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哪怕是十年，亦或是五十年后，重新來(lái)回顧智慧實(shí)驗室產(chǎn)業(yè)的發(fā)展歷程，2021年無(wú)疑都是一個(gè)重要的坐標，而2022年將成為一個(gè)新的起點(diǎn)。 　　

這是在于，隨著(zhù)生物科技的發(fā)展、新冠疫情的常態(tài)化，市場(chǎng)對藥物研發(fā)、生物實(shí)驗和檢測相關(guān)的需求猛增，智慧實(shí)驗室也開(kāi)始顯露鋒芒。賽道風(fēng)起，眾多的實(shí)驗室創(chuàng )業(yè)項目聚焦在鎂光燈下。 　　

最為出名的莫過(guò)于為科學(xué)家和藥物研發(fā)組織開(kāi)發(fā)軟件工具的Benchling，相繼在2021年完成累計3億美元的E、F輪融資，從8.5億美元估值的公司直接躍升為61億美元的醫療獨角獸。將目光移至國內，據動(dòng)脈網(wǎng)的不完全統計，2021年是智慧實(shí)驗室的活躍期，共發(fā)生8起融資事件，融資金額超過(guò)10億元，遠超以往總和。 　　
正在醞釀的市場(chǎng)背后，是我國智慧實(shí)驗室產(chǎn)業(yè)基礎建設的厚積薄發(fā)，是科研工作者的需求迭代，也是新供應鏈、新技術(shù)能力的升級。動(dòng)脈網(wǎng)大致將智慧實(shí)驗室劃分為數字化實(shí)驗室和自動(dòng)化實(shí)驗室，并將分別進(jìn)行盤(pán)點(diǎn)分析，此篇為數字化實(shí)驗室細分領(lǐng)域的分享，希望與讀者共同探討國內外實(shí)驗室支持工具的發(fā)展情況，陪伴行業(yè)成長(cháng)。 　　

實(shí)驗室里的萬(wàn)億生意 　　

根據全球咨詢(xún)公司Gartner的說(shuō)法，數字化實(shí)驗室是一種利用數字技術(shù)改變實(shí)驗室運營(yíng)方式、優(yōu)化業(yè)務(wù)模式并最終提供新收入和創(chuàng )造價(jià)值機會(huì )的實(shí)驗室，減少科學(xué)家的非科研工作時(shí)間，減輕科學(xué)家工作負擔。 　　

得益于充分的經(jīng)濟環(huán)境，國外擁有更多的資源和條件去探索數字化實(shí)驗室的發(fā)展路徑，比如安捷倫、賽默飛、羅氏、雅培、貝克曼和西門(mén)子等藥械巨頭基于自身數十年甚至上百年的經(jīng)驗積淀，都已經(jīng)形成了完成的數字化實(shí)驗室布局。 　　

釋普科技CEO李康表示，國外數字化實(shí)驗室經(jīng)歷了三個(gè)發(fā)展階段。 　　

第一，起始階段，企業(yè)通過(guò)提供儀器設備和耗材來(lái)幫助科學(xué)家高效、便利和精準實(shí)驗; 第二，當設備和耗材供應無(wú)法解決越來(lái)越復雜的科研需求時(shí)，廠(chǎng)商推出專(zhuān)業(yè)駐場(chǎng)服務(wù)，幫助科學(xué)家完成實(shí)驗室內的非實(shí)驗工作，如賽默飛世爾科技的企業(yè)服務(wù)團隊，能為科研實(shí)驗室提供設備維護、供應鏈管理、實(shí)驗室運營(yíng)支撐等定制化綜合服務(wù); 　　

第三，基于人力服務(wù)模式，廠(chǎng)商開(kāi)始嘗試利用信息化工具來(lái)處理科研數據，進(jìn)一步解放科學(xué)家，提高實(shí)驗室整體效率。如提供ELN服務(wù)的Benchling、從實(shí)驗室運營(yíng)和業(yè)務(wù)角度切入市場(chǎng)的science exchange、專(zhuān)注庫存管理和供應鏈的QUARTZY等。 　　

2016年前后，巨頭們動(dòng)作頻頻，并一度將觸角延伸到了中國。 　　

2016年，賽默飛在中國江西舉辦了首屆賽默飛實(shí)驗室數字信息化解決方案用戶(hù)會(huì )，并發(fā)布了彼時(shí)最新的實(shí)驗室數字信息化產(chǎn)品變色龍增強版Chromeleon XTR數據管理系統;羅氏診斷產(chǎn)品(蘇州)有限公司成立，成為羅氏診斷全球運營(yíng)網(wǎng)絡(luò )在亞太地區建立的首個(gè)生產(chǎn)基地和研發(fā)中心;西門(mén)子醫療宣布亞太區首個(gè)診斷試劑工廠(chǎng)落戶(hù)上海;雅培中國研發(fā)中心正式啟用。 　　

行業(yè)巨頭的動(dòng)向總是頗具風(fēng)向標意味，國內的創(chuàng )新者也開(kāi)始追隨探索。據觀(guān)察，國內很多智慧實(shí)驗室領(lǐng)域的創(chuàng )新企業(yè)皆是在這一階段成立的。 　　

而從宏觀(guān)角度來(lái)看，彼時(shí)，“互聯(lián)網(wǎng)+”概念、”在適度擴大總需求的同時(shí)，著(zhù)力加強供給側結構性改革“新改革目標的出現，也讓制造業(yè)進(jìn)入大洗牌階段，各行業(yè)開(kāi)始察覺(jué)到了“供求關(guān)系”的變化，企業(yè)家們需要在技術(shù)上實(shí)現創(chuàng )新，實(shí)現由量到質(zhì)的突圍，行業(yè)也開(kāi)始從規模向效率轉變，數字化技術(shù)迎來(lái)用武之地。 　　

實(shí)驗室數量的增加也為實(shí)驗室支持工具產(chǎn)業(yè)帶來(lái)利好。根據智研咨詢(xún)發(fā)布的《2021-2027年中國檢驗機構產(chǎn)業(yè)競爭現狀及投資方向研究報告》數據，2015年，由中國合格評定國家認可委員會(huì )(CNAS)認可的各類(lèi)認證機構、實(shí)驗室及檢驗機構數量為7592家，2020年這一數字已增至12381家。這還不包括極大數量的企業(yè)實(shí)驗室等。 　　

2022年1月1日，新修訂通過(guò)的《科學(xué)技術(shù)進(jìn)步法》正式實(shí)施。其中，國家實(shí)驗室首次作為國家戰略科技力量的重要組成部分被提到，且居于第一位。據青塔網(wǎng)統計，截至2022年4月，全國各地已有近百家“省實(shí)驗室”正式揭牌或啟動(dòng)籌建。一片全新的藍海，正在悄然蕩開(kāi)漣漪。 直面實(shí)驗室的安全、合規和效率問(wèn)題 　　

在同一個(gè)行業(yè)中，挑戰是具有普適性的。在安捷倫于2020年舉辦的一場(chǎng)活動(dòng)[1]上，安捷倫大中華區企業(yè)級服務(wù)銷(xiāo)售總監王麗菊認為實(shí)驗室場(chǎng)景下具有以下幾項挑戰：首先是實(shí)驗室管理合規的風(fēng)險;其次，實(shí)驗室人員工作的穩定性和發(fā)展路徑;最后也最重要的是提高實(shí)驗室的效率。 　　

安捷倫大中華區銷(xiāo)售拓展團隊總監朱穎新則針對不同行業(yè)類(lèi)型的客戶(hù)細化了這些挑戰的區別：對于科研實(shí)驗室客戶(hù)，最大挑戰是如何實(shí)現獨特性的研究型成果;對企業(yè)實(shí)驗室而言，挑戰來(lái)源于如何在提高實(shí)驗室效率的同時(shí)控制好成本;政府實(shí)驗室則更加側重于穩定可靠、滿(mǎn)足法規要求;第三方實(shí)驗室則更加特殊，面臨著(zhù)資本快速流動(dòng)，效率提升，以及是否有靈活的業(yè)務(wù)運行方式的挑戰。 　　

據李康介紹，他對全球TOP10的生物醫藥企業(yè)在中國的研發(fā)中心實(shí)驗室負責人調研后得知，當前科學(xué)家平均每天花在手工記錄和統計上的時(shí)間超過(guò)2小時(shí)，8小時(shí)工作制里25%的時(shí)間被耗在紙質(zhì)手工記錄上。 　　

李康表示，實(shí)驗室場(chǎng)景下有非常嚴格的合規要求，對數據的完整性、可追溯性都有非常多的規范要求，如記錄留痕、簽名、審計追蹤和歸檔備份等。而數字化技術(shù)最終要解決的，便是保障安全、合規的同時(shí)，提高實(shí)驗效率。 　　

斑馬魚(yú)數字智能創(chuàng )始人賈樹(shù)新認為，實(shí)驗室數字化要解決的核心問(wèn)題是“數據”的處理，數據的可導出性、完整性和可追溯性是科研用戶(hù)普遍關(guān)心的問(wèn)題，對數據價(jià)值的充分挖掘可以更根本地提升實(shí)驗室效率。但目前，實(shí)驗室數據的使用面臨三個(gè)問(wèn)題：數據分散且未數字化，無(wú)法有效獲取;數據非結構化無(wú)標注，無(wú)法有效使用;數據所有權復雜，無(wú)法有效共享。 　　

此外，實(shí)驗室還有項目協(xié)同、樣品管理和工具的使用等其他難題，這些都關(guān)系到數據能否很好的形成閉環(huán)，而數字化工具的使用不可避免得會(huì )帶來(lái)實(shí)驗室工作習慣的改變，這些都會(huì )成為數字化進(jìn)程中不可忽視的因素。 　　

數字化技術(shù)解放了科學(xué)家雙手 　　

在傳統的實(shí)驗室場(chǎng)景中，科研人員普遍使用紙質(zhì)筆記本和對照表來(lái)跟蹤記錄實(shí)驗數據和結果。但是，紙質(zhì)系統的數據不容易共享、搜索和標準化，會(huì )影響實(shí)驗的完整性和準確性。 　　

隨著(zhù)數字技術(shù)的出現和發(fā)展，紙質(zhì)系統正在被數字化系統取代，借助數字化實(shí)驗室信息系統和連接設備，科學(xué)家可以更加清晰地看到數據之間的關(guān)聯(lián)性，從而基于對數據的分析更準確有效地做出決策，取得研究成果。 　　

此外，數字化技術(shù)使實(shí)驗室能夠使用正確的技能、工具和流程來(lái)預防、報告、管理和響應數據泄露，可以實(shí)現數據交換、共享和安全的保障，以及提高實(shí)驗室資源、試劑、耗材、實(shí)驗室用品和資產(chǎn)利用的效率。 　　

總體而言，實(shí)驗室數字化改進(jìn)了數據管理的方式，簡(jiǎn)化了工作流程并使研發(fā)更加高效 。除此之外，機器學(xué)習和AI的迅速進(jìn)步也在持續推動(dòng)實(shí)驗室數字化的進(jìn)程，而隨著(zhù)實(shí)驗室的數字化場(chǎng)景的不斷豐富，研究環(huán)境的數據也將成為每個(gè)實(shí)驗室不可或缺的一部分。       哪件工具更趁手，ELN還是LIMS?       

20世紀60年代，美國一些高等院校、研究所和化學(xué)公司開(kāi)始研究和使用計算機和局域網(wǎng)絡(luò )系統處理實(shí)驗室數據，LIMS(Laboratory Information Management System )開(kāi)始誕生，成為管理實(shí)驗室生成的結構化信息、搜索特定測試結果或收集樣本和研究信息的出色工具。 　　

進(jìn)入新世紀后，我國的IT公司和實(shí)驗室陸續開(kāi)發(fā)和實(shí)施LIMS，從化學(xué)領(lǐng)域開(kāi)始擴展到食品安全、藥品檢測、疫控、疾控和第三方檢測等各個(gè)領(lǐng)域。 　　

但是，藥物發(fā)現和早期開(kāi)發(fā)中記錄的大部分信息通常是非結構化的，例如文檔、筆記本頁(yè)面、序列、分子模型、光譜和圖像。這些數據集通常不適合結構化的LIMS數據庫。此外，許多 LIMS 的管理工作流程功能通常過(guò)于僵化，不適用一些專(zhuān)注早期發(fā)現的研究機構。 　　

基于保護、保存和共享研發(fā)知識的需求，電子實(shí)驗室筆記本 (Electronic Laboratory Notebook，以下簡(jiǎn)稱(chēng)ELN)應運而生。 　　

ELN作為紙質(zhì)實(shí)驗室筆記本的替代品而生，但功能不止于此，還包含復雜的工作流程支持、網(wǎng)絡(luò )服務(wù)、數字和電子簽名、分析和報告能力。這些功能的實(shí)現都是為了提高實(shí)驗室效率，同時(shí)也提高了機構知識的杠桿作用，而且還加強了對知識產(chǎn)權 (IP) 的保護。 

基于管理底層電子記錄的技術(shù)，ELN 可以提供紙質(zhì)記錄無(wú)法提供的訪(fǎng)問(wèn)安全性、版本控制、記錄身份驗證和自動(dòng)時(shí)間戳。ELN 提供了用于支持專(zhuān)利和保護知識產(chǎn)權的數據和信息的最終存儲庫，并補充了 LIMS 在研發(fā)中的傳統用途。 　　

雖然 ELN 和 LIMS 之間仍然存在主要重疊領(lǐng)域，但總的來(lái)說(shuō)，差異可以概括為 LIMS 更適合管理結構化信息，而 ELN 在處理更靈活分散的非結構化信息時(shí)更勝一籌?？梢哉f(shuō)，ELN、LIMS、SDMS、企業(yè)內容管理 (ECM) 或任何其他技術(shù)類(lèi)別，并不是解決實(shí)驗室中所有數據管理挑戰的唯一最優(yōu)的解決方案。根據實(shí)驗室的具體情況和工作特點(diǎn)，每項技術(shù)都有相應的用武之地。 　　

在國內，賽印信息、百奧利盟、斑馬魚(yú)、鷹谷信息、明度智慧、青軟青之軟件等企業(yè)專(zhuān)注或包含了ELN業(yè)務(wù)。 　　

于2022年3月完成天使輪融資的斑馬魚(yú)聚焦打造生命科學(xué)研發(fā)數據平臺，已完成產(chǎn)品易覽筆記的搭建，具備項目管理、實(shí)驗記錄、注冊中心及庫存等主體模塊，可以覆蓋生物實(shí)驗室絕大多數使用場(chǎng)景，底層數據互聯(lián)打通，可以讓用戶(hù)很好的在系統中完成數據管理的閉環(huán)。系統的每個(gè)模塊具有多種交互方式，并允許用戶(hù)根據各自需求進(jìn)行配置，友好靈活，可以適應各類(lèi)研發(fā)項目的需求。       

AI，工具還是助手?       

實(shí)驗室數字化系統還可以通過(guò)機器學(xué)習和人工智能技術(shù)簡(jiǎn)化實(shí)驗程序，提高實(shí)驗準確性，將實(shí)驗室場(chǎng)景中的工具與研究人員鏈接起來(lái)，創(chuàng )造一個(gè)智能、高效的研究環(huán)境。隨著(zhù)實(shí)驗室數字化系統取代了部分重復的工作，研究人員得以將時(shí)間和精力投入到核心研究工作中。 　　

通過(guò)訪(fǎng)問(wèn)大型數據集、科學(xué)文本、圖像和視頻，AI或能實(shí)現對比研究，讓科學(xué)家更容易建立假設和設計實(shí)驗方案或后續研究，科學(xué)家們將能夠利用AI優(yōu)勢來(lái)簡(jiǎn)化他們的工作流程并加快研究進(jìn)度。 　　

2022年2月19日，安捷倫收購了由Virtual Control開(kāi)發(fā)的先進(jìn)AI技術(shù)ACIES。ACIES 自動(dòng)化了氣相色譜/質(zhì)譜數據分析的勞動(dòng)密集型任務(wù)，提高了從采樣到報告的實(shí)驗室工作流程效率。 　　

安捷倫將把這項技術(shù)集成到其用于液相色譜/質(zhì)譜 (LC/MS) 以及氣相色譜和 MS (GS/MS)儀器的 MassHunter 軟件包中，以提高該公司在全球服務(wù)的高通量實(shí)驗室的生產(chǎn)力、效率和準確性。 　　

Virtual Control 是一家人工智能和機器學(xué)習軟件開(kāi)發(fā)商，可在實(shí)驗室測試中創(chuàng )建創(chuàng )新的分析解決方案。通過(guò)此次收購，安捷倫獲得了與 ACIES 相關(guān)的知識產(chǎn)權和其他資產(chǎn)。作為交易的一部分，ACIES 團隊的核心成員也成為了安捷倫的員工。 　　

此次收購是安捷倫為提高實(shí)驗室生產(chǎn)力而對數字技術(shù)的最新投資。它以公司現有的投資和創(chuàng )新為基礎，通過(guò)新技術(shù)、更好的儀器和數據集成以及更高效的實(shí)驗室工作流程來(lái)推進(jìn)分析實(shí)驗室并轉變其能力。       

物聯(lián)網(wǎng)，聯(lián)接的僅僅是物么?       

物聯(lián)網(wǎng)的應用，能夠實(shí)時(shí)監測實(shí)驗室資產(chǎn)、設備、數據平臺和實(shí)驗室環(huán)境控制，對實(shí)驗室資產(chǎn)使用和庫存進(jìn)行實(shí)時(shí)洞察。物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗室可由研究人員從外部控制，與云、本地服務(wù)器設備連接，隨時(shí)隨地訪(fǎng)問(wèn)。此外，通過(guò)傳感器將實(shí)驗設備與后臺系統連接，科學(xué)家們可以更加高效實(shí)驗，降低人員操作失誤的風(fēng)險。 　　

物聯(lián)網(wǎng)還可以將實(shí)驗室設備集成到一個(gè)集成的工作流程中，從而自動(dòng)捕獲工作的完整上下游流程和數據，再次降低成本和浪費，并允許以后重復使用數據。 　　

同時(shí)，物聯(lián)網(wǎng)平臺可以拓展到多個(gè)實(shí)驗室，實(shí)現遠程實(shí)驗、數據收集并上傳到云端以進(jìn)行協(xié)作和高級分享，保證實(shí)驗室始終處于安全合規、高效運行的狀態(tài)中。國內的釋普科技、邊無(wú)際、勢灣科技等企業(yè)便是以物聯(lián)網(wǎng)切入到了數字化實(shí)驗室領(lǐng)域。 　　

釋普科技創(chuàng )始人兼CEO李康在參加動(dòng)脈網(wǎng)“智慧實(shí)驗室”系列活動(dòng)中介紹，釋普科技專(zhuān)注于實(shí)驗室領(lǐng)域，利用AloT、物聯(lián)數智平臺以及人工智能技術(shù)，為客戶(hù)構建實(shí)驗室數智化整體解決方案——實(shí)驗室數智化管理平臺“實(shí)驗?！?，幫助客戶(hù)在人、機、料、法、環(huán)五大環(huán)節，實(shí)現自動(dòng)化、智能化管理，全面提升運營(yíng)效率。 　　

創(chuàng )新的本質(zhì)是創(chuàng )造價(jià)值，任何創(chuàng )新的落腳點(diǎn)都是人的需求?？萍贾皇鞘侄味悄康?，只有“人性+科技”，才能打造出以人為本的好服務(wù)。這個(gè)過(guò)程無(wú)疑會(huì )很困難。但做正確的事情，不就應該很難嗎?畢竟難行道也是易行道。