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AI浪潮下生命科学实验室自动化智能化发展趋势

   2025-09-30 985
核心提示:一、生命科学实验室产业现状张琰指出,生命科学实验室正经历从手工操作向AI 驱动自主运营的范式革命,当前产业面临数据稀缺、效
 一、生命科学实验室产业现状

张琰指出,生命科学实验室正经历从“手工操作”向“AI 驱动自主运营”的范式革命,当前产业面临数据稀缺、效率低下、流程碎片化等痛点,而AI与自动化技术的融合为行业升级提供新机遇。

从技术演进来看,科学研究已历经四代范式:从16世纪的经验科学(实验观察)、20 世纪的理论科学(物理定律建模)、2000年后的计算科学(原子分子模拟),迈入当前的“数据驱动科学”时代。但生命科学领域存在显著矛盾:一方面,实验数据呈现“海量非标注(Unlabled)+ 稀缺标注(labled)”特征,如蛋白质结构等数据维度复杂,却缺乏高质量标注数据;另一方面,传统实验室依赖人工操作,实验步骤多、参数复杂、环境影响大,导致数据生成效率低、一致性差,难以支撑AI模型训练与科研突破。

从市场需求来看,生命科学研究对“高通量、高精度、高可追溯”的需求日益迫切。以药物研发为例,传统化学合成需3-5个月、成本3.5-4万元,纯度依赖人工经验;抗体开发周期长达16-18个月,亲和力与成药性难以兼顾;药物筛选单次仅能处理数百个样本,无法满足大规模候选化合物验证需求。同时,实验室数字化程度低,数据分散,缺乏统一治理,导致科研成果转化效率低下,制约产业发展。

二、AI+自动化:驱动实验室迈向5.0时代

张琰在演讲中重点阐述,生命科学实验室经历了从传统手工(1.0)到单机自动化(2.0)、级联自动化(3.0),再到流水线自动化(4.0)的变革。随着技术成本的降低、工程技术的提高,以及人工智能技术的发展,生命科学实验室即将迎来5.0时代,这个时代的实验室一定是干实验和湿实验结合,人工智能和自动化结合,用数据驱动的新一代的实验室。

镁伽科技凭借在人工智能与机器人自动化领域创新性构建的“感知(Perception)、构思(Conception)及执行(Execution)”闭环技术架构,为智慧实验室与智能制造场景提供全面的自主智能体及多智能体解决方案,推动生命科学实验室从传统模式迈入“5.0 时代”,加速实验室功能从单纯 “实验工具” 向能持续产出高价值科研数据的“高质量数据工厂”转型。

张琰提到,智慧实验室的技术发展架构分为五层:第一层是通过基础的仪器和自动化的硬件,实现最基本的单点自动化;第二层是通过实验的调度和过程的控制,实现自动化工作流的整合;第三层是实验室的高级应用,比如实验的无人化智能化的调度,电子实验记录、设备、资产项目的信息化管理;第四层聚焦数据。镁伽认为,数据是核心资产,数据安全是所有解决方案和技术架构中的核心痛点;第五层则实现系统级智能决策与自主优化。

基于此,镁伽鲲鹏实验室3.0应运而生,这是镁伽科技面向智慧生物实验室打造的多智能体解决方案标杆实践。镁伽鲲鹏实验室3.0基于三大理念全方位赋能智慧实验室的建设与运营,让其不仅“建得起来而且用得起来、用得起”。通过不断积累经验、改进技术,并引入数字孪生技术,实现参数化建模、业务流程仿真及岛台级数字化运营,“先胜后战”,显著降低建设与运营风险。

镁伽鲲鹏实验室3.0整合多台自主智能体并由Labillion和 LibraX操作系统驱动,在高复杂性实验环境及高精度需求场景中展现突出优势。它配备三大自主智能体平台,既可独立运行也可协同配合,大幅加速研发进程:MegaMolecule全自动分子实验平台,每天能完成接近400项复杂生物分子构建任务,与传统手工实验相比效率大幅提升,广泛应用于菌株筛选、抗体筛选和合成生物学方面;MegaCell全自动细胞实验平台,每天能完成超过10,000个样本点的药物筛选实验,在高通量药物筛选和稳定细胞系构建方面效果显著,展现出广阔的商业化前景;MegaOmics高通量多组学平台,为药物研究提供涵盖多模态数据获取及生物信息学分析的全面数字基础设施,确保全流程数据可追溯性和可靠性。

操作系统与自主智能体的结合,使镁伽鲲鹏实验室3.0能超越人工处理能力,驾驭众多复杂的场景,推动科研向更高水平的数字化和智能化迈进。

三、未来趋势:自主化、全球化与跨领域融合

张琰认为,生命科学实验室将向 “自主化运营、全球化协作、跨领域融合” 方向发展,镁伽科技通过 “技术迭代 + 场景拓展 + 生态构建”,推动中国生命科学实验室技术走向全球领先。产业趋势方面,一是自主化程度持续提升,实验室将具备 “自主感知 - 智能决策 - 自动执行 - 自我优化” 能力,如通过多模态传感实现环境精准感知;二是数据价值深度释放,通过统一数据治理平台整合多源数据(影像、序列、实验记录),构建生命科学知识图谱,反哺AI 模型持续迭代;三是跨领域融合加速,镁伽不断突破实验室及制造场景的传统边界,目前已将技术优势与产品创新力应用于生命科学、精细化工、精准农业以及消费级集成电路、新能源等行业,持续突破场景边界,成为推动产业智能化转型的关键力量。

 
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