内置AI软件的实验室机器人能够独立管理干细胞培养物。图片来源：Masatoshi Okauchi/Shutterstock

本报讯 在日本东京的一间生物实验室里，10台机器人正在进行实验。它们用两只机械臂处理液体、在培养皿中培养细胞、操作科学仪器，以及完成其他科学任务。

东京科学大学的机器人创新中心于4月启用了这个自动化实验室。该中心的Genki Kanda表示，今年晚些时候，实验室将向大学里的其他研究人员开放，最终目标是在2040年或2050年之前建成一个“工厂规模”的设施，配备数千台机器人，供国内外科学家使用。

美国范德比尔特大学的曾艳（音）表示，拥有这么多机器人的实验室很令人兴奋。“我很想知道他们究竟要多久才能实现这个目标。”她希望这个实验室能像欧洲粒子物理实验室（CERN）等其他顶尖科研设施一样，供全球科学家使用。

生命科学领域的研究人员在实验室自动化方面至少进行了10年探索。例如，一些设施配备了单臂机器人，可以处理实验样品。但曾艳指出，双臂机器人能够执行更复杂的精密操作。

东京科学大学的机器人还配备了人工智能（AI）软件，能够自主作出一些决策。英国利物浦大学的Andrew Cooper表示，这些机器人不仅能够完成自动化工作，还能分析并改进实验方法。

Kanda说，这些机器人能够对实验作出判断。例如，团队使用的一个AI程序，在111天内识别并测试了144种实验条件，以找出培养人类干细胞的最佳条件。在另一项实验中，一个AI程序能够对培养皿中培养的细胞进行成像，预测细胞随时间推移的生长情况，然后计算出最佳收获时间。这些机器人还能在研究人员休假时连续8天照看细胞培养物。

Kanda表示，机器人通过执行重复性工作为研究人员节省了时间，使他们能够专注于设计实验、解读结果和产生新想法。

Kanda团队目前仍需做一些工作，如为机器人准备试剂和材料，以及在实验结束后进行故障排查和清理。团队正努力通过将软件集成到机器人中以实现这些任务的自动化，使其能够像AI科学家一样运作，在出现错误时作出决策，并根据实验室设置、可用资源和设备调整实验方案。

但Cooper表示，完全自主的实验室还需要一段时间才能实现，因为将AI软件整合到实体机器人中具有挑战性，需要高级编程技能。他补充说，具备AI功能的机器人有可能在无人干预的情况下识别并纠正诸如打翻样品瓶之类的错误。不过，这项工作目前仍处于概念验证阶段。

自主机器人实验室引发了一场争论，即人类科学家是否会被取代，或者是否不再需要学习基本的实验室技能。Cooper表示，机器人不太可能取代科学家的工作。“某些方面会实现自动化，但仍有很多事情无法自动化，如化合物的多步骤合成。”他解释说，一些复杂的分子，如化疗药物紫杉醇，人类都难以合成出来，更不用说机器人了。

Kanda指出，在日本，实验室机器人可以执行通常由研究生和技术人员完成的任务，这将有助于解决因博士生招生人数下降造成的劳动力短缺问题。

但曾艳表示，自动化成本高昂，一些单臂机器人的成本可能为两三万美元，此外还需购买机器人的其他配件。

Kanda团队在每台机器人上花费了100万美元，然而并非每个实验室都有能力安装机器人。他建议，建立一个配备机器人、可供其他研究人员使用的中心，是提高机器人可及性的一种方法。（李木子）