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生物学家真的要失业了……人工智能在硅谷造了一个全自动实验室

世界医疗网 2017-07-26 15:02:30    我要评论    文章来源: 未知

核心提示:旧金山湾地区的初创生物技术公司Zymergen的实验室,乍看之下普普通通——实验室的桌子上整齐的放着试管,架子上是各种化学药品。然而环顾四周,你会发现,这个实验室的工作人员似乎不太一样,他们身上发出一些机械运动以及风扇的声音。没错,在这个实验室里工作的全是机器人,这里是Zymergen公司的未来生物学实验室。
  旧金山湾地区的初创生物技术公司Zymergen的实验室,乍看之下普普通通——实验室的桌子上整齐的放着试管,架子上是各种化学药品。然而环顾四周,你会发现,这个实验室的工作人员似乎不太一样,他们身上发出一些机械运动以及风扇的声音。没错,在这个实验室里工作的全是机器人,这里是Zymergen公司的未来生物学实验室。
  在这里你可以看到机器人伸出一个机械手,抓取一个上面有数百个小孔的塑料板,然后扫描了这个板上的条形码。下一步动作则是肉眼无法观察到的,机器人通过给予这个塑料板一个声波的冲击,使每个小孔都能溅出一滴小液珠,这个液滴迅速地被机械手获取,然后送往下一个仪器进行分析。相比起传统上科研人员使用移液器一个孔一个孔的操作,这个机器人1秒钟可以取500个样本。
  不过,Zymergen的科学家会告诉你,这些一点都不未来。使用机器人进行实验操作,通过条形码来进行记录都已经获得了相当广泛的应用。而通过声波取液的技术,称之为声微滴喷射,甚至已经存在了数十年之久。那么这个实验室究竟“未来”在哪里呢?Zymergen的共同创始人Jed Dean博士会告诉你:“我不知道这些机器人在做什么实验。因为这些实验完全是由一个人工智能程序设计的。”
  没错,尽管机器人在实验室中有了普遍的应用,但是,从提出假说、设计实验、到分析数据,这些还都是人类科学家的工作。对于Zymergen来说,他们的目标就是完全取代人类科学家们的作用,由人工智能程序完成这些工作。最近一段时间以来在机器学习方面的发展,使得机器人有望完全胜任这些工作。
  Zymergen公司的实际业务是想提高可以生产重要工业原料的微生物的产量,这些原料可以用于生物燃油、塑料、制药等许多领域。通过改造这些微生物的基因组,Zymergen想要找到大量提高产量的方法。
  不过,这些工业微生物已经经过多年的选择和优化,要想更进一步的提高产量,需要对其基因组进行非常深入的研究,并且根据初步数据再做下一步研究。这即使对于非常优秀的科学家来说也是一件费时费力的事情。Zymergen首席执行官Joshua Hoffman的估计是一个科学家一个月大约可以完成10项实验。通过传统机器人的帮助,这个数字可以提高到每周1000项,不过前提是需要给机器人提供正确的实验设计和指令,这往往是一个瓶颈。
  对于一个有5000个不同基因的微生物来说,如果每个基因可以有10个变种,那么至少有50000个不同的微生物需要测试。你可以从中找出可以提高产量的几十个,接下来还要对这些不同的单个基因变种的组合进行测试。即使每周能够测试1000种,这仍然是一个漫长的过程。此外,光测试产量是不够的,微生物本身的生长能力也需要密切关注。而这就是机器学习能够发挥作用的地方,通过上一步实验的结果,机器学习算法能够设计出下一步需要进行试验的假说。
  Hoffman先生表示,目前为止,Zymergen能够提升一些微生物产量的10%。这看上去是一个小数字,但是对于年产值1600亿美元的化学工业来说,10%的提升可能意味着数十亿美元的经济效益。
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