤالات نیاز به پاسخ دارند و راه های جدیدی برای پاسخ به آنها ایجاد کنند. اما روزهای نشستن روی نیمکت با کت سفید و دستکش در کنار شعله یک مشعل Bunsen ممکن است به زودی به گذشته تبدیل شود – عصر محقق ربات در راه است.

source