في عصر التحديات العالمية المتزايدة في مجالات الصحة والطاقة، تعتمد مختبرات العلوم الحديثة في الغالب على العمل اليدوي، مما يحد من سرعة ودقة التجارب. بفضل التقدم في الذكاء الاصطناعي والروبوتات، أصبحت المختبرات الكيميائية وعلوم المواد تشهد تحولاً جذرياً، حيث يمكن للروبوتات إجراء التجارب بدقة عالية وأتمتة المهام المتكررة، مما يساهم في تسريع وتيرة البحث وتقليل المخاطر.
مراحل لتطوير أتمتة المختبرات
يعمل باحثون من جامعة نورث كارولاينا على دمج الروبوتات في المختبرات، حيث يتم استخدام روبوتات متحركة لتنفيذ المهام الروتينية في مختبر الكيمياء. ووفقاً لدراسة نُشرت في دورية «ساينس»، فإن الأتمتة تمر بخمس مراحل:
المرحلة الأولى: الروبوتات تساعد في المهام الفردية.
المرحلة الثانية: تنفيذ خطوات متتالية مع إشراف بشري.
المرحلة الثالثة: التجارب تتم بالكامل بواسطة الروبوتات مع تدخل بشري عند الحاجة.
المرحلة الرابعة: قدرة الروبوت على التعامل مع الظروف الطارئة بمرونة.
المرحلة الخامسة: العمل المستقل الكامل للروبوتات وأنظمة الذكاء الاصطناعي، مما يسمح بتشغيل المختبرات دون توقف.
فوائد الأتمتة في تسريع البحث العلمي
أكد الدكتور رون ألتيروفيتز من جامعة نورث كارولاينا أن الأتمتة تساهم في تصميم التجارب وتوليف المواد وتحليل النتائج بدقة أكبر. يمكن للروبوتات أيضاً نقل العينات، إجراء القياسات، وتحليل كميات كبيرة من بيانات التجارب، مما يساعد في اكتشاف أنماط جديدة قد تغيب عن البشر. وفقاً لشركة «يونايتد روبوتيكس غروب»، يمكن لأتمتة المختبرات الأساسية تقليل المعالجة اليدوية بنسبة تصل إلى 86%.
حجم العمل
كما كشفت «مايو كلينيك» أن الأتمتة زادت من حجم العمل اليومي 10 أضعاف في بعض المختبرات، مما يزيد الإنتاجية ويستوعب الطلب المتزايد في الأبحاث العلمية. وفي مجال الكيمياء المناعية، ساعدت الأتمتة في تخفيض زمن المعالجة والتكلفة لكل عينة، وهو ما يعتبر تحسناً ملحوظاً في مجالات دقيقة مثل علم الجينوم واكتشاف الأدوية.
رغم الفوائد، تتطلب الأتمتة تطوير مهارات جديدة في مجالات الروبوتات وعلوم البيانات، واستثمارات في البنية التحتية، ما يمثل تحدياً مالياً.
