人人都能共享實(shí)驗(yàn)室？力揚(yáng)LABVO智能型實(shí)驗(yàn)室探秘

提起最炫酷的實(shí)驗(yàn)室，相信許多人的腦海中第一時(shí)間都會(huì)想到科幻電影《鋼鐵俠》中的場(chǎng)景。鋼鐵俠的實(shí)驗(yàn)室中不但有各種黑科技設(shè)備，能夠推演、驗(yàn)證各種科學(xué)概念，而且還有人工智能助手Javis幫助主人隨心所欲地駕馭各種實(shí)驗(yàn)工具。

實(shí)驗(yàn)室是科研發(fā)展的搖籃，絕大多數(shù)改變世界的科學(xué)發(fā)現(xiàn)都是從實(shí)驗(yàn)室中走出來(lái)。然而長(zhǎng)久以來(lái)，由于科學(xué)創(chuàng)新的門檻很高，實(shí)驗(yàn)室往往成為資金雄厚的大企業(yè)才有實(shí)力擁有的資源。對(duì)于廣大中小企業(yè)和初創(chuàng)企業(yè)而言，從零開(kāi)始搭建實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行研發(fā)創(chuàng)新的成本太高。

有沒(méi)有可能從實(shí)驗(yàn)室基礎(chǔ)設(shè)施的角度，降低企業(yè)科技創(chuàng)新的門檻？一些有理想的實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化企業(yè)已經(jīng)在引領(lǐng)共享實(shí)驗(yàn)室領(lǐng)域上進(jìn)行了探索。

力揚(yáng)與LABVO TECH的夢(mèng)想：人人都能共享的實(shí)驗(yàn)室

去年第四季，在2019北京分析測(cè)試學(xué)術(shù)報(bào)告會(huì)暨展覽會(huì) (BCEIA 2019) 上，力揚(yáng)企業(yè)有限公司亮相了旗下子公司LABVO TECH的智能型實(shí)驗(yàn)室（SmartLab）。

在BCEIA這個(gè)中國(guó)分析測(cè)試領(lǐng)域規(guī)模最大、最具影響力的國(guó)際性學(xué)術(shù)會(huì)議及展覽會(huì)上，力揚(yáng)展示的LABVO智能型實(shí)驗(yàn)室是目前智能化實(shí)驗(yàn)室領(lǐng)域的領(lǐng)先成果，體現(xiàn)了“人機(jī)合一、智能引導(dǎo)、精準(zhǔn)預(yù)測(cè)、資源共享”等特點(diǎn)，吸引了眾多業(yè)內(nèi)人士的高度關(guān)注。

然而對(duì)于力揚(yáng)來(lái)說(shuō)，這只是其在重大行業(yè)展會(huì)舞臺(tái)上的初試啼聲。作為業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化解決方案供應(yīng)商，力揚(yáng)的夢(mèng)想是在行業(yè)內(nèi)大力推廣共享實(shí)驗(yàn)室，幫助各行各業(yè)的企業(yè)研發(fā)人員顯著降低實(shí)驗(yàn)室的使用門檻，讓“人人都能使用實(shí)驗(yàn)室”的夢(mèng)想成為現(xiàn)實(shí)。

一直以來(lái)，企業(yè)的市場(chǎng)地位與其研發(fā)投入成正比。在歷年歐盟工業(yè)研發(fā)投資排名中，全球研發(fā)投入排名前列的公司也占據(jù)著科技領(lǐng)域的霸主地位。在制藥領(lǐng)域，羅氏、強(qiáng)生、默克、諾華、輝瑞等醫(yī)藥巨頭動(dòng)輒幾十億歐元的年研發(fā)投入背后，是遍布全球的研究院、實(shí)驗(yàn)室等科研機(jī)構(gòu)。

圖片來(lái)自《2018年歐盟工業(yè)研發(fā)投資排名》

相對(duì)來(lái)說(shuō)，中小企業(yè)和初創(chuàng)企業(yè)科技創(chuàng)新和試錯(cuò)的成本則要高得多，不可能不計(jì)成本進(jìn)行研發(fā)創(chuàng)新。力揚(yáng)開(kāi)創(chuàng)性地提出共享實(shí)驗(yàn)室的模式，就是希望為中小企業(yè)提供更便利的科研創(chuàng)新條件。

與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室固定流程、固定設(shè)備、單一實(shí)驗(yàn)?zāi)康牟煌氖?，LABVO智能型實(shí)驗(yàn)室將實(shí)驗(yàn)室的核心功能模塊打散，自由靈活地配置，提高實(shí)驗(yàn)室應(yīng)對(duì)高難度、復(fù)雜性的能力。LABVO智能型實(shí)驗(yàn)室采用蜂窩形實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)，每個(gè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)整合一臺(tái)儀器，作為一個(gè)單獨(dú)基本單元操作。通過(guò)各單元自由組合，一個(gè)SmartLab可整合出滿足不同實(shí)驗(yàn)流程的共享平臺(tái)。

LABVO智能型實(shí)驗(yàn)室這種蜂窩單元的設(shè)計(jì)理念，一方面讓實(shí)驗(yàn)室可以靈活配置，符合中小企業(yè)的定制化需求，另一方面還能通過(guò)與各行各業(yè)合作伙伴的密切協(xié)作，打通特定行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)流程，降低特定行業(yè)、產(chǎn)品的研發(fā)門檻。

LABVO智能型實(shí)驗(yàn)室模型

人機(jī)合一的智能化實(shí)驗(yàn)室平臺(tái)

除了共享模式降低門檻，力揚(yáng)在智能化實(shí)驗(yàn)室方面的探索也處在行業(yè)領(lǐng)先地位。長(zhǎng)久以來(lái)，孤獨(dú)和枯燥都是實(shí)驗(yàn)室工作的代名詞。隨著尖端領(lǐng)域?qū)嶒?yàn)復(fù)雜程度一再提升，樣品量規(guī)模持續(xù)上漲，實(shí)驗(yàn)設(shè)備不斷朝著功能多樣性及儀器精準(zhǔn)性方向發(fā)展，同時(shí)也將傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室管理模式推到了變革的風(fēng)口。

雖然很多實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)用上了越來(lái)越高端的設(shè)備，但如何發(fā)揮這些設(shè)備的最大功效，幫助科研人員更高效地完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)，成為行業(yè)難題。很多傳統(tǒng)管理模式下的實(shí)驗(yàn)室還是靠人工記錄數(shù)據(jù)，不可避免出現(xiàn)遺漏和差錯(cuò)。尤其當(dāng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果與目標(biāo)不符時(shí)，無(wú)法有效追蹤流程數(shù)據(jù)找到原因。當(dāng)同時(shí)進(jìn)行多項(xiàng)實(shí)驗(yàn)時(shí)，實(shí)驗(yàn)資源無(wú)法高效共享，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)設(shè)備的利用效能低。

過(guò)去20年，力揚(yáng)企業(yè)有限公司已經(jīng)在制藥、醫(yī)療、材料、石油化工等行業(yè)已累積了數(shù)千家用戶，并同用戶一道建立和規(guī)范了實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化的使用標(biāo)準(zhǔn)。此次推出的LABVO智能型實(shí)驗(yàn)室的一大特點(diǎn)是人機(jī)合一，這也是傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室的痛點(diǎn)。LABVO智能型實(shí)驗(yàn)室是一整套結(jié)合軟硬件的實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化解決方案，并匯集了AI、云計(jì)算、智能設(shè)備以及混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)等。

LABVO智能型實(shí)驗(yàn)室的核心——智能管理系統(tǒng)SmartAssistant，包含 了SmartGuide、SmartLogistic、AutoStep、SmartMatch、SuperVision五大功能單元。SmartAssistant可以輔助實(shí)驗(yàn)人員完成自動(dòng)化采購(gòu)、實(shí)驗(yàn)步驟指導(dǎo)、最優(yōu)資源排程、全流程數(shù)據(jù)可回溯等功能，覆蓋從科研人員走進(jìn)實(shí)驗(yàn)室到實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目完成的實(shí)驗(yàn)全鏈條。

走進(jìn)SmartLab，研究人員只需戴上Hololens MR頭顯，就進(jìn)入了SmartAssistant全程指導(dǎo)的實(shí)驗(yàn)過(guò)程。

實(shí)驗(yàn)前一天，SmartLogistic會(huì)預(yù)先檢查并計(jì)算實(shí)驗(yàn)所需物料，當(dāng)數(shù)量不足時(shí)，會(huì)自動(dòng)下單補(bǔ)充庫(kù)存。SmartGuide則會(huì)自動(dòng)檢查需要用到的實(shí)驗(yàn)部件是否正常連接，如有異樣會(huì)自動(dòng)聯(lián)系技術(shù)人員，確保在實(shí)驗(yàn)進(jìn)行前完成修理。

在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，SmartGuide會(huì)利用混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)指導(dǎo)整個(gè)實(shí)驗(yàn)流程，提示每一步的操作，還可以顯示SmartLab中的儀器狀態(tài)、運(yùn)作中的參數(shù)、實(shí)際用料消耗并預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)完成的時(shí)間。當(dāng)同一個(gè)SmartLab中同時(shí)進(jìn)行多組實(shí)驗(yàn)時(shí)，常用的儀器必然會(huì)共享。AutoStep會(huì)按最優(yōu)排程安排流程并分配儀器，令不同的實(shí)驗(yàn)可以同時(shí)進(jìn)行。

實(shí)驗(yàn)進(jìn)行中，通過(guò)在不同的位置設(shè)置多個(gè)高質(zhì)鏡頭，SuperVision還可以精準(zhǔn)回溯實(shí)驗(yàn)流程，這樣既可以方便后續(xù)培訓(xùn)，又能夠讓遠(yuǎn)程研究人員透過(guò)SuperVision Mobile以第一人稱視角參與實(shí)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)多地區(qū)協(xié)作。SmartMatch則會(huì)收集可能影響結(jié)果的原始數(shù)據(jù)，為后續(xù)實(shí)驗(yàn)提供建議，甚至是在實(shí)驗(yàn)開(kāi)始之前就提示工作人員有哪些地方可能出現(xiàn)問(wèn)題。

從數(shù)據(jù)管理入手，推動(dòng)中國(guó)實(shí)驗(yàn)室變革

“在實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化領(lǐng)域，國(guó)內(nèi)與歐盟、日本等先進(jìn)國(guó)家在硬件方面差異不大，差距就在于數(shù)據(jù)完整性、人機(jī)一體化的程度以及操作流程的標(biāo)準(zhǔn)化?！绷P(yáng)企業(yè)有限公司CEO黃凱揚(yáng)對(duì)趣味科技表示。

過(guò)去20年，國(guó)內(nèi)實(shí)驗(yàn)室的自動(dòng)化程度經(jīng)歷了從人工手動(dòng)到分析儀器普及，再到目前向智能化、自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)室演變的大趨勢(shì)。黃凱揚(yáng)認(rèn)為，未來(lái)智能化實(shí)驗(yàn)室有幾大趨勢(shì)：共享模式、人機(jī)合一、全流程數(shù)據(jù)可追溯以及遠(yuǎn)程協(xié)作。

其中最重要的是實(shí)驗(yàn)流程數(shù)據(jù)的收集、整理和分析。只有將每一個(gè)儀器的每一步操作、時(shí)間、速度等所有參數(shù)都精準(zhǔn)記錄下來(lái)，回溯錯(cuò)誤、優(yōu)化流程、提升協(xié)作效率才有可能。

這也正是力揚(yáng)推出LABVO智能型實(shí)驗(yàn)室的初衷。將復(fù)雜的設(shè)備整合、流程盡可能標(biāo)準(zhǔn)化，交給機(jī)器去做，人負(fù)責(zé)更有創(chuàng)造性的部分?！斑@樣研究人員可以不用再去管這些工具是怎么誕生的，工具是通過(guò)什么原理工作的，只需要關(guān)注實(shí)驗(yàn)本身就行?！秉S凱揚(yáng)說(shuō)道。

力揚(yáng)研究員正在進(jìn)行TCM中藥提取實(shí)驗(yàn) (左) QueChERS農(nóng)產(chǎn)品檢測(cè)實(shí)驗(yàn)(右)

BCEIA展會(huì)上，力揚(yáng)的三位研發(fā)人員親身演示了在SmartAssistant系統(tǒng)的幫助下，同時(shí)進(jìn)行TCM中藥提取實(shí)驗(yàn)、QueChERS農(nóng)產(chǎn)品檢測(cè)實(shí)驗(yàn)和DNA檢測(cè)實(shí)驗(yàn)三個(gè)不同的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，不僅實(shí)現(xiàn)了資源共享，而且高效優(yōu)質(zhì)地完成了各自的實(shí)驗(yàn)成果。

通過(guò)Demo展示，研發(fā)人員驗(yàn)證了如何將SmartGuide的指導(dǎo)性、SmartLogistic的統(tǒng)籌性、AutoStep的智能性、SmartMatch的精準(zhǔn)性和 SuperVision的協(xié)作性完美結(jié)合。

不過(guò)，真正落成一個(gè)全智能化和數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室是一個(gè)漫長(zhǎng)的過(guò)程，SmartAssistant的功能也將隨著技術(shù)發(fā)展不斷更新。“今天我們所看到的智能型實(shí)驗(yàn)室只是一個(gè)概念雛形，面對(duì) 5G 和人工智能快速發(fā)展的時(shí)代，智能型實(shí)驗(yàn)室的發(fā)展必將擁有無(wú)限可能?！秉S凱揚(yáng)指出。

讓實(shí)驗(yàn)室研究資源共享并提高效能，讓更多中小企業(yè)邁過(guò)搭建實(shí)驗(yàn)室的門檻，是力揚(yáng)LABVO智能型實(shí)驗(yàn)室的最終目的。相信在力揚(yáng)等行業(yè)領(lǐng)先解決方案提供商的推動(dòng)下，真正共享模式的智能實(shí)驗(yàn)室將會(huì)越來(lái)越快地落地。

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