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Jun 07, 2023

Automatisch für die Menschen

Uns wird oft gesagt, dass Automatisierung, KI, Robotik und andere Industrie-4.0-Technologien langweilige, sich wiederholende Aufgaben mit geringem Wert übernehmen und qualifizierten Experten die Möglichkeit geben, das zu tun, was sie am besten können. Noch

Uns wird oft gesagt, dass Automatisierung, KI, Robotik und andere Industrie-4.0-Technologien langweilige, sich wiederholende Aufgaben mit geringem Wert übernehmen und qualifizierten Experten die Möglichkeit geben, das zu tun, was sie am besten können. Dennoch gab es in den letzten Monaten unzählige Beispiele dafür, dass die Technologie genau das Gegenteil bewirkte: Sie übernahm kreative Rollen und verwandelte menschliche Arbeiter in unterstützende Mitarbeiter, die Knöpfe drücken.

Ein Bereich, in dem das Versprechen der Automatisierung jedoch erfüllt wird, ist die grundlegende Laborarbeit in den Biowissenschaften und im Gesundheitswesen. In diesen wichtigen Forschungszentren in Bereichen wie Genomik, Krebsvorsorge und Arzneimittelentwicklung verbringen hochqualifizierte, promovierte Mitarbeiter Stunden damit, Proben manuell mit Pipetten in Reagenzgläser zu füllen. Tag ein Tag aus.

Dies ist lebenswichtige Präzisionsarbeit – das Fundament des Testens –, aber auch langweilig, eintönig, anstrengend und mit einem hohen Fehlerrisiko verbunden. Dies führt zu einer hohen Personalfluktuation in einer Zeit, in der Forschungslabore, die selbst knapp sind, unter enormem Innovationsdruck und einer Steigerung ihres Durchsatzes stehen.

„Offene, integrierte Automatisierung“ ist das Mantra des britischen Laborautomatisierungsspezialisten Automata. Anfang dieses Monats gab das Unternehmen eine Partnerschaft mit dem renommierten Krebsbehandlungszentrum The Royal Marsden NHS Foundation Trust bekannt, um das erste vollautomatische System für klinische Genomtests im Vereinigten Königreich einzurichten.

In einer Ankündigung beider Organisationen heißt es:

Durch die neue Installation wird die Next-Generation-Sequencing-Kapazität (NGS) des Krankenhauses um rund 2.000 Tests pro Monat erhöht und das Spektrum der Tests, die das spezialisierte Krebszentrum durchführen kann, erweitert. Mit der NGS-Technologie können Wissenschaftler DNA- und RNA-Gensequenzen analysieren, um personalisiertere Behandlungen in großem Maßstab anzubieten.

Der neu automatisierte Dienst wird es The Royal Marsden außerdem ermöglichen, einen neuen genetischen Screening-Dienst einzuführen, um Menschen mit einem Krebsrisiko anhand ihrer vererbten genetischen Mutationen zu identifizieren.

Die LINQ-Plattform von Automata verfügt über eine erweiterbare Smart Bench, integrierte Automatisierungsfunktionen und proprietäre Labororchestrierungssoftware. Die neue Anlage in Royal Marsden wird über 20 solcher Bänke, sechs Roboter und fast 40 Spezialinstrumente verfügen.

Der Start ist für Anfang 2024 geplant – im Januar, wie Automata hofft – und wird seinen Sitz im NIHR Center for Molecular Pathology haben, das auch Forscher des Institute of Cancer Research willkommen heißt.

Professor Michael Hubank, wissenschaftlicher Direktor für klinische Genomik beim Royal Marsden NHS Foundation Trust und Professor für translationale Genomik am Institute of Cancer Research, erklärte:

Sobald die Einrichtung eröffnet ist, können wir die genetische Ausstattung von mehr Krebsarten als je zuvor analysieren und so gezielt Krebsbehandlungen durchführen und diejenigen identifizieren, bei denen ein höheres Krankheitsrisiko besteht.

Genomtests sind derzeit arbeitsintensiv und erfordern sich wiederholende Aufgaben. Durch die vollständige Automatisierung des Prozesses haben unsere Wissenschaftler und Techniker mehr Zeit, sich auf die Qualität und die wissenschaftlichen Aspekte ihrer wichtigen Arbeit zu konzentrieren.

Großartige Neuigkeiten. Und Automata führt derzeit ähnliche Projekte unter anderem mit dem Francis Crick Institute, dem Spezialisten für synthetische Biologie/Stammzellen Bit Bio (ein Spin-out der Universität Cambridge) und dem NHS University Hospital of Southampton durch, das sich während der Pandemie auf COVID-19-Tests konzentrierte expandiert nun in neue Bereiche.

Die Wurzeln von Automata liegen jedoch in der allgemeineren Robotik und basieren auf dem EVA-Cobot – einem anpassbaren, vielseitigen Roboterarm, der für eine Vielzahl unterschiedlicher Anwendungen, einschließlich der Fertigung, entwickelt wurde. Wie und warum begann das Unternehmen also den Weg zu einem völlig anderen, spezialisierteren Unternehmen? Und was sagt uns das über den Markt für Robotik und Automatisierung?

Nick Pattinson ist Automatas VP of Product Strategy. Er sagt mir:

In der Vergangenheit haben wir [als allgemeines Robotikunternehmen] viel über die Demokratisierung der Robotik und der Demokratisierung der Automatisierung in der Industrie gesprochen. Und dieses Leitbild ist in vielerlei Hinsicht immer noch dasselbe. Automatisierung wird in so vielen Bereichen hoffnungslos unzureichend genutzt, insbesondere in Anwendungsfällen, in denen eine hohe Flexibilität und Einfachheit bei der Lösung von Automatisierungsproblemen erforderlich ist.

Aber als wir EVA auf den Markt brachten und immer mehr Anwendungen dafür sahen, von Durchsatz, Herstellung und Produkttests bis hin zu Biowissenschaften, sahen wir immer mehr Möglichkeiten im Bereich der Laborautomatisierung.

Wir haben erkannt, dass die Lösung von Problemen auf Unternehmensebene der Weg zur Masseneinführung der Automatisierung ist. Aber wenn wir damit anfangen wollten, mussten wir es innerhalb eines bestimmten Marktes tun. Und das waren Biowissenschaften.

Wir erkannten schnell, dass man zum Bau eines Roboters für diesen Raum nicht alle von EVA angebotenen Achsen benötigen würde. Und wir hatten immer den Standpunkt: „Innovieren Sie nur dort, wo Innovationen erforderlich sind.“ Mit anderen Worten: Konzentrieren Sie sich auf das Ergebnis, das Sie erzielen möchten.

Daher wurde EVA – das Gründungsprodukt des Unternehmens – eingestellt, obwohl es ein gut konzipiertes Gerät und offenbar die richtige Idee zur richtigen Zeit war. Was sagt uns das über den Markt für allgemeine Robotik? Ist es zu umfassend und erfordert zu viele lokale Anpassungen, um erfolgreich zu sein? Sollten sich Automatisierungsunternehmen stattdessen auf Nischen und Branchen konzentrieren?

Pattinson sagt:

Vielen Unternehmen im Bereich Robotik geht es unglaublich gut und sie sind erstaunlich innovativ. Aber ich denke, dass die Masseneinführung der Automatisierung nicht in diesem Bereich verankert ist. Und aus diesem Grund können Sie nur dann viel verändern, wenn Sie sich auf die Lösung sehr umfassender, allgemeiner Probleme beschränken. Die Entscheidung, vor der wir standen, war also: Wollen wir Veränderungen vorantreiben? Oder wollen wir nur Komponentenlieferant sein?

Außerdem wussten wir, dass die Art und Weise, wie sich jedes Produkt und jede Technologie auf einem Markt durchsetzt, auf erfolgreichen Beispielen beruht, die den Wert steigern.

Kurz gesagt, die Biowissenschaften boten die Möglichkeit, echte Veränderungen herbeizuführen: nicht nur in der Robotik und Automatisierung, sondern auch in der Gesellschaft. Die Verbesserung und Beschleunigung der Früherkennung von Krankheiten wie Krebs rettet letztendlich Leben.

Und das ist nicht alles. Während viele allgemeine Robotikunternehmen gewaltige technische und programmtechnische Probleme lösen müssen, sind solche Hindernisse in den Biowissenschaften begrenzt. Aber warum ist das so?

Unsere aktuellen Profile des kanadischen Anbieters humanoider Robotik Sanctuary AI untersuchten, wie schwierig es ist, Robotern beizubringen, einfache, manuelle Aufgaben auszuführen, die Menschen ohne nachzudenken erledigen können.

Es ist beispielsweise schwierig, einem Roboter beizubringen, eine Tasse oder einen Hammer zu erkennen, ihn aufzuheben und auf ein Regal oder in eine Schublade zu stellen. Denn es gibt unzählige verschiedene Arten von Bechern und Hämmern – in unterschiedlichen Größen, Gewichten und Designs – und unzählige verschiedene Regale, auf denen man sie abstellen kann, in Umgebungen, die ähnlich, aber auch völlig unterschiedlich sein können.

Für einen Roboter, der keine Ahnung davon hat, was diese Dinge sind, sind primitive Aufgaben wie diese nahezu unmöglich. Aus diesem Grund ist es viel einfacher, einer KI etwas über Relativität, Astrophysik oder Quantenmechanik beizubringen – Dinge, die die meisten Menschen verwirrend finden –, weil zu all diesen Themen und noch mehr Unmengen an Daten verfügbar sind. Hinter diesen Informationen stecken natürlich Jahrhunderte menschlicher Genialität, aber für einen Computer handelt es sich nur um maschinenlesbaren Text.

Aber in den Biowissenschaften ist die Laborausrüstung in der Regel standardisiert: Ein Reagenzglas, eine Bank, eine Pipette und andere Spezialgeräte sind im Großen und Ganzen in jedem Labor gleich. Das bedeutet, dass sich wiederholende Prozesse automatisiert und repliziert werden können, um einen globalen Markt zu eröffnen – und globale Probleme zu lösen.

Pattinson sagt:

Jeder könnte einen Roboter kaufen und schnell lernen, ihn ganz allgemein zu programmieren. Aber um spezifische Geschäftsprobleme zu lösen, müssen wir noch eine Reihe anderer Dinge tun. Wir brauchen es, um zuverlässig mit anderen Maschinen in seiner Umgebung zu „sprechen“. Wir brauchen es, um Dinge gleichermaßen zuverlässig aufzunehmen und abzulegen, und wir brauchen eine gewisse Intelligenz in der Art und Weise, wie es das tut.

In manchen Märkten, etwa in der Fertigung, ist das ein wirklich schwer zu lösendes Problem, da sich die Komponente selbst verändert. Und der Umgang mit variablen Gegenständen und ungewöhnlichen Formen ist nicht zuverlässig genug, um eine Masseneinführung zu ermöglichen.

Deshalb ist es besser, sich auf bestimmte Probleme zu konzentrieren. Einer der großen Vorteile, die die Biowissenschaften beispielsweise gegenüber der Fertigung haben, besteht darin, dass sie den SPS-Standard bzw. -Footprint implementiert haben. Dies bedeutet, dass die überwiegende Mehrheit der Hardware eine Standardform und -größe aufweist, weshalb die integrierte Automatisierung in diesem Markt auch in kleinen Organisationen boomen kann.

Sie können mit der Standardisierung Ihres Ansatzes beginnen, ohne komplexe Lösungen für maschinelles Lernen und Computer Vision entwickeln zu müssen. Das trägt zur Demokratisierung dieser Technologie bei – das ist es, was Standards bewirken! Daher wird es für Technologie-Stacks immer einfacher, aufeinander aufzubauen.

Aber allgemeine Robotikunternehmen? Das wird ein unglaublicher Ort sein, an den sie gelangen können, wenn sie ihre eigenen Probleme lösen können.

Wie begann also die Beziehung zum Royal Marsden und anderen? Haben die dortigen Gespräche dazu beigetragen, Automata in Richtung Biowissenschaften voranzutreiben? Oder hatten sie dieses Fachwissen bereits entwickelt – ein Wandel, der offenbar in den ersten Jahren der Pandemie begann?

Er sagt:

Wir haben eine Einführung machen lassen. Weil Menschen, die unsere beiden Organisationen kannten, wussten, dass sie wirklich mit diesem Problem zu kämpfen hatten, und daher wäre es eine unglaubliche Möglichkeit, etwas zu verändern.

Das Problem, das sie und andere Labore haben, ist so akut. Wir können die Dinge in Großbritannien und für den NHS viel besser machen, wenn wir die Menge an Sequenzierungs- und Genomtests, die diese Labore anbieten können, durch Automatisierung steigern können.

Im ganzen Land besteht ein enormer Bedarf, da Labore uns mitteilen, dass sie nicht über die nötige Präsenz oder die Fähigkeit verfügen, genügend qualifiziertes Personal einzustellen. Außerdem hat es uns wirklich umgehauen, wie schwierig es derzeit ist, Laborraum zu finden, wie wertvoll jeder Quadratmeter ist. Gleichzeitig werden sie jedoch aufgefordert, ihre Produktion massiv zu steigern.

Es ist schwierig, Laborpersonal zu finden – unglaublich kompetente und geschulte Leute –, die den ganzen Tag und jeden Tag Proben manuell pipettieren. Sie sind schwer zu finden und noch schwieriger in einem solchen Job zu halten. Aber am Ende des Tages brauchen Sie wirklich ihre Qualitätsdaten und ihr Fachwissen. All dies schafft eine brennende Plattform in der Branche.

Die Automatisierung in diesem Bereich könnte die Massenakzeptanz wirklich vorantreiben.

Neal Parker, Strategic Account Manager bei Automata, fügt eine weitere Perspektive hinzu: die wachsenden kommerziellen und gesundheitsbezogenen Anforderungen:

Die steigende Anzahl und Art der Tests, die diese Teams durchführen, ist das nächste große Ding in der Pathologie und bei diagnostischen Tests. Und Genomics England fordert sie weiterhin auf, mehr durchzuführen: mehr Tests und eine größere Auswahl an Tests. Diese Anforderungen steigen ständig.

Letztendlich ist das eine gute Sache, denn wir erhalten wirklich aussagekräftige Patientendaten, die eine gezielte Krebsbehandlung und die Identifizierung von Personen mit einem höheren Krebsrisiko ermöglichen. Und das wiederum ermöglicht es dem Labor, mehr aus dem zu machen, was es bereits hat. Denn dieses Testniveau wird in den nächsten Jahren noch weiter zunehmen.

Aber wenn Sie jemanden mit einem Doktortitel haben, der jahrelang in seinem Fachgebiet trainiert hat, oder einen wirklich erfahrenen biomedizinischen Wissenschaftler haben, der aber seine Tage damit verbringt, Proben vorzubereiten und von einer Platte zur anderen zu transportieren, dann ist das genau das Problem, das wir zu lösen hoffen .

Pattinson fügt hinzu:

Es ist erwähnenswert, dass dies nur ein Anwendungsbereich ist, nämlich der Markt für Genomtests. Darüber hinaus gibt es eine Reihe großer, ähnlicher Einsätze in verschiedenen Sektoren. Zum Beispiel mit Auftragsforschungsorganisationen und mit fortschrittlichen britischen und europäischen Biotech-Unternehmen. Und mit einer Reihe großer Pharmaunternehmen – den bekannten Namen. Es waren also ein paar arbeitsreiche Jahre!

Hut ab vor einem Unternehmen, das in einem Bereich erfolgreich war und das Selbstvertrauen hatte, das Geschäft komplett zu verändern und ein ernsteres – und gezielteres – Problem zu lösen. Ein seltenes Beispiel dafür, dass Automatisierung genau das tut, was Technologieunternehmen seit langem versprochen haben: qualifizierte, talentierte und gut ausgebildete Menschen für die Dinge freizustellen, die sie wirklich tun möchten – und die wir alle brauchen.