日本探索机器人主导的自动化实验室
玩物志
日本探索机器人主导的自动化实验室
在东京一所生物实验室内，10台机器人正协同进行实验操作。这些设备配备双臂机械结构，能够精准处理液体、操作科学仪器、培养细胞，甚至完成一系列复杂的实验流程。
东京科学大学的机器人创新中心于4月启用了这一自动化实验室。该中心的Genki Kanda表示，未来几个月内，实验室将向校内其他研究团队开放，并计划在2040年至2050年间扩展为“工厂级”设施，配备数千台机器人，服务全球科研人员。
集成AI系统的实验室机器人可自主管理干细胞培养。图片由Masatoshi Okauchi / Shutterstock提供。
来自美国范德比尔特大学的曾艳表示，这一机器人实验室的构想令人振奋。“我很好奇他们到底需要多长时间才能实现这一目标。”她希望该设施能像欧洲核子研究中心（CERN）一样，成为国际科研共享平台。
在生命科学领域，实验室自动化探索已有十余年。目前，一些设施使用单臂机器人协助实验样品处理。曾艳指出，与之相比，双臂机器人具备更高的灵活性和操作精度，适用于更复杂的实验任务。
东京科学大学的机器人系统还搭载人工智能软件，具备一定的自主决策能力。Andrew Cooper，来自英国利物浦大学的研究者指出，这类系统不仅承担实验操作，还能分析数据并优化实验流程。
Kanda透露，机器人团队已在实验中展现出判断力。例如，一个AI程序在111天内测试了144种条件，最终确定出培养人类干细胞的最佳方案。在另一项任务中，AI系统通过成像技术预测细胞的生长趋势，并计算出最佳收获时间。此外，在研究人员休假期间，机器人还能持续八天监测并维护细胞培养环境。
他表示，这种自动化显著提升了科研人员的工作效率，使他们能将更多精力投入到实验设计、数据分析和创新思路的生成。
尽管如此，Kanda团队仍需人工参与部分环节，如试剂准备、实验后清理及故障排查。团队正致力于开发更智能的软件系统，目标是实现全流程自动化，使机器人具备类似AI科学家的能力，能在实验中自主做出决策并根据资源和设备状况灵活调整。
Cooper认为，实现完全自主的实验室仍需时间。将AI集成到实体机器人中面临技术挑战，尤其是在编程层面。他指出，当前AI机器人可在无人干预的情况下识别并纠正一些错误，比如防止样品瓶倾倒，但这一技术仍处于验证阶段。
随着机器人在实验室的深入应用，也引发了一些关于人类角色的讨论。是否未来科学家将被取代？是否还需掌握基础实验技能？Cooper对此持保留态度。他解释，尽管自动化在某些领域已成现实，但像多步骤化合物合成这类任务仍然需要人类操作。例如，化疗药物紫杉醇的合成高度复杂，即使对人类来说也极具挑战，更不用说当前的机器人系统。
Kanda则指出，在日本，机器人能够承担部分研究生与技术人员的常规任务，有助于缓解因博士生数量下降而导致的科研人员短缺。
不过，曾艳也提醒，自动化成本不容忽视，部分单臂机器人设备价格可达数万美元，加上相关配件，整体投入较高。
Kanda团队每台机器人的投入约为100万美元，但他表示，并非所有实验室都有能力承担此类费用。因此，他建议通过建立共享型自动化实验室中心，提升机器人系统的可及性，让更多科研团队从中受益。
查看全文
传感器专家网 
四方光电 
评论0条评论