實驗室自動化中的人工智慧：Opentrons Flex 增強實驗協議

總部位於布魯克林的實驗室自動化公司Opentrons推出了其新款 Flex 機器人，旨在為生命科學家擴大使用先進實驗室自動化的管道。在最近的電子郵件訪談中，Opentrons 執行長 Jonathan Brennan-Badal 強調，Opentrons Flex 機器人旨在為生命科學家提供一個技術先進但經濟實惠的自動化平台。他指出，該機器人旨在執行各種實驗，包括由大型語言模型 (LLM)（如 ChatGPT）設計的實驗。

人工智慧產生的生命科學自動化協議

Brennan-Badal 解釋道：「毫不誇張地說，LLM 將徹底改變我們在生命科學領域設計自動化方案的方式。」Opentrons 與LLM 的兼容性使得「為科學文獻中每項有據可查的手動實驗以及每項市售的分子生物學試劑盒創建AI 生成的自動化方案」成為可能。他認為，這種能力將極大地影響生物實驗的速度和規模。

目前，由於研究人員努力優化樣本類型、DNA 產量和品質以及可重複性等變量，開發和改進單一核酸萃取方案可能需要大量時間，從幾週到幾個月不等。 「使用人工智慧可以大大改進這個過程，」Brennan-Badal 說。

Flex 設計旨在支援經濟高效的實驗室自動化

除了專注於人工智慧之外，Opentrons 還致力於透過強調經濟性和效率，在擁擠的實驗室自動化領域與 Labcyte、Tecan 和 Thermo Fisher Scientific 等知名公司爭奪一席之地。 Brennan-Badal 表示：「就整體支出而言，Flex 的成本約為其市場同類產品成本的十分之一。」他將成本降低歸功於該公司在製造流程和供應鏈管理中採用垂直整合。

Brennan-Badal 表示，Flex 機器人的設計目標是一天內就能安裝完成。該系統可以透過更換移液器和硬體模組在短時間內重新配置。他將這種模組化歸功於產品設計、設備上的顯示說明和支援自動校準的智慧感測器。

該公司還設計了 Flex，使其具有學習能力。 Brennan-Badal 解釋說，該機器人的開放應用程式介面 (API) 與「實驗設計」程式相容，包括 AI 驅動的代理，以支援未來 AI 整合的發展。

「對於軟體，我們有一個無程式碼協議設計器GUI、一個可供下載的經過驗證和社區提交的協議的開放存儲庫，以及一個記錄詳盡的Python API，適合那些想要最終控制其協議或將第三方設備或軟體與機器人整合的人，」Brennan-Badal 說。

實驗室自動化中的人工智慧：增強靈活性和實驗設計

激發人們對生成式 AI 平台興趣的因素之一是它們能夠使用多種語言進行編碼。 Brennan-Badal 指出，Flex 充分利用了這種能力。 「我們已經證明，包括ChatGPT 3.5 和4 在內的LLM 可以編寫和更正可執行Python 程式碼，以自動化Opentrons 機器人上的連續稀釋和分裝等實驗，並且我們開始獲得更複雜協議的良好數據，」他說。

「由Gabe Gomes 領導的卡內基梅隆大學的研究人員創建了一個AI 代理，該代理結合LLM 來設計化學合成實驗，然後使用這些實驗設計作為輸入來生成Python 代碼，從而成功地在Opentrons 機器人上自動執行反應，」Brennan-Badal 指出。這項研究在預印本《大型語言模型的新興自主科學研究能力》中被重點介紹。

Opentrons 開放且文檔齊全的 API 與此類程式相容。 Brennan-Badal 斷言：「LLM 可以在 Opentrons 的大量自動化和協議數據上進行訓練，以產生新的自動化實驗協議。」他指出，這種能力使其平台在 AI 框架內工作的能力面向未來。

開源哲學

開源技術是 Flex 機器人設計的核心要素，這可能對科學界產生影響。 Brennan-Badal 表示，開源方法可以透過實現平台開發和整合以及促進協議和知識共享來支援科學家。

Flex 機器人的開源精神對科學界具有重大意義。 Brennan-Badal 認為：「開源從兩個基本方面支持科學家。它解放了科學家去做新的事情，包括在平台上構建和與其他硬體和軟體整合。它促進了協議和知識的共享，讓世界各地的科學家能夠重複彼此的工作。

Brennan-Badal 也強調了 Opentrons 在疫情初期發揮的作用，並指出其自動化能力如何簡化了實驗室工作流程。他強調了 OT-2 模型在 Opentrons 位於紐約市的疫情應對實驗室中的應用，該模型為 COVID 樣本處理做出了貢獻。

人工智慧和實驗室自動化助力生命科學的未來

展望未來，人工智慧（尤其是大型語言模型 (LLM)）與實驗室自動化的結合可能會對生命科學的未來產生影響。 Brennan-Badal 認為，Opentrons 與 LLM 的兼容性以及 AI 生成的自動化協議的開發可能會影響生物實驗的速度和規模。