从 “手工操作” 到 “数据工厂”！镁伽科技张琰解析生命科学实验室智能化升级路径

　　在 2025 年 NIE(新一代产业创新博览会)现场，镁伽科技相关负责人张琰围绕 “AI 浪潮下生命科学实验室的自动化与智能化转型” 发表主题演讲。他指出，当前生命科学实验室正经历从 “传统手工操作” 向 “AI 驱动自主运营” 的范式革命，而 AI 与自动化技术的深度融合，不仅将破解行业数据稀缺、效率低下、流程碎片化的痛点，更将推动实验室迈入 “干实验与湿实验结合、数据驱动创新” 的 5.0 时代。以下为演讲核心要点梳理：

　　一、产业现状：科研范式迭代下的 “数据 - 效率” 双重矛盾

　　张琰首先回顾了科学研究的四代演进范式：从 16 世纪依赖实验观察的 “经验科学”，到 20 世纪基于物理定律建模的 “理论科学”，再到 2000 年后依托原子分子模拟的 “计算科学”，如今已正式进入 “数据驱动科学” 时代。但在生命科学领域，这一转型正面临显著的 “双重矛盾”，成为制约产业升级的关键瓶颈。

　　(一)数据矛盾：“海量非标注” 与 “稀缺标注” 的失衡

　　生命科学实验生成的数据呈现 “海量非标注(Unlabeled)+ 稀缺标注(Labeled)” 的特征：一方面，蛋白质结构、基因序列等数据维度复杂、体量庞大;另一方面，高质量标注数据(如明确实验参数与结果关联性的数据)极度稀缺。这种失衡导致 AI 模型缺乏足够 “优质养料”，难以支撑精准训练与科研突破。

　　(二)效率矛盾：人工操作与高通量需求的脱节

　　传统实验室高度依赖人工操作，实验步骤繁琐、参数控制复杂、环境干扰因素多，直接导致两大问题：一是数据生成效率低，如药物研发中传统化学合成需 3-5 个月、成本 3.5-4 万元，抗体开发周期长达 16-18 个月;二是数据一致性差，人工操作的误差使得实验结果难以复现，无法形成标准化数据集。同时，实验室数字化程度低、数据分散存储，缺乏统一治理体系，进一步拖累科研成果转化效率。

　　而市场需求却在向 “高通量、高精度、高可追溯” 加速升级 —— 以药物筛选为例，传统方式单次仅能处理数百个样本，远无法满足大规模候选化合物验证的需求，行业亟需技术变革打破困局。

　　二、破局路径：AI + 自动化推动实验室迈入 5.0 时代

　　针对行业痛点，张琰提出：生命科学实验室的发展已历经四次迭代(1.0 传统手工→2.0 单机自动化→3.0 级联自动化→4.0 流水线自动化)，如今随着 AI 技术成熟、工程成本降低，即将迎来 “5.0 时代”—— 这一阶段的核心是 “AI 与自动化深度融合、干实验与湿实验协同、数据驱动自主运营”，实验室将从单纯的 “实验工具” 转型为持续产出高价值数据的 “高质量数据工厂”。

　　(一)五层技术架构：构建智慧实验室 “地基”

　　张琰详细拆解了智慧实验室的五层技术架构，明确各层级的核心功能与价值：

　　基础自动化层：通过仪器与自动化硬件，实现单点操作自动化(如自动移液、样本分装)，解决 “人工重复劳动” 问题;

　　工作流整合层：通过实验调度系统与过程控制系统，将分散的自动化设备串联，实现全流程自动化衔接;

　　高级应用层：落地无人化智能调度、电子实验记录、设备资产管理等功能，提升实验室运营效率与可追溯性;

　　数据治理层：以 “数据为核心资产”，构建统一数据平台，解决数据安全、多源数据整合(如影像、序列、实验记录)等核心痛点;

　　智能决策层：通过 AI 模型实现系统级自主优化，具备 “实验方案推荐、异常风险预警、结果预测分析” 能力。

　　(二)镁伽鲲鹏实验室 3.0：标杆实践落地

　　基于上述架构，镁伽科技推出 “鲲鹏实验室 3.0”—— 这是面向智慧生物实验室的多智能体解决方案，核心是通过 “感知(Perception)、构思(Conception)、执行(Execution)” 闭环技术架构，让实验室 “建得起来、用得起来、用得起”。

　　该方案的核心优势体现在三大自主智能体平台的协同应用：

　　MegaMolecule 全自动分子实验平台：每日可完成近 400 项复杂生物分子构建任务，效率较传统手工提升数倍，广泛应用于菌株筛选、抗体筛选、合成生物学研究;

　　MegaCell 全自动细胞实验平台：单日可处理超 10.000 个样本点的药物筛选实验，精准度与通量兼顾，为高通量药物筛选、稳定细胞系构建提供关键支撑;

　　MegaOmics 高通量多组学平台：整合多模态数据获取与生物信息学分析能力，确保实验全流程数据可追溯、结果可靠，为药物研发提供数字基础设施。

　　同时，方案引入数字孪生技术，可实现实验室参数化建模、业务流程仿真与岛台级数字化运营，有效降低建设与运营风险，真正做到 “先胜后战”。

　　三、未来趋势：自主化、全球化、跨领域融合成三大方向

　　张琰预判，未来生命科学实验室将朝着 “自主化运营、全球化协作、跨领域融合” 三大方向深度发展，而镁伽科技将通过 “技术迭代 + 场景拓展 + 生态构建”，推动中国相关技术走向全球领先。

　　(一)自主化程度持续升级

　　实验室将逐步具备 “自主感知 - 智能决策 - 自动执行 - 自我优化” 的全链路能力：例如通过多模态传感器实时监测温度、湿度、样本状态等环境参数，AI 模型可动态调整实验方案;出现异常数据时，系统能自动预警并推荐解决方案，大幅减少人工干预。

　　(二)数据价值深度释放

　　统一数据治理平台将成为标配，多源数据(实验数据、文献数据、临床数据)将被整合构建 “生命科学知识图谱”，既为 AI 模型迭代提供充足数据，也能反哺科研人员快速定位研究方向、缩短研发周期 —— 例如在药物研发中，基于知识图谱的 AI 模型可快速筛选潜在候选化合物，降低试错成本。

　　(三)跨领域融合加速突破

　　生命科学实验室的技术边界将持续拓宽，逐步渗透至精细化工、精准农业、消费级集成电路、新能源等领域。张琰举例，镁伽已将实验室自动化技术应用于新能源材料筛选(如电池正极材料性能测试)、精细化工配方优化等场景，通过 “技术复用 + 场景适配”，成为多行业智能化转型的关键力量。

　　关于弗若斯特沙利文

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