Lab 4.0 – Megatendencias que definen el laboratorio del futuro

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17 de octubre de 2022

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Imagine el laboratorio analítico del futuro. ¿Cómo será el laboratorio? ¿Cuál será su flujo de trabajo? ¿Quién estará trabajando allí? Los laboratorios de todo el mundo están lidiando con estas preguntas y más, y están recurriendo a Lab 4.0 en busca de respuestas. ¿Qué es el laboratorio 4.0? Es el término que se utiliza actualmente para transmitir una visión de automatización inteligente de sistemas y digitalización de laboratorios y flujos de trabajo de laboratorio. Los gerentes de laboratorio expertos están trabajando para comprender cómo implementar las estrategias de Lab 4.0, sabiendo que es el camino a seguir para una mayor eficiencia, productividad, sostenibilidad y el poder de toma de decisiones que permiten los datos. Estas son algunas de las principales tendencias que revela la alta tecnología. laboratorios que miran hacia el Laboratorio 4.0. 1 globalización La innovación no tiene límites, y el Lab 4.0 tampoco. Gracias a la nueva tecnología, el laboratorio del futuro será un lugar de colaboración y conectividad, un lugar donde muchos científicos puedan trabajar juntos las 24 horas del día y en todo el mundo. Los límites entre los laboratorios y sus socios dejarán de existir. La informática basada en la nube y la tecnología inteligente facilitarán el acceso al talento y los recursos en cualquier lugar y lugar. Los expertos accederán a las redes globales para estudiar, analizar y sacar conclusiones más informadas. Procedimientos Estandarizados Muchos experimentos analíticos no pueden replicarse adecuadamente debido a un error humano. Los procedimientos estandarizados y eficientes pueden optimizar y automatizar los experimentos analíticos y muchas tareas cotidianas. Estos procedimientos pueden ayudar a crear datos fundamentales consistentes, trazar rutas más eficientes hacia la innovación y producir resultados confiables. Automatización Los laboratorios completamente automatizados pueden verse y funcionar de manera muy diferente al entorno de laboratorio actual. Los futuros laboratorios pueden presentar ensamblajes densos de equipos analíticos, lo que les permitirá ganar espacio y hacer un mejor uso de los recursos. Se habilitará una mayor automatización de los flujos de trabajo a través de robótica y algoritmos automatizados que pueden conectarse a instrumentos inteligentes de forma remota. Fuente: Laboratorio del Medio Siglo, SmithGroupJJR Robótica e Inteligencia Artificial La robótica puede redefinir por completo nuestra concepción del laboratorio, automatizando tareas que antes se hacían a mano, mientras que la inteligencia artificial evalúa automáticamente protocolos y resultados. La mayor automatización de los flujos de trabajo a través de la robótica permite algoritmos automatizados que pueden conectarse a instrumentos inteligentes de forma remota. Y los laboratorios que vinculan el análisis de datos basado en IA con la síntesis y validación robótica garantizan un entorno de trabajo en el que las máquinas se encargan de muchas de las funciones tradicionales de los investigadores. 2 Por ejemplo, IBM está trabajando actualmente en un sistema para aplicar programación en lenguaje natural a problemas de síntesis química predictiva. Philippe Schwaller, estudiante de doctorado en IBM que estudió predicción de reacciones en el laboratorio de Zúrich, dice que el componente de inteligencia artificial de RoboRXN digitaliza la química a través del lenguaje para promover el aprendizaje automático. “Nuestros modelos están entrenados en representaciones moleculares donde los átomos son como caracteres, las moléculas son como palabras y las reacciones químicas son como oraciones”, dice Schwaller. 3 Parece probable que algún día un modelo programado aprenda de una manera similar a como lo hacen los humanos. Información digital Las soluciones digitales se pueden utilizar para impulsar el análisis y aumentar la productividad. Los datos también se pueden usar para acelerar la adquisición, ahorrar costos y revolucionar el proceso desde el descubrimiento hasta la entrega. Acelerar el descubrimiento a menudo se reduce a mejorar los datos. Por ejemplo, un laboratorio de química ejecuta ciclos experimentales. En el ciclo, la IA modela el experimento y diseña un compuesto, el equipo robótico ejecuta la síntesis y la IA evalúa el resultado; los investigadores interpretan los datos y ajustan los modelos experimentales según sea necesario. Adaptado de Connor W. Coley/Will Ludwig/C&EN. Fuente: Connor Coley/Instituto de Tecnología de Massachusetts 4 Sustentabilidad Muchos laboratorios están trabajando para reducir las emisiones y confiar en la energía limpia, pero su alto consumo de energía y la generación de desechos plásticos dificultan la capacidad de alcanzar estos objetivos. La innovación es clave para resolver estos problemas. Según un artículo reciente publicado en Nature , «los científicos son cada vez más conscientes de la huella ambiental desproporcionada de su investigación… muchas instalaciones están intensificando, implementando mejores prácticas de gestión de residuos y buscando fuentes de energía más ecológicas». 6 Si bien las principales empresas farmacéuticas y de biotecnología están trabajando para reducir sus emisiones de gases de efecto invernadero, 5 es importante tener en cuenta que la transformación no sucederá necesariamente de la noche a la mañana. Este tipo de evolución es complejo y debe abordarse con cuidado. 7 Una mejor experiencia de usuario La fuerza laboral ha cambiado y también lo ha hecho la instrumentación que utilizan. El trabajador de laboratorio de hoy tiene una mayor familiaridad y facilidad con la tecnología inteligente. Los instrumentos inteligentes y las soluciones en la nube combinados pueden crear soluciones de monitoreo completas para el laboratorio. Los sensores de temperatura inteligentes permiten monitorear el interior de hornos, incubadoras, congeladores y más. La tecnología inteligente se puede utilizar para controlar la humedad, la presión del aire y la luz del laboratorio, y los sensores de equipos están disponibles en espectrómetros de masas y otros equipos valiosos. La tecnología inteligente permite a los usuarios conectarse sin cableado ni cables e integrarse con portátiles de laboratorio electrónicos y tabletas inteligentes. Al igual que cualquier otro negocio, los laboratorios sienten la presión de hacer más cosas con mayor rapidez, reduciendo costos, pero sin atajos. La tecnología puede desempeñar un papel transformador para ayudar a los laboratorios a cumplir y superar estos objetivos. La planificación del laboratorio del futuro lleva tiempo y se puede lograr mejor siguiendo los pasos a continuación. Seis pasos que los gerentes de laboratorio pueden tomar para iniciar la transformación de Lab 4.0 
  1. Identificar desafíos operativos a resolver
  • Mapee los flujos de trabajo y los cuellos de botella del laboratorio: considere los flujos de trabajo actuales y futuros.
  • Considere el alcance. ¿Es global o local? ¿Qué implica?
  1. Crear un caso de negocio
  • ¿Cuál es el criterio de éxito?
  • ¿Cuáles son los objetivos a largo plazo del laboratorio?
  • ¿Cuáles son los riesgos y cómo se pueden mitigar?
  1. Identificar las partes interesadas clave
  • Busque apoyo para proyectos y acuerdos.
  1. Compra de liderazgo
  • Demostrar un valor comercial probado.
  1. Investigue y seleccione soluciones
  • Defina la implementación a corto y largo plazo.
  • Descubre cómo integrar las tecnologías actuales.
  1. Describir cómo se pueden implementar los cambios
  • Crear cronogramas y planes de acción.
Suneet Chadha, VP/GM Applied & Food Segments en PerkinElmer, analiza la transformación a Lab 4.0
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