La automatización del laboratorio mejora la eficiencia y la obtención de nuevos conocimientos

La visión por ordenador y otros tipos de inteligencia artificial aceleran el trabajo en el laboratorio.

La automatización de laboratorio libera a técnicos y científicos de tareas manuales que consumen mucho tiempo para que puedan centrarse en tareas más importantes. Los pacientes pueden recibir rápidamente sus diagnósticos, recibiendo también los cuidados oportunos que necesitan. Se pueden probar nuevos medicamentos rápidamente, lo que conduce a tratamientos vanguardistas. En este laboratorio del futuro, la inteligencia artificial lleva la automatización al siguiente nivel.

Ya sea ejecutando un simple análisis de sangre o analizando los efectos de un tratamiento potencial en un cultivo celular, algunas de las respuestas más importantes en Ciencias biológicas y de salud provienen del laboratorio. Un laboratorio prospera con alta precisión, velocidades rápidas y alto rendimiento. Cuanto más eficientemente trabaja un laboratorio, más rápido podrán realizar descubrimientos y diagnósticos los investigadores y médicos, acelerando la prestación de cuidados de alta categoría.

La automatización del laboratorio implica un conjunto de tecnologías que automatizan tareas manuales y de alto volumen en laboratorios clínicos o de investigación. En un número creciente de casos, estas tecnologías implican robótica de laboratorio e inteligencia artificial (IA), incluyendo aprendizaje automático, aprendizaje profundo y visión por ordenador. La robótica de laboratorio y la automatización pueden aplicarse a una gama de procesos y equipos, desde instrumentos de referencia a sistemas independientes hasta microscopios. Dependiendo de cómo se usan, los sistemas de automatización del laboratorio pueden ser de una sola función o combinar muchas funciones diferentes.

Automatización de laboratorio clínico

La automatización en un laboratorio clínico se centra principalmente en garantizar la exactitud a la vez que se acelera el tiempo y eficiencia de las pruebas de diagnóstico. Los laboratorios clínicos suelen trabajar las veinticuatro horas del día. Es sumamente importante que los técnicos de estos laboratorios gestionen el gran número de pruebas que reciben de uno o varios hospitales o clínicas.

Las soluciones más recientes de automatización de laboratorio clínico usan la visión por ordenador para leer códigos de barras, identificar muestras y ayudar a los brazos robóticos a realizar movimientos precisos. Los laboratorios clínicos también están explorando el uso del aprendizaje automático en áreas como la patología digital, lo que requiere un alto grado de rendimiento informático en servidores perimetrales.

Investigación y desarrollo farmacéutico

Los robots de manejo de líquidos, secuenciadores, cribado de alto contenido (HCS) y cribado de alto rendimiento (HTS) están entre los sistemas de automatización de laboratorio que ayudan a los científicos a acelerar la investigación y el desarrollo farmacéutico. Los investigadores pueden realizar un número increíblemente grande experimentos, lo que puede conducir al descubrimiento de nuevos medicamentos, terapias contra el cáncer y otros tratamientos. El aprendizaje automático y el aprendizaje profundo son particularmente valiosos en laboratorios de investigación, con algoritmos que aceleran el HCS y otras cargas de trabajo por imágenes.

Por ejemplo, para apoyar el descubrimiento temprano de medicamentos a través de la aceleración HCS, Intel y Novartis usaron redes neuronales profundas (DNN) para reducir el tiempo de entrenamiento de modelos de análisis de imágenes, de 11 horas a 31 minutos.1 El equipo usaba ocho servidores basados en CPU, una interconexión de tejido de alta velocidad y TensorFlow optimizado para procesar imágenes microscópicas significativamente más rápido. Esta solución ayuda a los investigadores a estudiar los efectos de miles de tratamientos químicos en diferentes cultivos celulares y evaluar la eficacia potencial de varios fármacos.

Beneficios de la automatización del laboratorio

Automatizar procesos manuales en el laboratorio conduce a varias ventajas, especialmente el tiempo que ahorra. Pero aún más importante es lo que está en juego cuando las tareas se completan más rápido mientras mantienen la exactitud. Por ejemplo, cuando los investigadores pueden ejecutar rápidamente un millón de compuestos contra un medicamento objetivo, pueden descubrir un tratamiento innovador a una velocidad nunca antes vista.

  • Reducción de errores. Por diseño, la automatización del laboratorio reduce la posibilidad de error humano al eliminar el trabajo manual del proceso.2 Esto también es compatible con la reproducibilidad y la consistencia en las pruebas.
  • Tiempo rápido de entregas. Los sistemas automatizados pueden realizar cribados de alto rendimiento y otros experimentos a un ritmo no posible para los seres humanos, a la vez que mantienen la exactitud.2
  • Uso estratégico del personal humano. Los técnicos y científicos del laboratorio pueden dedicarse a sus capacidades más importantes y centrar su atención en tareas estratégicas, en lugar de estar atados a un trabajo repetitivo.
  • Reducción de costes. Los sistemas de automatización del laboratorio pueden ayudar a reducir los costes reduciendo los volúmenes de reactivo necesario y minimizando los desperdicios.
  • Seguridad en el lugar de trabajo. Al minimizar la necesidad de intervención humana, la automatización del laboratorio puede ayudar a los técnicos a limitar la exposición a patógenos y a sustancias químicas nocivas o lesiones causadas por movimientos repetitivos.

Intel y Novartis usaron redes neuronales profundas (DNN) para reducir el tiempo para capacitar modelos de análisis de imágenes de 11 horas a 31 minutos.¹

Tecnologías de automatización en el laboratorio

Desde brazos robóticos hasta procesamiento de imágenes, las tecnologías Intel® impulsan las últimas soluciones de automatización del laboratorio. Nuestro amplio catálogo de tecnologías informáticas ofrece a los fabricantes de instrumentos una gama de opciones informáticas que satisfacen los requisitos de potencia y rendimiento, junto con capacidades habilitadas por software para la visión por ordenador y otros tipos de IA.

Además, los servidores y almacenamiento construidos sobre tecnologías Intel® proporcionan unos cimientos sólidos para la gestión de datos en todo el laboratorio. Esto es compatible con los principios de los datos FAIR, haciendo que los datos sean encontrables, accesibles, interoperables y reutilizables en sistemas automatizados sin intervención humana.

Tecnologías Intel® para la automatización del laboratorio
Procesadores Intel® Core™ y procesadores Intel Atom® Los procesadores de Intel ofrecen el nivel adecuado de rendimiento y consumo de energía necesarios para automatizar los procesos del laboratorio. Ideal para la manipulación de muestras y la recuperación, clasificación, centrifugación y otras funciones pre y postanalíticas.
Procesadores escalables Intel® Xeon® Los procesadores escalables Intel® Xeon® ofrecen alto rendimiento para servidores perimetrales en el laboratorio, especialmente útiles para el cribado de alto contenido (HCS) y otros tipos de imágenes.
Unidades de procesamiento de visión Intel® Movidius™ Las VPU Intel® Movidius™ están diseñadas para la visión por ordenador en el perímetro. Estos VPU de baja potencia permiten la lectura del código de barras, movimiento del brazo robótico, análisis de muestra y mucho más.
Memoria Intel® Optane™ persistente y SSD La memoria persistente Intel® Optane™ y las unidades de estado sólido (SSD) son compatibles con grandes aplicaciones en memoria, ideales para cargas de trabajo por imágenes e IA en la automatización del laboratorio.
Herramientas de software de IA3 Para los desarrolladores, Intel ofrece bibliotecas de software y optimizaciones para marcos populares como TensorFlow y Caffe para impulsar el rendimiento en la arquitectura Intel®. La distribución Intel® del kit de herramientas OpenVINO™ simplifica el desarrollo de aplicaciones de visión en plataformas Intel, incluyendo VPU y CPU.
Intel® Wi-Fi 6 e Intel 5G Con asistencia para los últimos estándares Wi-Fi y 5G, Intel simplifica el proceso de conexión de instrumentos en el laboratorio. La conectividad a alta velocidad permite el control a distancia, la monitorización en tiempo real y otros casos de uso del perímetro a la nube.

Habilitación del laboratorio del futuro

El Internet de las cosas ya ha comenzado a desglosar silos de datos y habilitar un nuevo nivel de automatización. Las imágenes microscópicas se procesan en tiempo real. Los resultados de los experimentos pueden analizarse y compartirse con laboratorios de todo el mundo. Los datos de las sondas se pueden aplicar a algoritmos de IA para informar del mantenimiento predictivo, lo que a su vez evita el tiempo de inactividad del instrumento.

Las tecnologías de procesamiento, almacenamiento y red rápidas seguirán aumentando la eficiencia del laboratorio del futuro. Por ejemplo, los investigadores del Instituto de Investigación Genómica Translacional (TGen) están secuenciando genomas de pacientes y, a continuación, realizan análisis genómicos en una infraestructura informática de alto rendimiento (HPC) con procesadores escalables Intel® Xeon®. El uso del hardware moderno de HPC para realizar análisis más rápidos permite a los asesores de genética y a los médicos identificar opciones de tratamiento más oportunas. El hardware de HPC moderno también proporciona una base que permite a los investigadores aplicar métodos de aprendizaje automático a cantidades masivas de datos, revelando información que puede llevar la medicina de precisión a nuevas alturas.

TGen ha construido una infraestructura de informática de alto rendimiento (HPC). Optimizada para las ciencias de la vida, incluye procesadores escalables Intel® Xeon®, memoria Intel® Optane™ y servidores de rack Dell.

A medida que los laboratorios clínicos, investigadores, y farmacéuticos se conectan y automatizan más y más, Intel proporcionará los cimientos de la tecnología que mueve, almacena y procesa los datos de forma eficiente. Ya sea analítica de genómica analítica en la nube o brazos robóticos en el perímetro, las tecnologías Intel® permiten la inteligencia en cada paso en laboratorio automatizado.

FAQ

Preguntas más frecuentes

La automatización del laboratorio utiliza robótica, IA y otras tecnologías para automatizar tareas manuales y de alto volumen en laboratorios clínicos o de investigación.

La automatización puede acelerar el tiempo de entrega y los descubrimientos tanto en laboratorios clínicos como de investigación. Esto incluye laboratorios en hospitales, empresas farmacéuticas y biotecnológicas, universidades y otras instituciones de investigación.

La robótica de laboratorio y la automatización están equipados con una gama de hardware y software, a veces con capacidades especiales para la visión por ordenador u otros tipos de IA.

Más recursos en ciencias de la salud y la vida

Encuentre más información sobre las últimas tecnologías para proveedores de salud, sistemas sanitarios y profesionales de las ciencias de la vida.

Ciencias biológicas y salud

Ciencias biológicas y salud están avanzando con la tecnología de imagen médica Intel®, el análisis de datos, la genómica, la telemedicina, y la robótica.

Más información

Acelerando el descubrimiento de medicamentos

Intel colaboró con Novartis para acelerar el cribado de alto contenido en la detección, un elemento clave del descubrimiento temprano de medicamentos, usando redes neuronales de gran escala (CNN).

Más información

Aceleración de la investigación genómica

Intel y Broad Institute colaboran en soluciones de centros de datos para impulsar el análisis de genómica y la investigación a nivel mundial.

Descubra la investigación genómica 

Medicina de precisión

Infórmese sobre las tecnologías necesarias para apoyar cargas de trabajo de medicina de precisión como el análisis genómico, imágenes moleculares y dinámica molecular.

Infórmese sobre la medicina de precisión

La IA en la asistencia sanitaria y en las ciencias biológicas

La IA en la asistencia sanitaria y en las ciencias biológicas ayuda a potenciar la eficiencia y mejora la atención en imágenes médicas, la automatización de laboratorios y mucho más.

Descubra la IA en la asistencia sanitaria

Informática de perímetro

La informática perimetral coloca servidores, dispositivos, y procesamiento de datos en muchos puntos diferentes, donde más se necesitan los recursos.

Descubra tecnologías perimetrales

Avisos legales y descargos de responsabilidad

Es posible que las tecnologías Intel® requieran la activación de hardware, software o de servicios.

Ningún producto o componente es completamente seguro.

Sus costes y resultados pueden variar.

Información sobre productos y rendimiento

120 veces con base en una aceleración 21,7 más rápida alcanzada mediante la ampliación de un sistema de nodo único a un clúster de 8 zócalos. Configuración de nodo de clúster de 8 zócalos: CPU: procesador Intel® Xeon® 6148 @2,4 GHz, núcleos: 40, Zócalos: 2, Hyper-threading: habilitado, memoria/nodo: 192 GB, 2666 MHz, NIC: Intel® Omni-Path Host Fabric Interface (Intel® OP HFI), TensorFlow: v1.7.0, Horovod: 0.12.1, Open MPI: 3.0.0, Clúster: ToR Switch: Intel® Omni-Path Switch (Intel® OP Switch) Configuración de nodo único: CPU: procesador Intel® Xeon Phi™ 7290F, 192 GB de DDR4 RAM, 1 SSD Intel® serie DC S3610 de 1,6 TB SC2BX016T4, 1 SSD Intel® serie DC S3520 de 480 GB SC2BB480G7, Intel® Math Kernel Library (Intel® MKL) 2017/DAAL/Intel Caffe. *Referencias: BBBC-021: Ljosa V, Sokolnicki KL, Carpenter AE, Conjuntos de imágenes de microscopía de alto rendimiento anotadas para validación, Nature Methods, 2012. ImageNet: Russakovsky O et al, ImageNet Large Scale Visual Recognition Challenge, IJCV, 2015. TensorFlow: Abadi M et al, Aprendizaje automático a gran escala en sistemas heterogéneos, Software disponible en tensorflow.org. Las pruebas documentan el rendimiento de los componentes en una prueba concreta y en sistemas específicos. Las diferencias en la configuración, el hardware o el software afectarán al rendimiento real. Si está considerando realizar una compra, puede consultar otras fuentes de información para evaluar el rendimiento. Para obtener información más completa sobre los resultados del análisis de rendimiento, visite www.intel.es/benchmarks. Las características y ventajas de las tecnologías Intel® dependen de la configuración del sistema y podrían requerir hardware y software habilitados o la activación de servicios. El rendimiento variará en función de la configuración del sistema. Ningún sistema informático es absolutamente seguro. Consulte con el vendedor o fabricante de su sistema o visite intel.es para más información.
2"Ventajas y limitaciones de la automatización total del laboratorio: una descripción personal", Química clínica y medicina de laboratorio (CCLM), febrero de 2019, degruyter.com/view/journals/cclm/57/6/article-p802.xml.
3

El rendimiento varía según el uso, la configuración y otros factores. Más información en www.Intel.com/PerformanceIndex.