## 第306期丨实验室的智能革命

和你一起终身学习，这里是罗辑思维。

昨天我们聊到了实验室。正好，最近我认识了一位大牛人，叫罗成伟，他所在的领域，科技含量非常高。他是北大物理系毕业、哈佛生物信息系的博士后，现在是哈佛和MIT共建的Broad研究所的研究员，还是两家生物科技公司的创始人，他也是咱们「得到」App的用户，很了不起！

科学给我们的印象，往往是客观、严谨、精确。但是罗成伟和我说了一句话，改变了我的这个想法。他说，目前实验还只是一门艺术（art），不是一门科学（science）。

什么意思呢？

很多科学实验，尤其是生物学实验，虽然实验条件、实验过程都是用文字写出来的，白纸黑字，但是不同的人不同的手去做，实验结果就是不一样。

这不像计算机，不管你在哪儿用，不管你用哪一台，只要输入一个信息，机器跑出来的结果肯定是一致的。但是同样一个生物实验，分别在北京和波士顿做，结果可能就是不一样。

大家知道，可重复、可检验，是科学机制的核心。

一个科学家发表一篇论文，别人据此操作，能得出同样的结果，这才能证明你的论文是成立的。你的实验被重复的次数越多，被其他科学家检验得越多，就越可信。

你如果要向《Nature》这样的顶级杂志提交论文，你不仅要交代每一个实验步骤是怎么做的，还得把实验的原始数据上传服务器，允许所有人公开访问。别人读你的论文的时候，他就会重复这个实验，看看是不是能得出同样的结果。

但是，很多实验，尤其是生物学实验有一个特点，就是重复性低。

之前万维钢老师就跟我讲过，医学领域的论文，很多结论过几年就被其他科学家的研究推翻了。不是说之前的科学家不严谨，这是非常正常的现象。

为什么会有这个现象呢？

因为生物学、医学实验的复杂度太高，稍微一点点变化，都有可能对实验结果带来影响。而这些变化，可能是常人注意不到的因素。

罗成伟举了一个例子。有一家全球顶级的生物材料纳米研究所搬新家，换了一栋楼，之前做出来的实验结果，就再也做不出来了。整个团队花了两三个月的时间找原因，发现原来是做实验用的炉子挪动了，烘烤的位置变了。于是，那帮顶级的博士生，又花了好几个星期的时间去挪炉子，看看在哪个位置，才能做出结果来。

为什么说做实验是一门手艺呢？就是因为做实验的过程中，有太多只可意会不可言传的东西，有太多的偶然因素。说白了，生物学实验在过去，还是小作坊，没有彻底的标准化。

那怎么办呢？

罗成伟说，现在看到一个解决方案，就是智能化——编程，然后由双臂机器人来进行实验操作。

机器人的好处，首先是标准化。不同人的手，做出来的实验是不一样的，所以说是一门艺术嘛。机器只要共享的是同一个程序，做出来的实验就是一样的。

机器人的第二个好处，是个性化、可编程，甚至可以深度学习，自我进化。智能化实验室，只要修改下数据模型，定义不同的任务，就能做出不同的实验。

你可不要小看这个变化。智能化实验室给整个生物科学界，甚至人类的科研进步，带来不得了的影响。

首先，它能大幅提高科学发现的效率。

前面讲到，传统实验的问题是重复性低。实验员不可能把自己的每一步操作、每一个环境变量都记录下来。比如，同样的实验室、同样的操作，博士小王每次都能做出结果，博士小李就是做不出来，为什么呢？

因为小王习惯每天晚上10点钟去做实验，刚好撞到细胞系第5天分裂到第50代的时候，去做某一个操作，才能得到这个结果。你如果在第48代去做，实验就是无效的。虽然中间间隔只有几个小时，小王只是运气好，撞上了这个时间而已。实际上，可能他自己都不知道为什么实验能做成。

一个实验中，可能存在成千上万个类似这样的因素，这些因素是人很难捕捉到的。但是在智能化的实验室，机器人可以一边操作，一边把所有信息都记录在案。什么时间，什么温度，细菌生长状况什么样，做了哪些操作，每个操作怎么做的。然后再去分析，什么因素导致实验失败？满足哪些条件，实验才能成功？

把这些搞明白了，就能大幅提高实验的可重复性。换一个实验室，换一批科学家做，也能做成，效率将大大提高。

第二，智能化实验室听起来是个高科技，很费钱。但实际上，它能降低实验的成本。

做实验最大的成本是什么？不仅仅是设备，关键是人，做实验的人。培养一个人是很花钱的，培养周期又长。像哈佛、MIT（麻省理工学院）这种名校的博士生，那就是时间和金子堆起来的。

这么贵的人，他们每天做的是什么呢？你可不要以为，他们每天做的都是科研突破、人类创新。不，实验室里往往是劳动密集型工作，他们80%的时间都花在一遍一遍地做实验上。因为科学发现，有时候就是一个试错的过程，在实验室里一个个试，看哪个能成。

为什么大学里，学生把导师叫老板？因为学生其实是给导师打工的嘛。就像小作坊里师傅带徒弟，徒弟是给师傅打下手的。做实验这种费力不讨好的活，分配给博士生去做，这样科学家才能在这些实验结果上面搞突破嘛。

罗成伟给我算了一笔账，一个大药厂一般要雇几百个实验员，一个人10-20万美元的年薪。如果实验用的机械臂定价在15万美元以内，就可以替换掉大批的实验员。

更重要的是第三点，它能极大推动全球的科研协作。

现在科学家之间的协作靠什么？主要靠发论文、读论文。一个科学家有了研究成果，把它写成论文，另一个科学家读了这篇论文，再根据论文中的提示做实验，在这个基础上推动科研创新。

而智能化，能够让全球的实验室联网。就像苹果的Siri，你问它天气怎么样？它会获取你所在的位置，发回服务器，查询服务器代理商对天气的预报，然后把这个信息反馈给你。

未来，智能化的实验室也是这样。科学家不必有自己的实验室，可以对着语音助理说，我想做一个什么实验。那边会自动把实验流程分析完毕，然后把实验完成，直接给你生成一个数据报表。

现在，各个高校、各个国家的实验室之间是独立的，就像一个一个分散的部落。而未来，全球的实验室将通过这种双臂机器人互通互联，科技研发的速度就会大大加快，人类克服疾病和生物突破的速度也会加快。

你看，我们一谈起人工智能，就想起自动驾驶、语音识别这些大众比较熟悉领域。但是人工智能这轮革命可没有这么简单，行行业业，各个领域都在发生颠覆性的变革。

从小作坊，到工业化，再到智能化；从分散部落，到全球互通互联；从人脑学习，到机器学习——这样的进程在每个领域都在发生。

这个话题就聊到这里，明天见。

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