ربات های محقق در لابراتوار های ابری
به گزارش ابرنت، لابراتوار های ابری که از وجود ربات های محقق در محیط های لابراتوار بهره می گیرد، پژوهش های علمی را در آینده نزدیک متحول خواهند کرد.
به گزارش گروه علم و آموزش ایرنا از گاردین، در لابراتوار های پیشرفته در آمریکا و بریتانیا، هر کسی، در هر کجا، می تواند آزمایش هایی را با کنترل از راه دور به صورت ارزان و کارآمد انجام دهد. آیا ظهور ربات محقق حالا اجتناب ناپذیر است؟
زمانی که ساعت یک صبح در ساحل غربی آمریکا است، لابراتوار ابری امرالد، درست در جنوب سانفرانسیسکو، هنوز شلوغ است. در اینجا، بیشتر از ۱۰۰ مورد از تجهیزات پیشرفته علوم زیستی، به طور عمده بدون حضور انسان، ۲۴ ساعت شبانه روز و هفت روز هفته روی میزهای کار می چرخند و آزمایش هایی را برای محققان از سراسر جهان انجام می دهند.
محقق از راه دوربین روی یک "ربات دورحضور" بازدید انجام می دهد و توسط برایان فرزا مدیر اجرایی امرالد که او هم در خانه نشسته است، به دورِ لابراتوار ۱۴۰۰ مترمربعی هدایت می شود. هیچ دانشمندی در لابراتوار نیست. فقط چند نفر از کارکنان با کتِ آبی به آرامی دستورالعمل های اعلام شده روی صفحه های نمایشگر را دنبال می کنند تا اطمینان یابند ابزارها مملو از معرف ها (واکنشگرها) و نمونه ها هستند.
آزمایشگاه های ابری به این معناست که هر کسی در هر مکانی می تواند آزمایش هایی را با کنترل از راه دور انجام دهد و از چیزی جز مرورگر وب خود استفاده نکند. آزمایش ها از راه یک رابط آنلاین مبتنی بر اشتراک برنامه ریزی می شوند. سپس نرم افزاری ربات ها و ابزارهای علمی خودکار را برای انجام آزمایش و پردازش داده ها هماهنگ می کند. جمعه شب شلوغ ترین زمان هفته در مرکز امرالد است، چونکه دانشمندان آزمایش هایی را برنامه ریزی می کنند تا روزهای آخر هفته در حالیکه اوقات فراغت خویش را با خانواده هایشان می گذرانند، انجام شوند.
هنوز کارهایی وجود دارد که ربات ها نمی توانند انجام دهند، برای مثال بلند کردن ظروف بزرگ مایعات یا باز کردن نمونه های ارسال شده از راه پست. ابزار معدودی وجود دارند که نمی توان آنها را خودکار کرد. ازاین رو کارکنان لابراتوار که اغلب آنها کارمندان سابق آمازون هستند، حضور دارند.
امرالد در ابتدا دانشمندان و تکنسین های آزمایشگاهی را جهت کمک به اداره این مرکز به خدمت گرفته بود اما کارهای کمی برای آنها وجود داشت. با شکار کارکنان آمازون کارها بهبود یافت. فرزا می گوید: ما دو برابر مبلغی را که در آمازون دریافت می کردند، به آنها پرداخت می نماییم تا کاری بسیار رضایت بخش تر انجام دهند.
در جنوب خلیج سانفرانسیسکو دو لابراتوار ابری دیگر وجود دارد که توسط شرکت استراتئوس اداره می گردند. قفسه هایی از ابزارهای علوم زیستی - انکوباتورها، مخلوط کننده ها، طیف سنج های جرمی، ماشین های PCR - درون جعبه های بزرگ که بعنوان سلول های کاری شناخته می شوند، قرار دارند. این تشکیلات احتمالا آینده نگرتر از لابراتوار امرالد است. در اینجا، معرف ها و نمونه ها روی تسمه های نوار نقاله مغناطیسی پیشرفته حرکت می کنند و به آرامی توسط بازوهای ماهر ربات در جای خود قرار می گیرند. مارک سیلادی، مدیر اجرایی عملیات شرکت می گوید، آزمایش های محققان غیرمتمرکز شده است.
آزمایشگاه ابری امرالد در جنوب سانفرانسیکو مجهز به بیشتر از ۲۰۰ نوع ابزار علمی است که با دستور نرم افزار، قابل کنترل از راه دور است.
اتوماسیون در علم چیز جدیدی نیست، بخصوص 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. همه گیری کرونا برخی از مراکز تخصصی را برآن داشت راه هایی را برای کار با تجهیزات از راه دور توسعه دهند. (به عنوان مثال، پرتوهای منبع نور قدرتمند الماس بریتانیا که یک شتاب دهنده ذرات است که تشعشعات انرژی فوق العاده بالا را جهت بررسی ماده تولید می کند، حالا می تواند توسط کاربران از هر کجای دنیا مورد استفاده قرار گیرد.) برون سپاری فرآیند دشوار یا وقت گیر آزمایش چیز جدیدی نیست.
اما امرالد و استراتئوس متفاوت هستند - اینها نخستین لابراتوار های جهان هستند که به صورت فرضی به هر کسی که لپ تاپ و کارت اعتباری دارد، اجازه می دهند در یک مرکز تحقیقاتی پیشرفته در سطح جهانی کار کنند. جذابیت این رویکرد در طول همه گیری کرونا، زمانی که خیلی از محققان قادر به بازدید از لابراتوار های خود نبودند، آشکار شد. بنیانگذاران لابراتوار های ابری می گویند این آینده علوم حیات است.
بارزترین مزیت آن بهره وری است: محققان می توانند چندین آزمایش را هم زمان انجام دهند و آنها را به ترتیب قرار دهند تا در طول شب یا در حالیکه کارهای دیگر را انجام می دهند، اجرا شوند. فرزا می گوید: «کاربران ما، کار ۱۰ دانشمند را در یک لابراتوار معمولی انجام خواهند داد.
هیچ زمانی جهت راه اندازی و باز کردن تجهیزات، تمیز کردن، نگهداری و تعمیر ابزارها یا پر کردن انبارها صرف نمی گردد. لابراتوار کشف دارو کنترل از راه دور آرکوتوریس در آکسفوردشایر، می گوید پلت فرم آن ظرف ۲۴ ساعت پروژه هایی را برای شرکتهای دارویی تکمیل کرده است که در شرایط سنتی امکان دارد حداقل یک هفته به طول بینجامد. به جای ساعت ها کار با لوله آزمایش، محققان می توانند زمان بیشتری را به فکر کردن، مطالعه و تحلیل و بررسی نتایج با همکاران اختصاص دهند.
دانشمندان دانشگاه کارنگی ملون در پیتزبورگ تحت تأثیر کارهایی که کارکنان و دانشجویان لابراتوار ابری امرالد می توانستند انجام دهند، قرار گرفتند. یکی از این محققان کار سال ها آزمایش دکتری خویش را در مدت چند هفته بازسازی کرد. دانشمندان این دانشگاه اخیراً از این شرکت خواستند آزمایشگاهی برای آنها بسازد.
ربکا دورگ، رئیس کالج علوم کارنگی ملون می گوید با عنایت به هزینه دسترسی یک ساله به لابراتوار ابری که اغلب کمتر از قیمت یک قطعه تجهیزات آزمایشگاهی پیشرفته است، این الگو می تواند تحول آفرین باشد. تمایلی به تغییر فرآیند علم در کارنگی ملون ندارم. بلکه علاقمند به تغییر فرآیند علم در سرتاسر جهان هستم. او در رابطه با تأسیسات جدید در پیتزبورگ می گوید. همه ما همکارانی در مکان هایی داریم که منابع کافی ندارند و فقط به علت نداشتن پول کافی نمی توانند با وجود قابلیت های خود کار علمی انجام دهند. این ایده با یک اتصال اینترنتی و دسترسی به لابراتوار ابری، می تواند تحول آفرین باشد.
دورگ همینطور از حذف خطاهای انسانی در کارهای آزمایشگاهی هیجان زده است. هیچ دانشمندی در سایت جدید ۱۵۰۰ متر مربعی استقرار ندارد. فقط تعدادی تکنسین برای اداره این مکان ۲۴ ساعت شبانه روز کار می کند. او می گوید: دانشمندان هنوز به لابراتوار می روند و آنجا می ایستند و خطاهایی دارند. فکر نمی کنم همه چیز در علم به صورت خودکارو بدون دخالت انسان امکانپذیر باشد. اما کارهای تکراری، زمانی که آنها را یاد گرفتید، نیازی نیست بایستید و بارها و بارها آن انجام دهید.
دانشمندانی مانند دورگ اعتقاد دارند که دقت لابراتوار های کنترل از راه دور می تواند به رفع "بحران تکرارپذیری" علم کمک نماید، این که وقتی گروههای مختلف دانشمندان از روش های یکسان پیروی می کنند، نمی توان نتایج تحقیقات انتشار یافته را تکرار کرد. با اتصال یک آزمایش به یک مرورگر که توسط روبات ها صورت گیرد، محققان را وامی دارد جزئیات دقیق هر مرحله را به کدهای بدون ابهام ترجمه کنند.
به عنوان مثال، چیزی که امکان دارد زمانی در یک مقاله علمی بعنوان "مخلوط کردن نمونه ها" توصیف شده باشد، به دستورالعمل های کامپیوتری دقیق برای یک ماشین خاص تبدیل می شود تا با تعداد معین چرخش در دقیقه برای مدت زمانی معین مخلوط شود. سایر عواملی که می تواند بر نتیجه تاثیر بگذارد، مانند دمای محیط در زمان آزمایش، در فراداده ثبت می شود.
درحالی که دورج مشوق انتقال تحقیقات بیشتر و بیشتر و حتی تدریس در کارنگی ملون به لابراتوار های دورافتاده است، اما همه همکاران او از این ایده حمایت نکرده اند. خیلی از دانشمندان فکر می کنند کار در کنار همکاران و شرایط صدا و محیط آزمایش چیزی است که به ایجاد ایده های هیجان انگیز و اتفاقات خوشایند کمک می نماید. سایر محققان نگران کیفیت داده های ساخته شده در لابراتوار هایی هستند که هیچگاه پای آنها به آنجا نرسیده است. دورج می گوید: بعضی از اعضای ارشد دانشکده می گویند چیزی که با چشم خود ندیده اند، وجود ندارد.
برخی از کارشناسان اعتقاد دارند که دسترسی ساده به لابراتوار های پیشرفته یک تهدید بالقوه امنیت زیستی یا تروریسم زیستی است. از نظر فرضی، گروههای کوچک یا حتی افراد بدون تجربه تحقیقاتی می توانند از لابراتوار ابری برای شروع آزمایش های پیچیده زیستی استفاده نمایند. دکتر فیلیپا لنتزوس، متخصص امنیت زیستی و خطر بیولوژیکی در کینگز کالج لندن، می گوید: لابراتوار ها می گویند فقط با شرکای قابل اعتماد کار می کنند، البته بسیار مشتاق هستند که بازار خویش را باز کنند.
آزمایشگاه های ابری می گویند همه آزمایش های برنامه ریزی شده را بررسی می کنند و سیستم هایی برای علامت گذاری یا رد آزمایش هایی که غیرقانونی یا خطرناک به نظر برسند، دارند. علاوه برآن تاکید دارند که دیجیتالی شدن کامل همه اتفاقات در آزمایشگاه، ثبت و نظارت بر کارها را در نسبت به لابراتوار معمولی آسانتر می سازد.
پل فریمونت، یکی از بنیانگذاران مرکز نوآوری و دانش برای زیست شناسی مصنوعی در بریتانیا، به توسعه چندین لابراتوار کاملا خودکار در بریتانیا کمک کرده است، همچون یک پلتفرم رباتیک که قادر به انجام بیشتر از هزار آزمایش کووید در روز در اوایل همه گیری بود. او مطمئن نیست که لابراتوار های کنترل از راه دور به رشد و بلوغ کافی رسیده اند تا بتوانند آنچه را که در دسترس دانشمندانی که تجهیزات خودکار خویش را راه اندازی می کنند، تکرار کنند.
وی اضافه کرد: این ایده راهی است که علم مقرر است پیش برود. اگر همه پروتکل ها و جریان های کاری لازم مورد نیاز زیست شناس را داشته باشیم، موثر واقع خواهد شد. اما فکر می کنم در آن سطح پیچیدگی و جزئیات مورد نیاز محقق، فراهم نیست.
فریمونت همینطور در مورد دانشمندانی که درکی از نرم افزار یا سخت افزاری که داده ها را تولید می کند ندارند یا با آنها درگیر نیستند، نگران است.
او می گوید: نسل بعدی دانشمندان باید بدانند چگونه این زیرساخت ها را خودشان بسازند و با آنها کار کنند. مطمئناً باید تجربه عملی داشته باشید. این توانایی برای چند لابراتوار یا شرکت بزرگ خصوصی برای در انحصار قرار دادن آن، فکر نمی کنم خیلی خوب باشد.
با وجود این نگرانی ها، علاقه برای علم ابری در حال افزایش می باشد. لابراتوار امرالد درحال گسترش ظرفیت خود برای پاسخگویی به تقاضا است که به طور عمده از جانب شرکتهای داروسازی و استارتاپ های بیوتکنولوژی مطرح می شود. شرکت استراتئوس درحال همکاری با آژانس تحقیقاتی دارپا آمریکا جهت بررسی اینست که چگونه امکانات دارپا می تواند تکرارپذیری و کارایی آزمایش های قبلی را بهبود بخشد. این شرکت همینطور درحال صدور مجوز نرم افزار خود است تا سایر موسسات بتوانند تجهیزات خویش را تبدیل کنند.
در آینده، لابراتوار های ابری حتی امکان دارد تصمیم بگیرند چه آزمایش هایی را خودشان انجام دهند. همان گونه که پلت فرم دیپ مایند گوگل اخیراً ثابت کرد، ابزارهای یادگیری ماشینی حالا می توانند داده های ده ها سال را جمع آوری کنند و پاسخ های سوالاتی را بیابند که حل آنها برای دانشمندانی که تحقیق فیزیکی انجام می دهند، سالها به طول می انجامد. شرکتهای داروسازی به صورت فزاینده ای از این ابزارها برای شبیه سازی فعل و انفعالات مولکولی در جستجوی داروهای جدید استفاده می نمایند. داده های ساخته شده در لابراتوار های ابری که زیست شناسی را به فناوری اطلاعات ترجمه می کند، این ابزارها را قدرتمندتر می کند. ترکیب همه این فناوری ها می تواند روزی به ایجاد سامانه های بینجامد که می توانند نظریه ها را توسعه بخشند و آنها را به صورت فیزیکی بدون دخالت انسان آزمایش نمایند.
در حال حاضر، بعضی از کاربران پیشرفته لابراتوار ابری امرالد الگوریتم هایی را توسعه داده اند که پارامترها یا مسیر آزمایش بعدی را بر مبنای تحلیل و بررسی داده های خود تنظیم می کند.
فرزا می گوید: همه اینها به این مفهوم است که دانشمندان جدید ترین حرفه ای هستند می پرسند حرکت به سمت اتوماسیون و هوش مصنوعی چه معنا و مفهومی برای آینده آنها دارد. آیا دانشمندان امکان دارد روزی از کار بیکار شوند؟ بعید است - به هر حال، همیشه به افرادی نیاز داریم که اولویت بندی کنند که کدام سؤالات احتیاج به پاسخ دارند و راه های جدیدی برای پاسخ به آنها بیابند. اما روزها نشستن روی یک نیمکت با کت سفید و دستکش در کنار شعله یک مشعل امکان دارد بزودی به تاریخ بپیوندد- عصر ربات های محقق ربات در راهست.
منبع: ابرنت
این مطلب را می پسندید؟
(0)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب