Автоматизация лабораторий

По меньшей мере с 1875 года появляются сведения об автоматизированных устройствах для научных исследований^[1]. Первые такие устройства создавались самими учёными для решения практических задач. После Второй мировой войны компании начали выпуск всё более сложного автоматизированного оборудования.

В течение XX века автоматизация постепенно распространилась по лабораториям, а в начале 1980-х произошёл скачок: доктор Масахидэ Сасаки открыл первую полностью автоматизированную лабораторию^[2].^[3] В 1993 году доктор Род Маркин в Медицинском центре Университета Небраски создал одну из первых в мире систем управления клинической автоматизированной лабораторией^[4]. В середине 1990-х он возглавил рабочую группу по стандартам автоматизации клинических исследований CLINICAL TESTING AUTOMATION STANDARDS STEERING COMMITTEE (CTASSC) при Американской ассоциации клинической химии^[5],^[6] которая позднее стала комитетом по лабораторным стандартам Института клинических и лабораторных стандартов^[7]. В 2004 году Национальные институты здоровья (NIH) и более 300 признанных национальных лидеров в науке и управлении завершили стратегию развития NIH Roadmap, ускоряющую медицинские открытия. Согласно этой стратегии, развитие технологий признано критически важным направлением (см. первую тему "New Pathways to Discovery").

Несмотря на успех лаборатории доктора Сасаки и других подобных учреждений, многомиллионная стоимость их создания затруднила повсеместное применение^[8]. Дополнительные трудности связаны с тем, что оборудование разных производителей часто несовместимо. Недавние достижения, основанные на использовании скриптовых языков, таких как AutoIt, позволяют интегрировать устройства разных брендов^[9]. Благодаря этому подходу многие недорогие электронные устройства, включая open-source решения^[10], становятся совместимыми с основным лабораторным оборудованием.

Некоторые стартапы, такие как Emerald Cloud Lab и Strateos, предоставляют услуги удалённого доступа к лабораториям и облачные лаборатории в коммерческих масштабах. Исследование 2017 года показало, что такие полностью интегрированные автоматизированные лаборатории способны повысить воспроизводимость и прозрачность биомедицинских экспериментов; при этом более девяти из десяти биомедицинских публикаций используют методы, доступные через данные сервисы.

Крупным препятствием для внедрения автоматизации в лабораториях была высокая стоимость. Многие лабораторные приборы очень дороги, что в ряде случаев оправдано за счёт их высокой технологичности и уникальных возможностей. Однако встречаются устройства, выполняющие относительно простые задачи, но при этом остающиеся дорогими. В частности, это касается ряда автоматизированных приспособлений, для которых подойдут более дешёвые аналоги, например простые робоманипуляторы,^[11][12][13] универсальные (open-source) электронные модули,^{[14][15][16][17]} Lego Mindstorms^[18], или 3D-принтеры.

До недавнего времени использование таких недорогих устройств в сочетании с лабораторным оборудованием считалось затруднительным. Однако было показано, что недорогие устройства могут полноценно заменять стандартные лабораторные машины.^[11][19][20] В будущем можно ожидать более широкого распространения такой практики в лабораториях.

Технологией, позволяющей интегрировать любые устройства независимо от производителя, являются скрипты — особенно автоматизация, основанная на управлении нажатием мыши и вводом с клавиатуры (например, с помощью AutoIt). Точное распределение кликов и вводимых знаков позволяет синхронизировать работу различных программных интерфейсов управляющих разными устройствами^[9][21].