分析實(shí)驗(yàn)室發(fā)展的未來(lái)——自動(dòng)化智能化的三步走策略
在科技日新月異的今天,色譜分析實(shí)驗(yàn)室正悄然迎來(lái)一場(chǎng)革命性的變革。實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化與智能化的浪潮,正以其獨(dú)特的魅力席卷整個(gè)分析化學(xué)領(lǐng)域。從繁瑣的手動(dòng)操作到一鍵式的智能分析,這場(chǎng)變革不僅極大地提升了分析效率,更確保了數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)無(wú)誤。除了讓工作人員從簡(jiǎn)單的重復(fù)工作中解放出來(lái),專(zhuān)注于更加具有創(chuàng)造力的工作之外,未來(lái)的實(shí)驗(yàn)室還可以幫助我們實(shí)現(xiàn)更多功能,從無(wú)人值守的工作,到數(shù)據(jù)的智能化的學(xué)習(xí)反饋,新的技術(shù)和應(yīng)用可以讓我們?cè)谥悄芑穆飞献叩脑絹?lái)越遠(yuǎn)。
千里之行,始于足下,構(gòu)建一個(gè)智能化的實(shí)驗(yàn)室,我們需要一步步對(duì)整個(gè)工作流程進(jìn)行完善,這個(gè)過(guò)程大概可以分成三步:
儀器自動(dòng)化
工作流程自動(dòng)化
工作任務(wù)自動(dòng)化
下面,我們來(lái)分別看一看每個(gè)步驟該如何實(shí)現(xiàn):
01
首先:儀器自動(dòng)化是指通過(guò)人機(jī)交互實(shí)現(xiàn)儀器系統(tǒng)的自主自動(dòng),從而解放人力操作,讓儀器可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)方法的需求,全自動(dòng)地完成系統(tǒng)準(zhǔn)備,包括自動(dòng)完成儀器的溶劑置換、管路沖洗、色譜柱平衡等必要的實(shí)驗(yàn)前準(zhǔn)備,或者是色譜柱沖洗保存等實(shí)驗(yàn)室后的必要步驟。同時(shí),也能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)切換方法流動(dòng)相等方法間的準(zhǔn)備工作,讓儀器可以無(wú)需任何人工干預(yù)而持續(xù)穩(wěn)定地運(yùn)行,提高效率,降低出錯(cuò)。
安捷倫 Infinity III 液相色譜搭載的 InfinityLab assist 技術(shù),即可以幫您實(shí)現(xiàn)儀器自動(dòng)化級(jí)別的任務(wù),只需一個(gè)任務(wù)指令,儀器就可以自動(dòng)完成所有相關(guān)的準(zhǔn)備工作,從而實(shí)現(xiàn)連續(xù)的不間斷工作,工作人員可以完全從繁瑣復(fù)雜的重復(fù)操作當(dāng)中解放出來(lái)。
安捷倫 Infinity III 可以實(shí)現(xiàn)儀器的自主自動(dòng)準(zhǔn)備工作
02
其次,工作流程自動(dòng)化是指利用數(shù)據(jù)的互聯(lián)互通及自動(dòng)化設(shè)備建立可以聯(lián)動(dòng)的自動(dòng)化工作流程,實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守。在這個(gè)過(guò)程中,除了需要儀器自主完成準(zhǔn)備工作之外,工作流程還需要多種儀器的協(xié)同操作以及數(shù)據(jù)信息的共享互聯(lián),還需要自動(dòng)化設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)不同設(shè)備間的樣品傳遞等必要操作,樣品在不同的設(shè)備間流轉(zhuǎn),而數(shù)據(jù)和信息通過(guò)網(wǎng)絡(luò)化的架構(gòu)傳輸,整個(gè)實(shí)驗(yàn)室分析流程過(guò)程中,將不再需要人工操作進(jìn)行干預(yù),以達(dá)成“無(wú)人實(shí)驗(yàn)室”的目標(biāo)。
利用機(jī)械臂等自動(dòng)化設(shè)備實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室工作流程自動(dòng)化
03
實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守,僅僅是實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化,如果想達(dá)成真正的智能化,還需要最后一步,即工作任務(wù)自動(dòng)化。這種自動(dòng)化通過(guò)數(shù)據(jù)信息的反饋學(xué)習(xí)和迭代優(yōu)化,讓實(shí)驗(yàn)室實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化并迭代進(jìn)步,進(jìn)入真正的智能時(shí)代。在這個(gè)過(guò)程中,我們需要聯(lián)合多種先進(jìn)技術(shù)整合實(shí)驗(yàn)室的工作,讓實(shí)驗(yàn)室的設(shè)備實(shí)現(xiàn)自我學(xué)習(xí)、自我判斷,從而自主達(dá)成我們給定的任務(wù)目標(biāo)。
比如,我們要使用 AI 技術(shù)優(yōu)化一個(gè)化合物的合成路線(xiàn)時(shí),就可以向分析實(shí)驗(yàn)室下達(dá)一個(gè)任務(wù),即幫助 AI 算法找到最優(yōu)合成反應(yīng)路線(xiàn)及條件,智能化的分析實(shí)驗(yàn)室會(huì)通過(guò)自動(dòng)方法開(kāi)發(fā)軟件對(duì)合成反應(yīng)中的化合物開(kāi)發(fā)最優(yōu)分析方法,然后結(jié)合 AI 積分技術(shù)自動(dòng)判別積分條件以確保結(jié)果判定準(zhǔn)確,之后通過(guò) PAT 在線(xiàn)液相技術(shù)對(duì)反應(yīng)過(guò)程進(jìn)行監(jiān)控,結(jié)果數(shù)據(jù)可以用于構(gòu)建數(shù)字孿生,合成反應(yīng) AI 算法根據(jù)數(shù)字孿生自動(dòng)優(yōu)化反應(yīng)條件并再次通過(guò)液相色譜進(jìn)行驗(yàn)證迭代,最終自動(dòng)優(yōu)化出最佳合成路線(xiàn)。
結(jié)論
這整個(gè)過(guò)程當(dāng)中,所有工作都可以通過(guò)自動(dòng)化的實(shí)驗(yàn)室設(shè)備、自動(dòng)執(zhí)行任務(wù)的液相色譜儀器和 AI 算法完成,科學(xué)家或?qū)嶒?yàn)人員只需要完成找到重要的化合物或者關(guān)鍵反應(yīng)這種真正需要人類(lèi)創(chuàng)造力和洞察力的工作。所幸的是,安捷倫在這個(gè)過(guò)程中,已經(jīng)具備了很多有力的工具,打通了很多關(guān)鍵環(huán)節(jié)。當(dāng)然,還有很多目標(biāo)是仍舊需要我們和大家一起努力達(dá)成的,我們相信,完全自動(dòng)化智能化的實(shí)驗(yàn)室,將在不久的將來(lái)由您和我們一起創(chuàng)造出來(lái)。
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