认识亚当和夏娃:能够处理海量数据的AI实验室机器人

科学家构建自主实验室,利用计算机、机器人技术和实验室设备进行实验和分析结果

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这一次,对于“亚当和夏娃”来说,知识不是禁忌——而是他们的使命。 随着技术的进步,科学家们在实验室中与计算机和机器人一起工作,已经能够呈指数级增长地生成大量数据。 考虑到他们缺乏将海量原始信息转化为结果的人力,研究人员正在编程他们的机械实验室助手,以分担更多工作量。 其中一个典型的例子是“亚当”,这是一个自主的迷你实验室,它使用计算机、机器人技术和实验室设备来进行科学实验,自动生成假设来解释结果数据,测试这些假设,然后解释结果。

威尔士阿伯ystwyth大学和英国剑桥大学的研究人员今天在《科学》杂志上报告说,他们设计了亚当——长16.4英尺(5米),高和宽9.8英尺(3米)——以执行基本的生物学实验,并尽量减少人为干预。 他们通过讲述机器人如何执行其一项任务来描述其运作方式,在本例中,是为了更多地了解面包酵母 酿酒酵母的遗传构成,这是一种科学家用来模拟更复杂生命系统的生物。

使用人工智能,亚当假设面包酵母中的某些基因编码特定的酶,这些酶催化生化反应。 该机器人设计了实验来测试这些假设,进行了实验,并解释了结果。 阿伯ystwyth计算机科学教授、主要研究作者罗斯·金说,由于生物有机体非常复杂,生物实验的细节必须非常详细地记录下来,以便可以忠实地重现这些实验,即使这种记录很繁琐。“使用计算机,所有的结果、结论和结构都用逻辑表达,”他说,“其他研究人员可以统一理解这一点。”

研究人员对亚当进行编程,以制备冷冻酵母菌株的样品;培养它们以促进生长(亚当使用光学传感器监测生长);将样品放入离心机中以分离出酵母;将酵母与某些营养物质混合并再次培养;然后随着时间的推移监测培养皿。 亚当通过使用机械臂在自动化实验室(大小如一个小房间)的工作空间之间传递样品来完成这项工作。 金说,虽然亚当最初确实需要一些设置,但一旦开始,“就没有真正来自人类的智力输入”。

亚当项目由威尔士政府以及英国生物技术和生物科学研究委员会 (BBSRC) 资助,BBSRC是生命科学研究的资助机构。(实验室的建造成本为100万美元,不包括维持其运行的成本。) BBSRC研究主任、实验生物学家珍妮特·艾伦说,亚当帮助从实验室实验中消除了许多繁琐的工作,这使科学家能够花费更多时间分析他们的研究结果。 BBSRC自1999年以来一直资助该项目,迄今已贡献超过130万美元。“当机器人首次进入实验室时,人们对创建庞大的数据集感到兴奋,但你也必须能够处理所有这些数据,”她说。“亚当是将实验科学(在实验室中)与计算科学相结合的一种方式”,计算科学可以处理数字并将原始数据转化为科学知识。

金和他的同事设计亚当来执行基本的生物学研究,但他们希望他们的下一个自动化实验室夏娃将帮助科学家寻找新药来对抗疟疾和血吸虫病等疾病,血吸虫病是由热带地区的一种寄生虫引起的感染。 金预计夏娃将于7月投入运行,它的大小与亚当大致相同,建造成本也大致相同。 金说,“夏娃试图确定最佳的研究化合物,而不是随机测试化合物。” (自2008年5月开始以来,BBSRC已向夏娃项目贡献了近150万美元。)

未来,亚当和夏娃将协同工作,不是在伊甸园,而是在实验室里,亚当为夏娃准备化验,供其用于寻找有希望的新化合物和候选药物。

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