在数据驱动的时代，实验室数字化变得愈加重要。实验室面临的主要挑战是客户对更快获得测试结果和优化实验室运行的需求。如今，正在通过结合各种数字工具和解决方案来改进实验室工作流程。而这对于实验室的未来而言意味着什么？三位安捷伦前沿专家讨论了对远景实验室的展望，以及如何利用这些数字工具彻底变革科学家们的工作方式。
Ken Suzuki
战略副总裁
项目办公室
生命科学与应用市场事业部
安捷伦科技有限公司
Armin Jehle
EMEAI 副总裁
服务业务
客户支持机构
安捷伦科技有限公司
John Sadler
副总裁兼
软件和信息学部
总经理
安捷伦科技有限公司
问：随着实验室自动化程度的提高，尤其是在样品前处理方面，您是否认为自动化分析软件也将成为现实？
答： Ken Suzuki：是的，我们看到客户所需的科学答案越来越复杂，这是影响他们的总体大趋势。法规日益严格，使我们的客户在分析化合物时更具挑战性。因此，客户需要让现有员工完成前所未有的工作量。此外，在生物制药等领域，生成的数据量呈指数增长，这使得客户所面临的挑战更为复杂。随着人工智能和机器学习的不断发展，我们认识到未来软件不仅用于提供最终用户和仪器之间的接口，它还将充当不同设备之间的连接，帮助客户更轻松地创建工作流程 — 最终将帮助他们分析数据。
Armin Jehle：我们的客户希望实现跨技术集中化、标准化并最终自动化他们的整个实验室工作流程。迄今为止，原始设备制造商 (OEM) 一直致力于自己的价值链部分。越来越多的客户寻求更全面的软件，以便让他们在有合规要求的受控环境中管理整个工作流程。自动化的跨平台软件解决方案将成为客户掌握数据的关键，以支持他们在较短周期内交付可持续结果。
John Sadler：Agilent OpenLab CDS 等分析软件在某些方面已高度自动化，自动化程度还将进一步提高。该软件将致力于消除错误来源以及自动捕获每次测量的完整背景。现今的错误来源包括不受控的键盘输入、样品处理和放置、系统适用性、培训以及试剂和消耗品管理等。这款软件有能力真正防止错误的发生。从系统管理的角度来看，也有机会实现实验室软件的自动化、标准化，以及安全的远程管理和支持。我们可能会建立共同结果存储库，让客户也可以从他们的实验室数据中获得更多有价值的数据。
问：现在许多实验室都引进了物联网 (IoT) 技术，特别是在利用仪器传感器和其他技术采集数据方面。您认为这对建设远景实验室是否有益？
答： Ken：显然，具备仪器活动监测方法是分析实验室未来发展的关键要素之一。通过了解每台设备的作用，再结合智能，我们的客户正在向创建实验室操作系统发展 — 这是控制实验室生态系统的一个过程。然而，传感器采集的数据只能说明部分情况。为了成功管理分析实验室，客户还需将运行数据与专用于追溯样品和结果的系统相匹配。我们还必须让客户能够在工作流程和企业级实验室中访问和管理他们的数据，并确保与所使用的仪器和仪器控制软件类型无关。
Armin：当然，尽管采集数据是重要的第一步，但仅仅为了数据采集而数据采集，并不是最终目标。客户寻求的是一致、可靠的数据来源。他们希望能够减少质疑数据的时间，而专注于评估结果，以帮助他们做出更好的研究决策。在涉及运行数据时尤其如此。运行数据的真正优点是帮助实验室更快地做出更好的决策。
John：IoT 技术可以大大简化一些仪器及其相关软件的部署、支持和管理。这项技术将降低使用维护成本并加快实现价值的速度。还可以利用 IoT 技术将小型实验室设备集成到一体化工作流程中，从而实现自动捕获工作的完整背景，再次降低成本并减少浪费，便于后续对数据再利用。
问：疫情之下，远程实验室工作已成为现实，科学家已不再在实验室中开展某些实验。您认为远程工作是否将继续？其中有哪些考虑因素？
答： Ken：显然，新型冠状病毒肺炎 (COVID-19) 已然成为实验室转型的推进器，这种转型已在进行中。我认为，疫情迫使我们所有人寻找新的工作方式，也为这一持续变化奠定了基础。我们不妨退一步，考虑一下实验室的本质。实验室是容纳客户工作流程的场所，可为他们提供高效管理流程和实现合作的方式。随着远程和数字化功能的出现，实现了由客户决定在何处进行采样、测量、分析和合作。这项工作将不再局限于实验室范围内。结合此功能与自动运行工作流程的能力，客户现在可以自由选择在何处以何种方式寻找科学挑战的应对方法。
此外，有趣的进展还包括新的技术，这些技术使分析工作被带到了测试源。进行产线测试的生产客户就是这一新工作方式的例子。他们可以直接在生产线上测试样品，而无需将样品送回实验室。
Armin：显然，COVID-19 的严峻形势是创新的催化剂。几个月前还必须在实验室中执行的许多任务，现在已经逐渐脱离实验室。而根据实验室工作的性质，某些任务必须在现场完成，无法完全以远程方式实现。显而易见，数据分析、假设思维和文件记录的某些步骤未来将会更加频繁地采用远程方式，以支持实验室科学任务。客户可能希望外包实验室工作的湿化学部分，让他们的科学家能够全神贯注地使用远程工具分析结果。科学领域的研究人员将以虚拟团队的形式开展更频繁的合作，逐渐形成创新群组。
一般来说，支持使用远程工具和部署远程工作的另一项优势是可持续性发展。对于许多公司来说，节约能源和减少浪费变得越来越重要。
John：COVID-19 大大提高了客户对远程工作以及远程支持和客户实验室部署的接受度。远程功能无疑将会继续发展，并可能会以一些有趣的方式发展。例如，我们预见了一些有趣的事情，分析人员可以使用远程工作技术监督或审查远程实验室完成的工作，以提高质量或节省差旅费。我们还发现，在远程工作时，使用自己的部署服务团队可以更快运行，并为客户提供更高质量体验。采用安全的远程访问代替差旅，意味着可以借助更多专业知识快速解决问题。远程工作的关键在于强大的安全性，安捷伦在这一领域一直处于前沿地位，致力于将安全实践融入到我们的产品生命周期中。
问：除了远程实验室工作，可能会发展出更灵活的工作方式，以更好地平衡工作与生活。您认为这对科学家来说意味着什么？
答： Ken：根据我之前的示例拓展一下，让我们来了解工作流程的基础知识。您需要依次进行样品前处理（或将样品带到测试源）、测量、分析数据，然后合作获得结果。需在固定的办公地点完成设备和工作量管理的每个步骤，这一直是许多研究人员决定工作与生活平衡的关键因素。如果您可以将这四个步骤分开，并启用不同的所有权模式，让科学家专注于科学研究（而非操作），局面就会发生翻天覆地的变化。在这样的未来，科学家可以随时随地设计和运行工作流程，并与同行合作。
Armin：科学家与想要平衡工作与生活的其他人没有区别。科学家或研究人员能够系统地处理科学问题。他们有独立工作的能力，实际的研究工作就是他们的动力。提高工作地点及工作模式的灵活性有助于科学家专注重要工作。科学家可以更高效地工作，且不受地点限制。他们还可以与世界各地的科学家和同事高效合作，齐心协力。
John：工作与生活的良好平衡，源于由远程工作和改进的自动化技术组成的能避免错误的实验室系统，以及无需人工经验的工作。举一个简单的例子，想象一下您设置了一个长期运行的任务，系统告诉了您完成此任务需要的试剂量。然后试想，您离开实验室后，系统通过 SMS 通知您最新的运行进度。作为分析人员，您无需到实验室就可以远程审查和批准测量结果，从而帮助您节省时间提高灵活性。
问：伟大的科学成果往往诞生于多学科团队在同一地点内的密切合作。前瞻实验室将如何协调分散团队的持续合作？
答： Ken：虽然我们经常讨论连接性和数字化，但这些只是有效实现目标的一些手段。新的仪器技术可以与云分析、机器学习、自动化和所有权模式相结合。数字化和互联实验室让科学家能够专注于发展他们的核心竞争优势。现在，他们能够随时随地进行研究、设计、开发和商业化。
Armin：未来，我们将不再谈论员工在一起工作的真实共享空间。云解决方案、虚拟现实和其他数字解决方案将定义未来的工作场所。该技术将进一步提高合作效率并缩短项目工期。然而，数字世界与真实实验室环境之间的平衡不可忽视。将两个世界有效结合才是高效的解决方案。
John：许多实验室已经与其他实验室达成合作，或将工作分配给其他公司。然而，他们数据流的安全性或自动化并不完善。我们可以尝试将合作设计到实验室数据系统中，以便在尊重结果所有权的同时，使分散团队可以安全、完整地合作。Agilent OpenLab 和 SLIMS 已经可以支持一些分散型合作模式，未来将会支持更多。
安捷伦了解科学家不断变化的需求，并正在对很多技术和技能进行投资，以满足他们现在和未来的需求。如果您有兴趣讨论您对实验室的愿景，请立即联系我们。