数年前，人工智能、互联网医疗还是中国医疗产业的话题中心。智慧实验室在此时，只是一个从未被聚光灯扫过的隐秘角落。但每个时代，总有那么一群人，“春江水暖鸭先知”，尚在寒意料峭的早冬，就感受到了季节和时代的变迁。与实验室场景密切相关的药企、器械厂商在感知到变化后，纷纷布局。
贝克曼、雅培、罗氏、西门子和安捷伦等跨国企业都已经形成了完整的智慧实验室布局。在国内，随着医药行业、器械研发成为资本市场的香饽饽，身处上游的智慧实验室开始崭露头角，中国本土创新者也逐渐被看见。
数字化、自动化技术的发展正在逐渐引领医疗健康产业的变革，同时，医疗行业价值链的各个环节将在这些技术的介入中被重构，带来更多新需求和新机会，实验室正是这场变革的重要场景。为了了解国内智慧实验室领域的发展现况、面临的问题，寻找发展机会，动脉网与国内数家智慧实验室从业者进行了交流，希望对行业人士予以参考。
实验室自动化、数字化是时代的必然趋势
随着生物科技的发展，市场对药物研发、生物实验和检测相关的需求猛增，与此同时，常规实验操作在很大程度上仍旧依赖人工操作，且过程中存在较多重复、机械化的工作，这也导致了人力成本高、实验效率低和数据质量不可控等情况的出现。
比如在自动化层面，自动化控制系统基本不具备全过程自动化控制的水平；设备的自动化对外多是封闭，无法提供必要的质量参数和工艺条件参数等；部分企业尚未实现完整意义上的 MES（制造执行系统）和自动化的批控制。在数字化层面，医药企业的财务管理、供销存管理、客户管理等板块，没有与生产过程深度融合，物联网、大数据和云计算等新一代技术尚未普遍开始探索。
多种数字化和自动化技术为实验室的变革创造了机会。
数字化实验室使用先进的实时数据分析和持续的流程验证来跟踪趋势，防止偏差或超出规范，并优化调度。这些实验室从手工数据转录，过渡到设备与通用实验室信息管理系统（GLIMS）之间的自动数据转录。
通过减少手动文档工作，以及对规划及调度的自动化和优化来改善人员、设备和材料的利用率，进而提高实验室效率。据了解，通过数字化技术的赋能，普通化学质量控制实验室可以将成本降低25％至45％。普通微生物实验室的潜在节省范围将在15％至35％之间。
自动化实验室则使用机器人、协作机器人或更具体的高级自动化技术来执行所有可重复的任务，如样品制作和交付。另外，实验室自动化更关注高通量的实验，获得更多实验结果，同时保证结果数据的一致性和稳定性。应用场景比如微生物检测、生化免疫诊断、分子诊断等。
自动化实验室可以在数字化的基础上进行构建，从而实现更大的价值和更高的成本节约。而这些实验室之所以能够提高生产率，源于取样和样品交付任务、样品制备任务的自动化，以及通过远程监控和故障预防降低的设备维护成本。而且，自动化还减少了实验室外所执行的采样和相关物流任务。
通过与行业人士的交流，我们知道实验室场景正在被市场各方更多地看见，其原因包含了以下几个方面：
第一，我国在药品监管领域存在的漏洞，对药企数字化管理提出了更高的要求。2018年，国内多家药企因生产记录造假等在数据完整性、可靠性等方面存在问题而被检查处理，暴露出了我国在药品监管方面存在的漏洞。政策也对药企的数字化水平提出了更高的要求。此外，中国的药企还处于一种比较传统的生产模式，研发、生产和流通等环节多为手工记录，外部事件成为推动制药行业开展数字化变革的序幕。
第二，新冠肺炎疫情也使得药企加大了数字化转型投入。一方面，在短期内，市场上的资金大量涌入医药行业，使得药企有能力在数字化建设领域投入；另一方面，疫情下的各种效率问题显现，药企的数字化转型意愿增强。制药行业发展速度快，对研发速度的要求也越来越高。数字化技术的介入，能够加快医药产业研发和开发速度。
第三，底层技术的飞跃发展，给科研工作者提供了更多的选择工具。以物联网、大数据、云计算和人工智能为代表的数字技术，奠定了智慧实验室出现的条件，自动化技术解决如何产生数据的问题，数字化技术则完成收集、定量描述、记录和分析数据的工作。数字技术可以为实验室构建一个更加直接高效的智能化平台，打破过去人与环境之间、人与物之间的平面链接，从而实现实验室的人员、安全、环境和设备的高效管理。
本土创新者掘金蓝海市场
明势资本合伙人曾颖哲曾在一场活动上表示，当前实验室数字化在国内还处于刚刚起步的阶段，暂时很难用现有的工具去估算它在国内的规模。除了传统的LINS、ELN之外，很多新的工具也在不断产生。但从制药行业去看，制药全球市场规模约为1.5万亿美金，在如此大的体量之下，依然保持每年7%-8%的增长，实验室数字化起到了很大的作用。此外，其他生命科学、材料、食品安全等领域，都需要实验室数字化去做服务，所以它在国内的市场规模是非常可观的。
但是，这一大市场长期被国外巨头占据。雅培、西门子、罗氏、贝克曼等大企业以自身数十年甚至上百年的经验积淀，在国内外形成了良好的品质保证，获得了客户的青睐。
2022年1月1日，新修订通过的《科学技术进步法》正式实施。其中，国家实验室首次作为国家战略科技力量的重要组成部分被提到，且居于第一位。一条全新的赛道，正在悄然开启。据统计，截至2022年4月，全国各地已有近百家“省实验室”正式揭牌或启动筹建，雨后春笋般露出的实验室，无疑是实验室支持工具产业的又一利好。
随着国内生命科学领域创新热潮的来临，以及新冠疫情带来的海外供应链周期和产品安全性等挑战，生物科学支持产业工具国产化势在必行。据不完全统计，目前在实验室自动化、实验室数字化领域布局的国内企业如下：
2020年后是智慧实验室的活跃期，多家企业完成了新一轮融资。
成立于2020年的玄刃科技现已完成了两轮累计近亿元融资。玄刃科技专注于实验室自动化，凭借其核心团队多年的机器人行业的产品研发和团队管理经验，旨在适用于生命科学领域的标准化产品和解决方案，旗下产品广泛应用在医疗、药物研发、体外诊断、生物样本库和基因工程等，极大提高了实验效率和质量。
专注实验室数字化的释普科技分别在2021年3月、7月完成了两轮融资。释普科技曾入选全球顶级加速器Y Combinator及微软加速器，利用AIoT、物联网数智平台以及人工智能基数，保证各行各业实验室的安全合规、提效降本，赋能数字化决策。客户广泛分布于生物医药、检验监测、科研院所、智慧监管等行业，帮助客户在人、机、料、法和环五大环节实现自动化和智能化管理，全面提升运营效率。
不久前的3月，对标benchling的斑马鱼完成由嘉程资本独家投资的天使轮融资。斑马鱼聚焦打造生命科学研发数据平台，希望通过加强对数据价值的挖掘来助推生命科学的研发效率。经过一年多的研发，斑马鱼初步完成了易览笔记的搭建，现已具备项目管理、实验记录、注册中心及库存等主体模块，可以覆盖生物实验室绝大多数使用场景。2022年，斑马鱼将上线易览笔记的云端版本，并逐步增加生物在线工具、数据处理和报告生成的功能。
除了获得资本市场的认可，一些企业在产品上也实现了新突破。比如自2016年开始实验室自动化技术和产品开发的华大智造，在2021年的国际基因组学大会（ICG）推出新一代自动化样本制备系统MGISP-Smart 8，在灵活性与智能化方面实现了重大突破，进一步完善了华大智造实验室自动化设备产品线，开拓了自动化产线的运用场景。
2021年，镁伽自主研发的国内首家通用型智能自动化生物实验室——鲲鹏实验室一期在北京昌平区生命科学园正式落成。同时，镁伽也在上海、苏州开始布局满足不同功能的自动化生物实验室，预计于2022年正式投入使用。
国内智慧实验室道阻且长
一个领域想要从零开始做大做强，必然会在成长的道路出现各种问题，智慧实验室也不例外。那么，这些创新企业面对着哪些关键性挑战呢？
客户的多样性需求，需要企业提供更加扎实的底层技术。玄刃科技创始人何雪萦表示，不同的生命科学实验室场景会有不同的使用需求，最难的一点是如何去计划和设计模块化的设备，去满足客户的非标需求。玄刃科技的做法是逐步实现并且会持续推进，通过标准化的模块组合去适配和满足多样性场景需求。
昊辰资本高级投资经理汪嘉盈曾在一场活动上分享了两个自动化难点：一是技术层面的难点，机器人很难完全复刻人的动作，不仅需要研发很多精密的结构设计，还要用到AI、算法等技术，让机器人有眼有脑，有自我调整的能力。二是行业和工艺KNOWHOW的积累。比如，机器人需要处理的样品种类千变万化，理化性质各不相同（不同的密度、细度、粘稠度、腐蚀性等），需要积累一套工艺数据库才能确保机器人的稳定可靠，让交付更加柔性。所有这个场景有大量“软”的积累，不是随便一家机器人公司进来就可以做的。
“整体的实验室研究方法、数据管理手段还很传统。”斑马鱼创始人贾树新直言，这种传统方法造成的现象就是，实验过程不清晰、不可控，实验结果不标准、可信度有待提高。这也是传统的药物研发周期、成本很高的原因之一。此外，通过改善数据管理的工具和方式，也可以成为有效提高实验室间合作效率的方法之一。
交叉人才稀缺，流动性大。随着全球市场对于药械产品研发与供应链的敏捷性要求提高，原本成本高昂的研发领域面临新的挑战，并促使生物技术与医药行业变成资本密集型产业。企业对于人才技能的需求也将不仅限于生命科学、生物技术、医药学等行业专业技能，也需要掌握数据科学、AI、软硬件工程等技能的人才来加快医药研发。“随着高通量自动化，大量数据需要信息化系统来承载，数据分析、计算和可视化的协同发展非常必要。而做好这些，需要生物和信息化的交叉学科人才。”嘉程资本投资经理赵婧雅说。
以美国为主的海外智慧实验室市场在数字化、自动化实验室的布局都较快，正处于上升期。如美国知名实验室数字化厂商Benchling在2021年相继完成了E、F轮融资，正在向纽交所冲刺。得益于充足的经济环境，美国拥有足够的资源、条件去探索“隐秘的角落”，虽然也会有失败，但却多了一些从头再来的资本。对此，国内创新者可以追随探索，借鉴国外产品的技术和产品设计，结合本土化需求做相应的优化升级，避免重复“踩坑”。
时代越走越快，风越刮越快，可是风刮得越大，人就应该站得越稳，唯有一以贯之，才能行而致远。在客户的需求挖掘上，国内还处于起步阶段，尚需要花费更多的精力去打磨底层技术。也只有把技术做得扎实，才谈得上国产替代、优化创新。
本文来自微信公众号“动脉网”（ID：vcbeat），作者：李成平，36氪经授权发布。
