En un desarrollo significativo para la investigación científica, diez robots avanzados están ahora realizando activamente experimentos dentro de un laboratorio de biología ubicado en Tokio. Estas máquinas sofisticadas, equipadas con dos brazos, son capaces de realizar una variedad de tareas fundamentales de laboratorio, incluyendo la manipulación de líquidos, el cultivo de células en placas y la operación de diversos instrumentos científicos. El pionero laboratorio automatizado, situado en el Centro de Innovación Robótica del Instituto de Ciencia de Tokio, comenzó sus operaciones en abril. Hay planes en marcha para hacer esta instalación accesible a otros investigadores dentro del instituto más adelante en el año actual.
La visión a largo plazo para este laboratorio robótico es ambiciosa, con el objetivo de establecer una instalación a «escala de fábrica» que albergue a miles de robots para 2040 o 2050. Este extenso laboratorio futuro está destinado a servir a científicos a escala global, trazando paralelismos con centros científicos internacionales de renombre como el laboratorio de física de partículas de Europa, el CERN. Tal despliegue a gran escala de científicos robóticos ha generado un considerable interés y anticipación dentro de la comunidad científica. Yan Zeng, científico de materiales en la Universidad de Vanderbilt, expresó entusiasmo por la perspectiva de un laboratorio que contara con tantos robots, mientras que también manifestó curiosidad sobre el cronograma para alcanzar este ambicioso objetivo. Zeng añadió que tal instalación tiene el potencial de beneficiar a científicos de todo el mundo.
La integración de la automatización en el trabajo de laboratorio, particularmente dentro de las ciencias de la vida, ha estado progresando durante al menos una década. Si bien algunas instalaciones existentes utilizan robots de un solo brazo para la manipulación de muestras, los robots de dos brazos desplegados en el laboratorio de Tokio representan un avance significativo, ya que son capaces de ejecutar tareas más intrincadas y complejas. Un factor diferenciador crucial de los robots en la instalación de Tokio es la incorporación de software de inteligencia artificial (IA). Este componente de IA empodera a los robots para tomar decisiones autónomas, yendo más allá de la mera automatización de procesos manuales. Andrew Cooper, químico de la Universidad de Liverpool, destacó que estos robots habilitados con IA poseen la capacidad no solo de automatizar el trabajo experimental, sino también de analizar y refinar las metodologías experimentales, mejorando así la eficiencia científica y el descubrimiento.
Las capacidades de toma de decisiones de estos robots se han demostrado a través de varios experimentos notables. Por ejemplo, un programa de IA utilizado por el equipo de Genki Kanda identificó y probó con éxito 144 condiciones experimentales distintas durante un período de 111 días. Este proceso intensivo tuvo como objetivo determinar las condiciones óptimas requeridas para el cultivo de células madre humanas. En otra instancia, un programa de IA fue capaz de tomar imágenes de células cultivadas en una placa, predecir con precisión sus patrones de crecimiento a lo largo del tiempo y, posteriormente, identificar el momento más oportuno para recolectarlas. Además, los robots demostraron su fiabilidad y autonomía al monitorear y mantener continuamente los cultivos celulares durante ocho días consecutivos, incluso cuando los investigadores humanos estaban de vacaciones. Esta capacidad subraya el potencial de los robots para gestionar tareas rutinarias y continuas, liberando a los científicos humanos.
Un beneficio principal de integrar estos sistemas robóticos en entornos de laboratorio es la importante cantidad de tiempo ahorrado para los investigadores. Al confiar tareas repetitivas y laboriosas a los robots, los científicos tienen la oportunidad de dedicar más de su valioso tiempo a actividades intelectuales de nivel superior. Esto incluye enfocarse en el diseño conceptual de experimentos, la interpretación crítica de resultados y la generación de ideas e hipótesis innovadoras, acelerando en última instancia el ritmo del descubrimiento científico.
A pesar de las capacidades avanzadas de estos sistemas robóticos, el papel de los investigadores humanos sigue siendo indispensable en el modelo operativo actual. El equipo de Genki Kanda, por ejemplo, todavía es responsable de varias tareas esenciales. Estas incluyen la preparación de reactivos y otros materiales que los robots requieren para sus experimentos. Los humanos también son cruciales para solucionar cualquier problema que surja durante las ejecuciones experimentales y para llevar a cabo las tareas de limpieza una vez que los experimentos han concluido. Si se utiliza un gran volumen de reactivos o consumibles durante un experimento prolongado, la intervención humana es necesaria para reponer estos suministros. Además, cuando el equipo funciona mal o los robots cometen errores, los investigadores humanos deben intervenir para rectificar los problemas.
Sin embargo, los esfuerzos actuales se dirigen a automatizar aún más estas tareas humanas restantes. El equipo de Kanda está trabajando activamente en la integración de software más sofisticado en los robots, con el objetivo de crear un «científico de IA» que pueda tomar decisiones de forma autónoma cuando ocurran errores. Esta IA avanzada también sería capaz de adaptar los protocolos experimentales dinámicamente basándose en la configuración específica del laboratorio y la disponibilidad de recursos y equipos.
A pesar de estos avances, la realización de laboratorios completamente autónomos sigue siendo un objetivo lejano, como advierte Andrew Cooper. El desafío principal radica en el complejo proceso de integrar eficazmente el software de IA con los sistemas robóticos físicos. Esta integración exige habilidades de programación altamente especializadas y avanzadas, lo que representa un obstáculo significativo. Si bien hay desarrollos prometedores, como el trabajo de prueba de concepto que demuestra el potencial de los robots habilitados con IA para identificar y corregir errores —por ejemplo, abordar automáticamente un vial caído sin intervención humana— estas capacidades aún se encuentran en sus etapas incipientes. El camino hacia entornos de investigación científica completamente autosuficientes, libres de la necesidad de supervisión humana directa para operaciones rutinarias, continúa siendo una aspiración a largo plazo, que requiere una innovación y un desarrollo sustanciales adicionales.
01 Jun 15:20 · Robots run this laboratory in Japan — and are changing how scientists work
https://www.nature.com/articles/d41586-026-01625-2
