Connect with us

Hi, what are you looking for?

ΕΛΛΑΔΑ

Τα εργαστήρια cloud και η εξ αποστάσεως έρευνα είναι το μέλλον της επιστήμης (long read)

Είναι 1 π.μ. στη Δυτική Ακτή της Αμερικής, αλλά το εργαστήριο Emerald Cloud Lab, νότια του Σαν Φρανσίσκο, είναι ακόμα απασχολημένο. Εκεί, περισσότερα από 100 είδη βιοεπιστημονικού εξοπλισμού υψηλών προδιαγραφών εκτελούν πειράματα για ερευνητές από όλο τον κόσμο, 24 ώρες το 24ωρο, επτά ημέρες την εβδομάδα.

Στα εργαστήρια Cloud- όπως ονομάζονται- οποιοσδήποτε, οπουδήποτε, μπορεί να διεξάγει πειράματα εξ αποστάσεως χρησιμοποιώντας μόνο το πρόγραμμα περιήγησης στο διαδίκτυο. Τα πειράματα προγραμματίζονται μέσω μιας συνδρομητικής διαδικτυακής διεπαφής. Το λογισμικό συντονίζει στη συνέχεια ρομπότ και αυτοματοποιημένα επιστημονικά όργανα για την εκτέλεση του πειράματος και την επεξεργασία των δεδομένων.

Ωστόσο, υπάρχουν ακόμη κάποια πράγματα που δεν μπορούν να κάνουν τα ρομπότ, όπως για παράδειγμα να σηκώνουν γιγαντιαία δοχεία για υγρά ή να ξετυλίγουν δείγματα που αποστέλλονται με το ταχυδρομείο. Επιπλέον, κάποια όργανα δεν μπορούν να αυτοματοποιηθούν. Για αυτό υπάρχει το ειδικό προσωπικό το οποίο είναι ως επί το πλείστον, πρώην υπάλληλοι της Amazon.

Νοτιότερα, στην περιοχή του κόλπου του Σαν Φρανσίσκο, υπάρχουν δύο ακόμη εργαστήρια cloud, τα οποία διαχειρίζεται η εταιρεία Strateos. Ράφια με αστραφτερά όργανα βιοεπιστήμης – επωαστήρες, φασματογράφοι μάζας, μηχανήματα PCR – βρίσκονται μέσα σε μεγάλα κουτιά. Η εγκατάσταση είναι αναμφισβήτητα ακόμη πιο φουτουριστική από ό,τι στο Emerald. Εκεί, τα αντιδραστήρια και τα δείγματα είναι τοποθετημένα πάνω σε υψηλής τεχνολογίας μαγνητικές μεταφορικές ταινίες και τοποθετούνται στη θέση τους από επιδέξιους ρομποτικούς βραχίονες.

Η αυτοματοποίηση στην επιστήμη δεν είναι κάτι καινούργιο, ειδικά σε τομείς όπως η μοριακή βιολογία, όπου μεγάλο μέρος της πειραματικής εργασίας περιλαμβάνει την επίπονη και επαναλαμβανόμενη μεταφορά μικροσκοπικών ποσοτήτων υγρού από το ένα φιαλίδιο στο άλλο. Η αναστάτωση που προκάλεσε η πανδημία ώθησε επίσης έναν αριθμό εξειδικευμένων εγκαταστάσεων να αναπτύξουν τρόπους για την εξ αποστάσεως λειτουργία του εξοπλισμού τους.

(Emerald Cloud)

Αλλά το Emerald και το Strateos είναι διαφορετικά – πρόκειται για τα πρώτα εργαστήρια στον κόσμο που θεωρητικά επιτρέπουν σε οποιονδήποτε με φορητό υπολογιστή και πιστωτική κάρτα να χρησιμοποιήσει τον εξοπλισμό που είναι διαθέσιμος σε μια ερευνητική εγκατάσταση παγκόσμιας κλάσης. Η ελκυστικότητα αυτής της προσέγγισης έγινε εμφανής κατά τη διάρκεια της πανδημίας, όταν πολλοί ερευνητές δεν μπορούσαν να επισκεφθούν αυτοπροσώπως τα εργαστήριά τους. Οι ιδρυτές των εργαστηρίων cloud λένε ότι αυτό είναι το μέλλον της επιστήμης.

Το πιο προφανές πλεονέκτημα είναι η παραγωγικότητα καθώς οι ερευνητές μπορούν να διεξάγουν πολλά πειράματα ταυτόχρονα και να τα προγραμματίζουν για να εκτελούνται κατά τη διάρκεια της νύχτας ή ενώ κάνουν άλλες εργασίες.

Δεν δαπανάται χρόνος για το στήσιμο και τη διάλυση του εξοπλισμού, τον καθαρισμό, τη συντήρηση και τη διόρθωση των οργάνων ή την αναπλήρωση των αποθεμάτων. Η Arctoris, ένα εργαστήριο ανακάλυψης φαρμάκων στη Βρετανία, λέει ότι η πλατφόρμα της έχει ολοκληρώσει έργα για φαρμακευτικές εταιρείες μέσα σε 24 ώρες.

Οι επιστήμονες του Πανεπιστημίου Carnegie Mellon του Πίτσμπουργκ εντυπωσιάστηκαν τόσο πολύ από τις δυνατότητες του Emerald Cloud Lab που ζήτησαν από την εταιρεία να κατασκευάσει ένα εργαστήριο μόνο για αυτούς. Καθώς η ετήσια συνδρομή σε ένα εργαστήριο cloud κοστίζει συχνά λιγότερο από την τιμή ενός μόνο εργαστηριακού εξοπλισμού υψηλής τεχνολογίας, η κοσμήτορας του Κολλεγίου Επιστημών του Carnegie Mellon, Rebecca Doerge, λέει ότι το μοντέλο θα μπορούσε να είναι μετασχηματιστικό.

«Δεν με ενδιαφέρει να αλλάξω απλώς την επιστήμη στο Carnegie Mellon. Με ενδιαφέρει να αλλάξω τη διαδικασία της επιστήμης παγκοσμίως», είπε για τη νέα εγκατάσταση στο Πίτσμπουργκ.

«Όλοι μας έχουμε συναδέλφους που ζουν και εργάζονται σε μέρη με ελλιπείς πόρους και οι οποίοι δεν μπορούν να δουλέψουν μόνο και μόνο επειδή δεν έχουν αρκετά χρήματα. Έτσι, η πρόσβαση σε ένα εργαστήριο cloud, αλλάζει τα δεδομένα».

Επιστήμονες όπως η Doerge πιστεύουν ότι η ακρίβεια των τηλεχειριζόμενων εργαστηρίων θα μπορούσε να βοηθήσει την «κρίση της αναπαραγωγιμότητας» της επιστήμης – την ανησυχητική αποκάλυψη ότι τα αποτελέσματα πλήθους δημοσιευμένων ερευνών δεν μπορούν να αναπαραχθούν όταν διαφορετικές ομάδες επιστημόνων ακολουθούν ακριβώς τις ίδιες μεθόδους.

(Tim Kaulen/Carnegie Mellon University)

Ωστόσο, ορισμένοι επιστήμονες εκφράζουν ανησυχίες σχετικά με την ποιότητα των δεδομένων που παράγονται σε εργαστήρια στα οποία δεν έχουν πατήσει ποτέ το πόδι τους. Άλλοι εμπειρογνώμονες πιστεύουν ότι η εύκολη πρόσβαση σε εξελιγμένα εργαστήρια αποτελεί δυνητική απειλή για τη βιοασφάλεια. Θεωρητικά, μικρές ομάδες ή ακόμη και άτομα χωρίς ερευνητική εμπειρία θα μπορούσαν να χρησιμοποιήσουν ένα εργαστήριο cloud για να εκτελέσουν πολύπλοκα βιολογικά πειράματα.

«Τα εργαστήρια λένε ότι συνεργάζονται μόνο με έμπιστους συνεργάτες, αλλά φυσικά είναι πολύ πρόθυμα να ανοίξουν την αγορά τους», δήλωσε η Δρ. Φίλιππα Λέντζος, ερευνήτρια βιοασφάλειας στο King’s College του Λονδίνου.

Τα εργαστήρια Cloud λένε ότι εξετάζουν όλα τα προγραμματισμένα πειράματα και διαθέτουν συστήματα για να επισημάνουν ή να απορρίψουν όσα φαίνονται παράνομα ή επικίνδυνα. Επιπλέον, υποστηρίζουν ότι η πλήρης ψηφιοποίηση όλων όσων συμβαίνουν στο εργαστήριο καθιστά στην πραγματικότητα ευκολότερη την καταγραφή και την παρακολούθηση των εργασιών που διεξάγονται σε ένα εργαστήριο.

Ο Paul Freemont, συνιδρυτής του Κέντρου Καινοτομίας και Γνώσης για τη Συνθετική Βιολογία στο Ηνωμένο Βασίλειο, έχει συμβάλει στην ανάπτυξη αρκετών εξαιρετικά αυτοματοποιημένων εργαστηρίων στη χώρα, συμπεριλαμβανομένης μιας ρομποτικής πλατφόρμας που ήταν σε θέση να διεξάγει περισσότερα από 1.000 τεστ κορονοϊού την ημέρα, στις αρχές της πανδημίας.

«Μου αρέσει η ιδέα και πιστεύω ότι αυτός είναι ο δρόμος που θα ακολουθήσει η επιστήμη. Θα μπορούσε να λειτουργήσει αν είχαμε όλα τα απαραίτητα πρωτόκολλα και τις ροές εργασίας που μπορεί να χρειαστεί ένας βιολόγος, αλλά νομίζω ότι αυτά δεν είναι προς το παρόν διαθέσιμα στο επίπεδο πολυπλοκότητας και λεπτομέρειας που απαιτείται», εξήγησε ο επιστήμονας.

Ο Freemont εξέφρασε επίσης την ανησυχία του ότι οι επιστήμονες δεν κατανοούν πραγματικά ή δεν ασχολούνται με το λογισμικό ή το υλικό που παράγει τα δεδομένα τους.

«Πρέπει η επόμενη γενιά επιστημόνων να μάθει πώς να κατασκευάζει μόνη της όλη αυτή την υποδομή και πώς να δουλεύει με αυτή- πρέπει σίγουρα να έχει κάποια πρακτική εμπειρία. Το ενδεχόμενο να μονοπωλήσουν την αγορά λίγα εργαστήρια ή κάποιες μεγάλες ιδιωτικές εταιρείες – δεν είναι πολύ υγιές».

Παρά τις ανησυχίες αυτές, η ζήτηση για την επιστήμη του cloud αυξάνεται. Η Emerald επεκτείνει τη χωρητικότητά της για να συμβαδίσει με τη ζήτηση, κυρίως από φαρμακευτικές εταιρείες και νεοσύστατες επιχειρήσεις βιοτεχνολογίας. Η Strateos συνεργάζεται με τον αμερικανικό ερευνητικό οργανισμό DARPA και παραχωρεί άδεια χρήσης του λογισμικού της, ώστε άλλα ιδρύματα να μπορούν να μετατρέψουν τις εγκαταστάσεις τους.

Στο μέλλον, τα εργαστήρια cloud μπορεί ακόμη και να αποφασίζουν τα ίδια ποια πειράματα θα κάνουν. Όπως απέδειξε πρόσφατα η πλατφόρμα DeepMind της Google, τα εργαλεία μηχανικής μάθησης μπορούν πλέον να αναλύουν δεδομένα δεκαετιών και να δίνουν απαντήσεις σε ερωτήματα που θα έπαιρναν πολλά χρόνια στους επιστήμονες να απαντήσουν με παραδοσιακή έρευνα. Οι φαρμακευτικές εταιρείες χρησιμοποιούν ολοένα και περισσότερο αυτά τα εργαλεία για την προσομοίωση μοριακών αλληλεπιδράσεων κατά την αναζήτηση νέων φαρμάκων. Τα δεδομένα που παράγονται μέσω των εργαστηρίων cloud – τα οποία μεταφράζουν τη βιολογία σε τεχνολογία πληροφοριών – θα κάνουν τα εργαλεία αυτά πιο ισχυρά. Ο συνδυασμός όλων αυτών των τεχνολογιών θα μπορούσε μια μέρα να οδηγήσει σε συστήματα που θα μπορούν να αναπτύσσουν θεωρίες και να τις ελέγχουν  χωρίς την ανθρώπινη συμβολή. Ήδη, ορισμένοι προηγμένοι χρήστες του Emerald Cloud Lab έχουν αναπτύξει αλγορίθμους που προσαρμόζουν τις παραμέτρους ή την κατεύθυνση του επόμενου πειράματος με βάση τη δική τους ανάλυση δεδομένων.

Αυτό σημαίνει ότι οι παραδοσιακοί ερευνητές θα βρεθούν μια μέρα χωρίς δουλειά; Είναι απίθανο – άλλωστε, πάντα θα χρειαζόμαστε ανθρώπους που θα δίνουν προτεραιότητα στα ερωτήματα που πρέπει να απαντηθούν και θα αναπτύσσουν νέους τρόπους για την επίλυσή τους.

ΠΗΓΗ: Guardian

 

ΔΙΑΒΑΣΤΕ ΕΠΙΣΗΣ

ΕΛΛΑΔΑ

Με την ηλεκτροκίνηση να ανεβαίνει συνεχώς η φόρτιση των ηλεκτρικών αυτοκινήτων είναι ένα θέμα που αναζητά τη λύση του και προβληματίζει αυτούς που έχουν...

ΕΛΛΑΔΑ

Θέση για τα κυρίαρχα ζητήματα της περιόδου, πήρε η Ιερά Σύνοδος της Ι­ε­ραρ­χίας της Εκ­κλη­σίας της Ελ­λά­δος, στην τελευταία συνεδρίασή της την Παρασκευή 7/10-2022....

ΕΛΛΑΔΑ

Συνεχίζονται σε πανελλαδική κλίμακα οι εξορμήσεις από τις Κινητές Ομάδες Υγείας (ΚΟΜΥ) του Εθνικού Οργανισμού Δημόσιας Υγείας (ΕΟΔΥ) με διενέργεια δωρεάν rapid test για όλους τους...

ΕΛΛΑΔΑ

Ο κυβερνήτης της Καλιφόρνιας, Γκάβιν Νιούσομ υπέργραψε νομοσχέδιο για τη σταδιακή κατάργηση των PFAS, (υπερφθοριωμένων αλκυλιωμένων ουσιών) πιο γνωστών ως «αιώνιων χημικών» που επικαλύπτουν...