W tym laboratorium w Japonii pracują już tylko roboty

Z pozoru to klasyczne laboratorium medyczne. Z jedną różnicą – nie ma w nim ludzi. Tak działa nowy ośrodek badań przeprowadzający 10 000 badań dziennie w Instytucie Nauki w Tokio. Obecnie pracuje w nim 10 robotów, w tym humanoidalny Maholo LabDroid wykonujący precyzyjne procedury laboratoryjne, które do tej pory wymagały pracy wykwalifikowanych biologów i techników laboratoryjnych.

• W Tokio uruchomiono pierwsze w pełni zautomatyzowane laboratorium biomedyczne, w którym eksperymenty prowadzą roboty bez udziału ludzi.
• Humanoidalny robot Maholo LabDroid wykonuje precyzyjne procedury laboratoryjne, dzięki temu ośrodek może wykonywać ok. 10 tys. badań dziennie.
• Japoński Instytut Nauki planuje zwiększyć liczbę robotów z 10 do 2000 do 2040 roku i niemal całkowicie zautomatyzować badania biomedyczne.
• Połączenie robotyki i AI ma przyspieszyć odkrywanie nowych leków, ograniczyć liczbę błędów i obniżyć koszty badań.
• Autonomiczne laboratoria „przy zgaszonych światłach” to trend przyszłości. Ale naukowcy nie stracą pracy, jedynie zmienią się ich role.

2000 robotów pomoże w badaniach naukowych

Nowe Centrum Innowacji Robotyki to pierwsze tego typu na świecie, w którym nie ma ani jednego człowieka. Japonia, jako jeden z najszybciej starzejących się krajów, jest liderem robotyki. Maholo LabDroid ma złagodzić niedobory specjalistów, zmniejszyć wysokie koszty badań oraz przyspieszyć badania nad nowymi terapiami. Laboratorium działa całodobowo bez obecności naukowców, a roboty realizują zaprogramowane procedury, obsługują urządzenia laboratoryjne i prowadzą powtarzalne eksperymenty wymagające dużej precyzji.

Najważniejszą częścią Maholo LabDroid są dwa bardzo precyzyjne ramiona, które płynnie operują probówkami laboratoryjnymi, podobnie jak ludzkie ręce. Potrafią przenosić odczynniki laboratoryjne, obsługiwać inkubatory i aparaturę laboratoryjną, dozować precyzyjnie odczynniki, prowadzić automatyczne hodowle komórkowe. Brak człowieka znacznie ułatwia zachowanie sterylności środowiska badań.

Jak podkreślają twórcy robota, największą zaletą jest możliwość szybkiej budowy podobnych laboratoriów, ponieważ nie wymagają one szukania i zatrudniania specjalistów. Instytut Nauki w Tokio chce zwiększyć liczbę robotów do około 2000 do 2040 roku.

Plany zakładają niemal całkowitą automatyzację procesu badań biomedycznych. Roboty i systemy sztucznej inteligencji mają wspólnie realizować eksperymenty medyczne, generować hipotezy naukowe, projektować badania, analizować wyniki, walidować dane eksperymentalne, optymalizować kolejne etapy badań.

AI szuka nowych cząsteczek leków, teraz dołączają do nich autonomiczne laboratoria

Kiedy w 2024 roku system AlphaFold od Google DeepMind otrzymał nagrodę Nobla za przewidywanie trójwymiarowej struktury białek na podstawie sekwencji aminokwasów, nadzieje na przyspieszenie prac nad lekami stały się w końcu realne. Jednak po udanych symulacjach sztucznej inteligencji, przychodzi zawsze kolej na eksperymenty laboratoryjne. A te mogą trwać nawet kilkanaście lat i pochłaniać sumy, na które stać tylko największe ośrodki naukowe.

Zdaniem japońskich naukowców, połączenie AI z robotyką może znacząco zwiększyć tempo odkrywania nowych terapii oraz ograniczyć liczbę błędów – roboty pracują 24 godziny na dobę, nie męczą się i wykonują zadania z wysoką precyzją. W badaniach biomedycznych ma to ogromne znaczenie, szczególnie przy eksperymentach wymagających wielokrotnego powtarzania tych samych procedur.

Automatyzacja ma przyspieszyć badania przesiewowe nowych cząsteczek, testowanie terapii biologicznych, eksperymenty związane z komórkami macierzystymi, rozwój medycyny spersonalizowanej i postępy w diagnostyce molekularnej.

Japońskie laboratorium już teraz wykorzystuje roboty do m.in. hodowli komórek, gdzie wymagana jest wysoka precyzja oraz sterylne warunki pracy. Nawet niewielkie błędy lub odchylenia proceduralne mogą wpływać na wyniki eksperymentów.

Maholo był wcześniej wykorzystywany między innymi w szpitalu okulistycznym w Kobe, gdzie wspierał badania kliniczne dotyczące indukowanych pluripotentnych komórek macierzystych.

Bezzałogowe laboratoria przy zgaszonych światłach. Ludzie przy komputerach zamiast probówkach

Projekt z Tokio wpisuje się w szerszy globalny trend integracji robotyki i sztucznej inteligencji w sektorze nauk o zdrowiu. Kilka miesięcy temu amerykańska firma Insilico Medicine wdrożyła humanoidalnego robota Supervisor w zautomatyzowanym laboratorium AI do prac nad lekami. System wspiera między innymi zarządzanie przepływem pracy, analizę danych i nadzór laboratoryjny.

Humanoidalne roboty mogą rozwiązać jeden z największych problemów automatyzacji laboratoriów. Większość urządzeń została zaprojektowana z myślą o obsłudze przez człowieka i miną dekady, zanim w pełni autonomiczne systemy zastąpią stare maszyny. Powodem są ogromne koszty. Dlatego rozwiązaniem pośrednim są roboty zdolne do obsługi maszyn wymagających sprawności ludzkich dłoni.

Twórcy projektu podkreślają jednak, że autonomiczne laboratoria nie oznaczają, że roboty całkowicie zastąpią ludzi w laboratoriach biomedycznych. Zmieni się raczej charakter pracy naukowców. Ich rolą będzie nadzór nad systemami AI, interpretacja wyników badań, projektowanie modeli eksperymentalnych, kontrola jakości danych oraz rozwiązywanie kwestii etycznych i regulacyjnych. Naukowcy wejdą w rolę inżynierów danych.

Trend robotyzacji przyspiesza też w innych branżach. W Chinach już działają pierwsze fabryki, gdzie pracują tylko roboty. Ponieważ roboty stosują światło podczerwone do nawigowania po otoczeniu, oświetlenie nie jest potrzebne. Dlatego nazywane są „ciemnymi fabrykami” (dark factories) albo „produkcją przy zgaszonych światłach” (lights-out manufacturing).

Czytaj także: Dla 48% osób chatbot AI jest jak przyjaciel – wynika z nowego badania