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這一次,對於“亞當和夏娃”來說,知識不是禁忌——而是他們的使命。 隨著技術的進步,科學家們在實驗室中與計算機和機器人一起工作,已經能夠呈指數級增長地生成大量資料。 考慮到他們缺乏將海量原始資訊轉化為結果的人力,研究人員正在程式設計他們的機械實驗室助手,以分擔更多工作量。 其中一個典型的例子是“亞當”,這是一個自主的迷你實驗室,它使用計算機、機器人技術和實驗室裝置來進行科學實驗,自動生成假設來解釋結果資料,測試這些假設,然後解釋結果。
威爾士阿伯ystwyth大學和英國劍橋大學的研究人員今天在《科學》雜誌上報告說,他們設計了亞當——長16.4英尺(5米),高和寬9.8英尺(3米)——以執行基本的生物學實驗,並儘量減少人為干預。 他們透過講述機器人如何執行其一項任務來描述其運作方式,在本例中,是為了更多地瞭解麵包酵母 釀酒酵母的遺傳構成,這是一種科學家用來模擬更復雜生命系統的生物。
使用人工智慧,亞當假設麵包酵母中的某些基因編碼特定的酶,這些酶催化生化反應。 該機器人設計了實驗來測試這些假設,進行了實驗,並解釋了結果。 阿伯ystwyth計算機科學教授、主要研究作者羅斯·金說,由於生物有機體非常複雜,生物實驗的細節必須非常詳細地記錄下來,以便可以忠實地重現這些實驗,即使這種記錄很繁瑣。“使用計算機,所有的結果、結論和結構都用邏輯表達,”他說,“其他研究人員可以統一理解這一點。”
研究人員對亞當進行程式設計,以製備冷凍酵母菌株的樣品;培養它們以促進生長(亞當使用光學感測器監測生長);將樣品放入離心機中以分離出酵母;將酵母與某些營養物質混合並再次培養;然後隨著時間的推移監測培養皿。 亞當透過使用機械臂在自動化實驗室(大小如一個小房間)的工作空間之間傳遞樣品來完成這項工作。 金說,雖然亞當最初確實需要一些設定,但一旦開始,“就沒有真正來自人類的智力輸入”。
亞當專案由威爾士政府以及英國生物技術和生物科學研究委員會 (BBSRC) 資助,BBSRC是生命科學研究的資助機構。(實驗室的建造成本為100萬美元,不包括維持其執行的成本。) BBSRC研究主任、實驗生物學家珍妮特·艾倫說,亞當幫助從實驗室實驗中消除了許多繁瑣的工作,這使科學家能夠花費更多時間分析他們的研究結果。 BBSRC自1999年以來一直資助該專案,迄今已貢獻超過130萬美元。“當機器人首次進入實驗室時,人們對建立龐大的資料集感到興奮,但你也必須能夠處理所有這些資料,”她說。“亞當是將實驗科學(在實驗室中)與計算科學相結合的一種方式”,計算科學可以處理數字並將原始資料轉化為科學知識。
金和他的同事設計亞當來執行基本的生物學研究,但他們希望他們的下一個自動化實驗室夏娃將幫助科學家尋找新藥來對抗瘧疾和血吸蟲病等疾病,血吸蟲病是由熱帶地區的一種寄生蟲引起的感染。 金預計夏娃將於7月投入執行,它的大小與亞當大致相同,建造成本也大致相同。 金說,“夏娃試圖確定最佳的研究化合物,而不是隨機測試化合物。” (自2008年5月開始以來,BBSRC已向夏娃專案貢獻了近150萬美元。)
未來,亞當和夏娃將協同工作,不是在伊甸園,而是在實驗室裡,亞當為夏娃準備化驗,供其用於尋找有希望的新化合物和候選藥物。