Η Elemental Machines φέρνει το Internet Of Things στο εργαστήριο για να εξοικονομήσει εκατομμύρια δολάρια για εταιρείες βιοτεχνολογίας

Τα προϊόντα Internet of Things (IoT) –όπως μια ντουζιέρα με ηχείο Bluetooth ή ένα ψυγείο που παραγγέλνει πράγματα απευθείας από το Διαδίκτυο– μπορεί να φαίνονται σαν ιδέες για δώρα για διακοπές. Αλλά αυτή η εταιρεία βρήκε μια πρακτική περίπτωση χρήσης για τη νέα τεχνολογία: Στοιχειακές Μηχανές, μια πλατφόρμα πληροφοριών εργαστηριακών επιχειρήσεων, μόλις ύψωσε $ 41 εκατομμύρια σε έναν γύρο χρηματοδότησης της σειράς Β. Η εταιρεία βοηθά τα εργαστήρια βιοτεχνολογίας να εκσυγχρονίσουν τις δραστηριότητές τους και ενδεχομένως να εξοικονομήσουν εκατομμύρια δολάρια για τις εταιρείες ελέγχοντας περιβαλλοντικές μεταβλητές.

Ο ιδρυτής του, ο Sridhar Iyengar, ήταν μεταπτυχιακός φοιτητής στο Πανεπιστήμιο του Κέμπριτζ όταν το διδακτορικό του έργο χτύπησε ένα απροσδόκητο εμπόδιο: ένα πείραμα ρουτίνας που είχε πραγματοποιήσει εκατό φορές για την έρευνά του ξαφνικά σταμάτησε να λειτουργεί. Μετά από μήνες μαλλιοτραβήγματος και αναρωτήσεων αν θα μπορούσε να ολοκληρώσει τη διατριβή του, τελικά ανακάλυψε ότι το τμήμα είχε αλλάξει τη μάρκα απορρυπαντικών για γυάλινα σκεύη που είχαν χρησιμοποιηθεί στα πλυντήρια πιάτων του. Αυτή η φαινομενικά ασήμαντη λεπτομέρεια για την οποία η προμήθεια δεν είχε ενημερώσει κανέναν είχε βαθιά επίδραση στο πείραμα.

Όποιος έχει εργαστεί ποτέ στο εργαστήριο μπορεί να μοιραστεί μια παρόμοια ιστορία: τον βασανιστικό πόνο της προσπάθειας να ανακαλύψει τις πηγές της μεταβλητότητας στα πειράματά του. Είναι τόσο κοινό πρόβλημα, που υπάρχει ακόμη και ένας άρρητος κανόνας μεταξύ των ακαδημαϊκών: αν το πείραμα λειτουργεί τρεις φορές, δημοσιεύστε το, γιατί η προσπάθεια να το επαναλάβετε θα δοκίμαζε την τύχη σας. Το πρόβλημα είναι ότι αυτή η συμβατική ακαδημαϊκή σοφία δεν λειτουργεί τόσο καλά στη βιομηχανία όπου η διαδικασία πρέπει να λειτουργεί σωστά κάθε φορά για να παραχθούν αξιόπιστα προϊόντα. Οι χώροι «εργαστηρίου» που συνεπάγονται πειραματισμό στον ακαδημαϊκό χώρο μοιάζουν περισσότερο με εργοστάσια για τη βιομηχανία βιοτεχνολογίας και επομένως πρέπει να τηρούν πολύ υψηλότερα πρότυπα ποιότητας και αναπαραγωγιμότητας.

Ευτυχώς για τον Sridhar, το ατυχές περιστατικό μεταπτυχιακών σπουδών δεν τον εμπόδισε να γίνει ένας επιτυχημένος ιδρυτής τεχνολογικών startup που κατέχει πάνω από 50 πατέντες. Ο Sridhar κατέληξε στη βιομηχανία ιατρικών συσκευών όπου η ακρίβεια και η αναπαραγωγιμότητα είναι εξίσου ζωτικής σημασίας με το εργαστήριο, αν όχι περισσότερο. Το 2001 ίδρυσε Aga Matrix, μια εταιρεία παρακολούθησης γλυκόζης αίματος που κατασκευάζει μετρητές γλυκόζης για επωνυμίες καταστημάτων όπως CVS, TargetTGT
και KrogerKR
. Η οθόνη τους ήταν η πρώτη εγκεκριμένη από το FDA ιατρική συσκευή που μπορούσε να συνδεθεί απευθείας με το smartphone σας, εγκαινιάζοντας μια νέα εποχή ψηφιακών τεχνολογιών υγείας. Η δεύτερη εταιρεία του, Απροσάρμοστος, ο κατασκευαστής φορητών συσκευών παρακολούθησης γυμναστικής και έξυπνων οικιακών προϊόντων, εξαγοράστηκε από τη Fossil το 2015 για 260 εκατομμύρια δολάρια.

Από τις μέρες του Misfit, ο Sridhar έχει επιστρέψει στο εργαστήριο και τώρα εφαρμόζει όλα όσα έμαθε για την κατασκευή αισθητήρων και προϊόντων που συνδέονται με το cloud στον αυτοματισμό του εργαστηρίου. Αυτά τα μαθήματα δεν ήταν πάντα εύκολα: ενώ κατασκεύαζε τις οθόνες γλυκόζης, η εταιρεία του έπρεπε να αντιμετωπίσει απώλειες σχεδόν 20% από την πλευρά της παραγωγής, που της κόστισε εκατομμύρια δολάρια. Για να έχουν καλύτερο έλεγχο της ποιότητας κατασκευής, έπρεπε να γνωρίζουν τι συνέβαινε στο εργοστάσιο στα μισά του κόσμου. Κατάφεραν να εγκαταστήσουν απλούς αισθητήρες στις εγκαταστάσεις παραγωγής, να συλλέξουν περιβαλλοντικά δεδομένα (όπως θερμοκρασία και υγρασία) και να συσχετίσουν αυτές τις μεταβλητές με την ποιότητα του προϊόντος, γεγονός που συνέβαλε στη μείωση των απωλειών παραγωγής από 20% σε λιγότερο από 1%.

Αυτό που δίδαξε αυτή η εμπειρία στον Sridhar είναι ότι οποιοδήποτε εργαστήριο ή περιβάλλον παραγωγής θα μπορούσε να ωφεληθεί πολύ από τη βελτιωμένη περιβαλλοντική παρακολούθηση και έλεγχο. Η τεχνολογία έχει σημειώσει μεγάλη πρόοδο τα τελευταία 15 χρόνια: οι έξυπνες οικιακές συσκευές αποτελούν μέρος της καθημερινότητάς μας, οπότε γιατί να μην τις φέρουμε στον εξορθολογισμό των εργαστηριακών εργασιών; Αυτό κάνει η Elemental Machines, η τελευταία εταιρεία του Sridhar: κατασκευάζει το υλικό, τις εφαρμογές cloud και τα προϊόντα ανάλυσης που βασίζονται στην τεχνητή νοημοσύνη για να βοηθήσουν τις επιχειρήσεις που βασίζονται στην επιστήμη να αυξήσουν την αποτελεσματικότητά τους συλλέγοντας και εξάγοντας νόημα από δεδομένα εργαστηρίων. Αυτή η τεχνολογία θα μπορούσε να λείπει κομμάτι για να επιτρέψει την επιτυχία της βιοκατασκευής:

«Η γραμμή μεταξύ εργαστηρίων και εργοστασίων είναι θολή. Και αυτό σημαίνει ότι πολλές από τις προσεγγίσεις που χρησιμοποιούνταν παραδοσιακά στην κατασκευή μπορούν να αρχίσουν να χρησιμοποιούνται σε εργαστηριακές εργασίες», σκέφτεται ο Sridhar. «Πιστεύω ότι είμαστε σε πολύ καλή θέση για να φέρουμε κάποιες νέες τεχνολογίες στο διάστημα».

Η Elemental Machines εργάζεται για να αξιολογήσει προληπτικά ολόκληρο το εργαστηριακό περιβάλλον για να διασφαλίσει ότι οι ομάδες, οι διαδικασίες και ο εξοπλισμός χρησιμοποιούνται με τον πιο αποτελεσματικό δυνατό τρόπο. Για παράδειγμα, ορισμένα όργανα μπορεί να χρησιμοποιούνται πιο συχνά από άλλα, απαιτώντας συχνότερη βαθμονόμηση. Το ψυγείο που βρίσκεται πιο κοντά στον πάγκο του εργαστηρίου μπορεί να ανοίγει πιο συχνά, οδηγώντας σε διακυμάνσεις της θερμοκρασίας. Όλες αυτές οι μεταβλητές μπορούν να μετρηθούν χρησιμοποιώντας αισθητήρες που τοποθετούνται σε όλο το εργαστήριο, δημιουργώντας μια έξυπνη εργαστηριακή υποδομή για συλλογή δεδομένων που μπορεί να αξιοποιηθεί για τη βελτιστοποίηση της χρήσης των πόρων. Μέχρι σήμερα, η Elemental Machines έχει υποστηρίξει περισσότερους από 500 πελάτες βιοεπιστημών και δεν αποτελεί έκπληξη το γεγονός ότι οι πρώτοι που υιοθετούν την τεχνολογία έξυπνων εργαστηρίων είναι οι εταιρείες συνθετικής βιολογίας αιχμής, όπως π.χ. Ginkgo Bioworks.

«Το 2020, η Ginkgo Bioworks άρχισε να χρησιμοποιεί την απομακρυσμένη παρακολούθηση της Elemental Machines. Αυτό μας δίνει τη δυνατότητα να παρακολουθούμε την υγεία των ψυκτικών μονάδων μας κοιτάζοντας τον χρόνο κύκλου του συμπιεστή καθώς και τον αριθμό των ανοιγμάτων της πόρτας», δήλωσε η Anna Greenswag, Senior Manager of Laboratory Operations της Ginkgo Bioworks. «Μπορέσαμε να συνδέσουμε εύκολα τις ειδοποιήσεις της Elemental Machines στη διαδικασία ειδοποίησής μας, έτσι ώστε τα ζητήματα να μπορούν να αντιμετωπιστούν γρήγορα. Καθώς μεγαλώναμε, η Elemental Machines κατάφερε να συμβαδίσει και να κλιμακωθεί όπως χρειάζεται. Η Elemental Machines είναι ανοιχτή σε σημεία επαφής επικοινωνίας όπως απαιτείται από το Ginkgo και ενδιαφέρεται για άλλους τρόπους για να εξερευνήσει την υποστήριξη της διαχείρισης εργαστηρίου».

Αλλά ο πιθανός αντίκτυπος της εφαρμογής τεχνολογιών έξυπνων εργαστηρίων δεν περιορίζεται μόνο στη βιομηχανία συνθετικής βιολογίας. Η Elemental Machines σχεδιάζει να χρησιμοποιήσει τα 41 εκατομμύρια δολάρια που συγκεντρώθηκαν στον τελευταίο γύρο χρηματοδότησης για να τροφοδοτήσει την εμπορική ανάπτυξη σε ερευνητικές, κλινικές και εργαστηριακές υπηρεσίες ποιοτικού ελέγχου, καθώς και να υποστηρίξει συναφείς τομείς όπως η κατασκευή, η επιστήμη υλικών, η τεχνολογία τροφίμων, η ag tech και άλλα βιομηχανίες. «Είμαστε ενθουσιασμένοι που χτίζουμε πάνω στην τεράστια επιτυχία που είχαμε στον χώρο της Ε&Α. Πιστεύουμε ότι η τεχνολογική μας πλατφόρμα είναι έτοιμη να μεταμορφώσει λειτουργικά περιβάλλοντα συνδέοντας σχεδόν οποιοδήποτε φυσικό περιουσιακό στοιχείο στο cloud, και έτσι ελευθερώνοντας τους χειριστές να επικεντρωθούν σε πιο στρατηγικές πρωτοβουλίες», δήλωσε ο Sridhar σε μια δελτίο τύπου.

Ένα εργαστήριο συνδεδεμένο στο cloud είναι ευκολότερο να παρακολουθείται σε συνθήκες απομακρυσμένης εργασίας και μπορεί να βοηθήσει στη μείωση του ανθρώπινου λάθους. Για τα εργαστήρια GMP, μπορεί να μειώσει το κόστος συμμόρφωσής τους, να βελτιστοποιήσει τη λειτουργική απόδοση και να αυξήσει το ROI της βιοκατασκευής. Οι Elemental Machines μπορούν επίσης να βοηθήσουν τα εργαστήρια να εφαρμόσουν πράσινες πρωτοβουλίες να μειώσουν το περιβαλλοντικό αποτύπωμα της έρευνάς τους. Και ίσως στο μέλλον, να μπορεί να διαγνώσει και να διορθώσει προβλήματα χωρίς ανθρώπινη παρέμβαση. Τα αυτόνομα συστήματα είναι μια αναπόσπαστη πτυχή της Τέταρτης Βιομηχανικής Επανάστασης που μεταμορφώνει τα περιβάλλοντα έρευνας και ανάπτυξης. Με τον εξορθολογισμό των καθημερινών εργαστηριακών εργασιών, όπως ο έλεγχος των θερμοκρασιών, θα μπορούσε να απελευθερώσει τους επιστήμονες να επικεντρωθούν στη «μεγάλη εικόνα».

Ο αυτοματισμός εργαστηρίου είναι ίσως λιγότερο σέξι από τα wearables. Ωστόσο, ο Sridhar βλέπει τις δυνατότητες για τεράστιο αντίκτυπο φέρνοντας τεχνολογίες Industry 4.0 σε επιχειρήσεις που βασίζονται στην επιστήμη. Με την ώθηση για αύξηση της ικανότητας βιοκατασκευής των ΗΠΑ, οι επενδύσεις στον αυτοματισμό, την επικοινωνία μηχανής με μηχανή και τις αναλύσεις βάσει τεχνητής νοημοσύνης είναι ζωτικής σημασίας για την απόκτηση ανταγωνιστικού πλεονεκτήματος. Κατά κάποιο τρόπο, το Elemental Machines είναι σαν ένα μόνιτορ υγείας – αλλά για το εργαστήριό σας, και όπως κάνουν άλλοι ιχνηλάτες, μπορεί να σας βοηθήσει να προωθήσετε το εργαστήριό σας σε νέα ύψη.

Σας ευχαριστώ Κάτια Ταρασάβα για πρόσθετη έρευνα και αναφορά σε αυτό το άρθρο. Είμαι ο ιδρυτής της SynBioBeta και ορισμένες από τις εταιρείες για τις οποίες γράφω, όπως η Ginkgo Bioworks, είναι χορηγοί του Συνέδριο SynBioBeta και εβδομαδιαία σύνοψη.