Команда ученых во главе с доцентом Харукой Одзаки из Центра исследований искусственного интеллекта Университета Цукуба в сотрудничестве с доктором Коичи Такахаши из RIKEN использовала математические алгоритмы для оптимизации расписания автоматизированных лабораторных роботов биологии. Анализируя потребности чувствительных ко времени образцов, которые требуют исследования с использованием нескольких инструментов, исследователи смогли максимально увеличить количество экспериментов, которые могут быть выполнены в рамках ограничений по времени и лабораторным ресурсам. Эта работа может помочь в проектировании будущих автоматизированных биологических лабораторий и других рабочих мест.
В биологических лабораториях наблюдается рост автоматизации, потому что многие задачи, такие как пипетирование растворов или перемещение клеток с одного инструмента на другой, могут выполняться роботами. Контроль расписания этих машин для проведения большинства экспериментов осложняется тем фактом, что живые клетки и скоропортящиеся реагенты часто имеют свои особые временные ограничения. Предыдущие алгоритмы планирования не фокусировались на «временных ограничениях взаимными границами», когда между началом или концом операции с границей другой допускается ограниченное время. Эти типы ограничений часто встречаются в биологии, где, например, белок станет денатурированным или деградированным, если не обработать его сразу.
Теперь исследователи из Университета Цукубы разработали новую математическую структуру, которая учитывает эти временные ограничения , а также возможность конфликтов ресурсов, таких как ограниченная емкость инструмента. «Мы называем наш подход« S-LAB », что означает« планирование автоматизации лабораторий в биологии », чтобы подчеркнуть особые временные ограничения, встречающиеся в этих типах объектов», — говорит автор, доцент Одзаки.
Даже в эпоху многоцелевых роботов для выполнения даже простых биологических экспериментов требуется несколько различных типов лабораторных инструментов, таких как термоциклеры или испарители . Роботы должны быть запрограммированы так, чтобы перемещать образцы взад и вперед, чтобы клетки не подвергались воздействию элементов слишком долго. «Используя предложенный метод планирования, автоматизированные лаборатории могут повысить эффективность широкого спектра экспериментов в области наук о жизни», — говорит доцент Одзаки. Это исследование также может быть применено к другим производственным процессам, связанным со скоропортящимися материалами, которые нельзя оставлять без внимания до бесконечности.