Framtidens labb, skriver Michael P. Conroy, är inte en enskild plats. Framtidens labb utgörs av globala nätverk av uppkopplade robotiserade laboratorier, instrument och databaser, som delar data med varandra genom effektiva datahanteringssystem.

De nyckelkomponenter som bygger upp framtidens labb är därför inte arbetsbänkar och dragskåp utan ”data, datahanteringssystem, och kunniga forskningsteam”.

Smarta Labb är begrepp som kommit stort på agendan på senare år. Varför ligger forskningslabben 10 år efter hem- och konsumentelektroniken när det kommer till dataintegration? Labben är fulla av instrument och processer som inte kommunicerar med varandra, som saknar gemensamma gränssnitt för utbyte av data. Resultat som måste noteras, ibland med penna och papper, eller kopieras från ett system till ett annat med USB-sticka.

Tänk på framtidens labb som om det vore en smartphone. Vad är det som gjort att de smarta telefonerna tagit över inte bara telefoni, film och uppkoppling, utan också som ledande plattformar för dataintegration och datavisualisering? Det är tack vare deras öppna informationsarkitektur. Telefonen är en multifunktionell maskin med sensorer av olika slag (positionering, ljus, ljud, bild, fingeravtryck, rörelse, hastighet, riktning, användning mm) som ständigt läser av världen, samlar in mätningar och observationer. En smartphone genererar i varje ögonblick ett enormt inflöde av sensorisk data som blir användbar och tillgänglig för användning i appar utvecklade av tredje part, data som även skickas och lagras i databaser i molnet där den i sin aggregerade form blir till statistik och big data.

I ett smart labb är alla instrument och processer på samma vis allihop uppkopplade till ett och samma nätverk. Insamlad data samlas på en central integrationsserver där den automatiskt förses med lager av metadata (information om informationen) och blir till strukturerad data. Påklädd med metadata, strukturerad och åtkomlig via nätverken är informationen sedan tillgänglig för alla former av nu kända och ännu okända analyser och experiment, både internt inom en forskargrupp, men också för andra forskargrupper och andra labb på andra institutioner.

Det smarta laboratoriet är därmed i ökande grad en icke-plats som finns överallt. Det är en digitaliserad tjänst. Laboratoriet svävar i molnet.

Vijay Pande, professor i Kemi, Datavetenskap och strukturell Biologi vid Stanford, benämner denna utveckling som framväxten av ”Cloud Bio”:

”I think we’re seeing a transformation right now, sort of like an Industrial Revolution for biology. If you look at how the state-of-the-art in biology has always been done, it reminds me of something almost pre-Industrial Revolution. It’s rows and rows of people working with their hands at benches, and in an apprenticeship-like way under a master biologist (often a professor).”

I Vijay Pandes beskrivning av ”molnbiologi” eller ”biologi i molnet” ligger inte bara datahantering utan också experimentstyrning – och därmed helt nya möjligheter till att få experiment 100% reproducerbarhet och tillförlitlighet:

”So what happens in cloud biology is not purely the computational part, but the fact that computation is driving robots who can do the experiment. At one of the more exciting companies I’ve seen in this space, when you want to do an experiment, you literally write a computer program. When we say that biology is becoming a software problem, in this case it’s quite literally the case. If you or anyone else wants to reproduce the experiment, you just have to get a copy of the program and rerun it.”

Potentialen med smarta labb och molnbiologi är att befria forskningen från de tidsödande och repetitiva momenten – inklusive den manuella dokumentationen – och istället frigöra tiden till analys, formulering av nya hypoteser, utveckling av nya algoritmer och planering för fler experiment.

I de smarta labbens värld kan processerna i labben fjärrövervakas och fjärrstyras i ökande grad – med tiden till 100%. Automatiserade och robotiserade processer tar hand om en allt större del av experimenten. Smarta schemaläggningsprogram planerar in ett optimalt utnyttjande utan väntetider. På sikt kan behovet av att vara fysiskt nära labbet krympa undan än mer och platsen för de fysiska experimenten kan ligga i en optimerad industrilokal på andra sidan staden, eller på andra sidan jorden. Det viktiga blir inte att ha tillgång till det bästa egna labbet, det viktiga är att ha tillgång till nätverket av uppkopplade labb. Det avgörande blir istället att förmå att tillgodogöra sig, integrera, visualisera och bearbeta tillgänglig data.


Emerald Cloud Labs lokaler i Kalifornien. Detta är ett robotiserat labb ”i molnet”, som kan fjärrstyras av kunder på andra sidan jorden via mjukvara och programkod: ”Housed in a former post office processing facility, robotic pipetting arms and automated protocols are busy doing whatever is ordered. The labs are bright and clean. Just a few “orchestrators” (lab techs) moved through their paces with rolling carts, lab coats, and bar code readers. Every reagent is tracked. Robotic arms move exactingly in climate controlled boxes. “Sensornet”—the lab’s sensor system—records temperature, humidity, light levels, pressure readings, CO2 saturation, liquid levels, pH, and other environmental inputs. Every data point is recorded, and ECL customers have access to all of it.”

Detta är den väg utvecklingen tagit inom andra områden: mjukvara och data äter allt, uppkoppling och dataintegration blir de avgörande framgångsfaktorerna. Så det är naturligt att den även kommer till den idag alltmer datadrivna forskningen inom livsvetenskap.

Om den livsvetenskapliga forskningen följer ungefär samma väg som utvecklingen tagit inom mjukvaruindustrin under de senaste decennierna så kommer historiskt definierade entiteter som labb, forskargrupper, institutioner och företag att luckras upp alltmer och övergå till att samverka globalt i öppna gränssnitt. De forskare som är bäst på att dela med sig av sin data, att använda andras data och bygga algoritmer och program kring datan, kommer att nå bäst resultat i den molnbaserade biologins tidsålder.

Och labbet? Det når du direkt via din laptop. Var det egentligen befinner sig, har du bara en vag uppfattning om. I Kina? I Madrid? Eller i Mölndal? Det spelar mindre roll.


En del av de verktyg som finns tillgängliga som molnbaserad tjänst via Emerald Cloud Labs , se allt här.