一直以来,作为一个实验屡屡失败的科研狗,笔者常常对着眼前的细胞感慨,「你已经是个成熟的细胞了,该学会自己做实验了」。
未曾想,盼望细胞自力更生虽然是镜花水月,但是却在有生之年看到了「可以自己安排实验,全年无休」的实验机器人。
7 月 8 日,Nature 的封面文章便为我们带来了一种由利物浦大学的科学家们开发的「智能科学机器人」。
图片来源:Nature
究竟是怎么样巧妙的设计,才能让一个机器人自行决定做什么实验,是什么样的科研的热情,才能让一个机器人一周工作 7 天,周末无休?
接下来,就让我们一起走进这位「智能科学机器人」。
这位「科学家」真不简单
看完 Nature 这篇 article 对这位智能科学机器人的介绍,笔者除了泛起一丝酸意,也只能竖起大拇指,由衷地夸一句「真牛」。
图片来源:Nature
据悉,这位「科学家」高 1.75 米,重 400 公斤,是个不折不扣的「胖子」,它心灵,能从 10 个维度进行思考,分析研究结果;它手巧,能准确称量药品,配制试剂,完成实验。
图片来源:Nature
它效率奇高,8 天时间可以完成 688 个实验,平均每小时近 3.6 个;它不知疲倦,每天工作 21.5 个小时,还可以一周无休,堪称是一位「科研 007」。
图片来源:Nature
试问,这样的一位科研助手,谁能不爱呢?
看到这里,大家肯定会说,「这有啥的,现在有好多自动化的仪器,也可以自己上样分析,也有不少所谓的科研机器人,可以帮忙完成实验」。
但是,能上 Nature 封面的,注定都不是那么简单。
这位「科学家」最强的一点,就是可以自己安排实验,能自由在实验室里行走,进行一系列不同的实验,大有一种「我的地盘我做主」的既视感。
来感受一下「007」的恐怖!
「机器人科学家」的这种自主性则归功于利物浦大学的科学家们在其「大脑」中写入的一个算法,这个算法可以让机器人科学家能根据上一个实验的结果,从 9800 多万个实验中,决定接下来要进行哪些工作。
而自主并不意味着瞎干,这个「机器人科学家」 找到的产物,甚至比现有的催化剂活性还要高出 6 倍。
图片来源:news.liverpool.ac.uk
根据利物浦大学官网报道,这个「机器人科学家」甚至可以在一周时间里研究约 1000 种不同的催化剂,这样的工作量已经超过了一位博士生(4 年制)在整个读博期间能做的工作。
实验机器人与科研的未来
事实上,这并不是科学家们在机器人助力科研实验上首次尝试。
2014 年,Nature 便对一家致力于解放科学家的双手,让机器人完成实验的初创公司 Transcriptic 进行了报道。
图片来源:Nature
这家公司宣称,软件和机器人在技术方面的进步将帮助科研人员从繁复的实验中解放出来,从而降低科研成本,让工作更加高效,让结果的重复性更好。
不同于致力于云端服务的 Transcriptic,另一家初创公司 OpenTrons 则关注于具体的实验机器人研发,根据其官网介绍,这家公司研发的机器已经可以应用于样品制备、PCR、核酸提取和纯化、NGS 建库、蛋白制备等实验当中。
图片来源:OpenTrons
虽然上述公司的产品可以在一定程度上减轻科研人员的负担,但是应用仍相对有限。对此,一家投资公司的合伙人 Roger Chen 谈到,「我很难相信一个集中管理的自动化实验室,可以为科学家们提供足够的自由和灵活度,以满足他们在进行一些创新性实验时所需的全部要素。」
图片来源:Nature
不难发现,对于实际的科研来说,科学家们真正需要的或许是一个「有想法」并能孜孜不倦去实践的智能科研助手。
近年来,随着 AI 概念的火爆,人工智能机器人开始走进我们的视野,逐渐被应用于科学实验当中。
2018 年,来自格拉斯哥大学的研究人员在 Nature 发表了一项新研究,他们训练出了一个人工智能驱动的有机化学合成机器人,使得探索大量化学反应的过程实现自动化。
图片来源:Nature
但这个智能机器人比起利物浦大学研发的机器人而言,就显得有那么一些些呆板,这套机器人系统包含一系列泵和反应器,并与质谱仪、核磁共振光谱仪及红外光谱仪等仪器连接到一起,没有灵巧的手臂,当然也不会移动,更像是一个人工智能反应器。
图片来源:Nature
时间到了 2020 年 6 月,另一项发表在 Advanced Materials 的研究则完成了 AI 实验机器人的进一步进化。
图片来源:Advanced Materials
这个由北卡罗莱纳州立大学和布法罗大学的研究人员研发的科研机器人也具有一颗「自主」的大脑,可以完成实验,并根据实验结果决定下一步实验如何开展。
图片来源:news.ncsu.edu
我们有理由相信,人工智能会在未来的科研实验中起到越来越重要的作用,让科研人员有更多的时间去进行思考,而非受累于繁琐的实验。
机器取代人工或成趋势,科研助理又将何去何从
其实,在很多行业,「机器取代人工」已经成为大势所趋,尤其随着物联网的发展、人工成本越来越高,智能化、自动化成为了产业升级的必然。
图片来源:Nature
而机器人是不是可以代替科学家进行科学研究,也是一个大家关心的问题。
图片来源:知乎
对于一些创造性的工作,机器人或许难以胜任,相信大家也不认为机器人可以代替科学家构思一个课题或者是得到一个切实的结论。
但就事论事,虽然机器人无法取代研究人员去考虑课题,但是却可以代替科研助理去进行实验。
对于科学研究来说,可重复性十分重要,而在实验过程中人为的不稳定因素是实验结果难以重复的一大可能原因,而机器人就可以很好的解决这个问题,当前,已经有许多自动化的实验室,由机器人帮助科学家做一些重复性的操作。
图片来源:americanlaboratory.com
不知在座的诸位,面对这个莫得感情的科研机器的挑战,是不是已经感到瑟瑟发抖?