鎂伽科技首席科學家王承志博士：《智能自動化：生物學的工業(yè)革命》

原題：鎂伽科技首席科學家王承志博士：智能自動化 生物學的工業(yè)革命 | WISE2021新經(jīng)濟之王大會

12月13日-15日，36氪WISE2021新經(jīng)濟之王峰會在上海舉行，今年我們以「硬核時代」為主題。“硬核”是當下時代和大環(huán)境帶給中國新經(jīng)濟企業(yè)的挑戰(zhàn)和機遇，一方面要求企業(yè)關注技術創(chuàng)新，找到自身“硬核”壁壘；另一方面要求企業(yè)回饋社會，展現(xiàn)更多“硬核”責任與擔當。在從商業(yè)模式創(chuàng)新的“應用時代”邁向技術創(chuàng)新的“硬核時代”之際，我們與上百家硬核企業(yè)匯聚一堂，聚焦宏觀政策、智能制造、半導體、新能源、新消費等熱門賽道，全方位探討各領域如何構建以創(chuàng)新驅動的硬核競爭力。

大會上，鎂伽科技首席科學家王承志博士發(fā)表了題為《智能自動化：生物學的工業(yè)革命》的主題演講。王承志博士認為：鎂伽希望借助多年自動化和人工智能的技術能力、生命科學的行業(yè)經(jīng)驗積累，以及不斷豐富強大的生命科學專家團隊，為推動行業(yè)進階貢獻力量。鎂伽一直堅守的初心就是做困難但有長期價值的事情，用科技創(chuàng)新讓世界更美好、更健康。

王承志：非常謝謝主辦方的邀請，也很高興有機會來分享一下我們的工作。

今天我的題目有點大，生物學的工業(yè)革命。在過去一百年，我們的生活、世界發(fā)生了翻天覆地的變化。一百年前，全世界GDP總值是兩千億美金，今天已經(jīng)接近了百萬億美金。所以在過去一百年，我們的物質生活得到了極大地豐富，那么過去取得的成就是怎么實現(xiàn)的？一個直觀的現(xiàn)象是，一百年前生產(chǎn)一臺汽車需要有幾百個工人在所有產(chǎn)線上手工操作，但是今天任何一家汽車生產(chǎn)商都實現(xiàn)了全自動化生產(chǎn)線，幾乎已經(jīng)沒有人工操作了，所以正是由于生產(chǎn)力極大地提升，帶來了今天這樣的生活。

由于財富急劇提升，過去一百年人類創(chuàng)造的財富超過了過去人類幾千年創(chuàng)造財富的總和，我們也逐漸把眼光從外部投入到了自身，這使得20世紀生命科學得到了巨大的發(fā)展。上世紀末，我們把人類所有基因全部解碼了，今天“元宇宙”特別火，在“元宇宙”里所有物體和東西都是代碼。我們身處的宇宙可能也是一個“元宇宙”，我們也只是一段代碼，但是了不起的是我們通過人類基因組計劃把自己的代碼解析了。

人類基因組計劃集中了很多國家科學家的力量，大家集中力量把這個事情做成了，這可能是生物學有史以來最了不起的事件之一。當時人類基因組計劃怎么實施的？大家可能覺得是特別高大上的事情，但實際上這些工作就是在生物實驗室里完成的。事實上，你會發(fā)現(xiàn)一百年前的生物學實驗室和今天生物學實驗室的景象幾乎沒有什么變化。過去大家是搖試管、刷瓶子，拿樣品在顯微鏡下看。一百年過去了，哪怕是世界頂尖的研究機構和企業(yè)，你到他們的實驗室里看，依然是這樣的情況。

大家可能會問，為什么在工業(yè)上我們的生產(chǎn)力如此之發(fā)達，但是在生物學研究里面，我們的生產(chǎn)力工具還是這樣？與傳統(tǒng)的制造業(yè)像汽車、3C這樣的行業(yè)相比，生命科學領域盡管有更高的增速（增速超過30%）和人力成本，但是它的場景復雜和豐富程度要遠遠超過傳統(tǒng)制造業(yè)。和生命科學類似的行業(yè)比如像零售、物流這些企業(yè)也正在經(jīng)歷著自動化和數(shù)字化的變革。由于這些場景復雜度非常高，所以它對自動化的技術和柔性化提出了非常高的要求。所以這也就是為什么直到今天我們發(fā)現(xiàn)很多生物學實驗室和一百年前還是一樣。

我們在想，能不能在這個行業(yè)背景下做一些事情？今天整個生命科學產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量和過去相比已經(jīng)不可同日而語了。人類基因組計劃全世界的科學家干了很多年，今天技術的進步使得現(xiàn)在可能一天就把當時所有的工作都做了。比如現(xiàn)在一個高通量測序儀一天產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量可以達到6個T，甚至更多。比如像高內(nèi)涵成像系統(tǒng)，能夠高通量成像的儀器一天可以拍攝超過10萬張照片，一天拍的圖片超過過去很多年所有科學家發(fā)表的所有圖片。現(xiàn)在一套自動抗體篩選系統(tǒng)一天可以篩選5萬種不同抗體。

現(xiàn)在生命科學的研究出現(xiàn)了很大的矛盾，即生物學家對于數(shù)據(jù)的需要日益增長，但是我們的生產(chǎn)力還和過去一樣落后。大家知道，每當這樣的生產(chǎn)力矛盾出現(xiàn)其實就是機會出現(xiàn)的時候?；谶@樣的機會，我們在2016年創(chuàng)立了鎂伽。我們的初衷是想通過智能化和自動化的方式，賦能行業(yè)創(chuàng)新突破和生產(chǎn)力的革新，為每個人創(chuàng)建更加高效，更加健康，更加美好的世界。

今天我們?nèi)虻膯T工接近一千人，在全球6個地方有辦公室和工廠。我們也獲得了很多行業(yè)頭部的企業(yè)和機構的認可，包括像藥明康德、博世集團，他們是生物醫(yī)藥和自動化行業(yè)的頭部企業(yè)，他們的投資是對鎂伽在生命科學智能自動化領域巨大潛力的最好背書。我們的客戶也包括了很多生物醫(yī)藥、IVD等領域的頭部企業(yè)。

下面和大家分享一下我們在過去幾年所積累的一些技術和能力。鎂伽是做機器人起家的，我們做完這些機器人以后發(fā)現(xiàn)，如果我們要深耕一個行業(yè)，比如像生命科學，只有機器人是不夠的，要形成完整的解決方案。所以我們把生命科學里面各種常見的操作，比如液體處理、粉末處理、樣品震蕩離心、存儲、轉運等等不同的操作，打磨成不同的模塊，通過這些自動化的模塊，我們就能夠快速地做以前做不了的實驗。

當你能夠高通量、自動化地做很多實驗以后，勢必會產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)。接下來更大的挑戰(zhàn)在于如何運用和分析這些數(shù)據(jù)。如果你要做一件工作的話，這些自動化模塊相當于“手”，同時你還需要“大腦”處理這些數(shù)據(jù)?；诖?，我們開發(fā)了MegaDpLn™ AI技術平臺，它是針對生命科學這個行業(yè)的特殊之處設計的。我們生物學的數(shù)據(jù)量雖然越來越大了，但是和工業(yè)數(shù)據(jù)量相比，依然是一個小樣本，在這種情況下我們開發(fā)了小樣本的學習方法，計算精度已經(jīng)提升了20%。另外我們在生命科學領域有很多是沒有標記的數(shù)據(jù)，基于此我們通過半監(jiān)督和無監(jiān)督的方式，把數(shù)據(jù)標記需求量減少了60%以上。

另外生物學家并不是特別善于寫代碼，所以我們把我們的技術快速地部署，讓用戶能夠在很短時間內(nèi)學會。目前我們的技術已經(jīng)有了應用于很多客戶的實例，比如化學反應逆合成路徑的預測、細胞表型的檢測。

我們還開發(fā)了一個IntellVega視覺平臺，生物學有很多試劑是透明的，如果用視覺分析難度很大。我們針對生物學這些特殊場景，也做了很多優(yōu)化，我們現(xiàn)在可以達到亞像素級算法的優(yōu)化，能夠精密地控制微米級的運動?；趧偛耪故镜哪芰?，包括自動化的能力、AI的能力，我們提供了很多產(chǎn)品給生命科學行業(yè)的客戶。

疫情到來的時候，我們也覺得是鎂伽義不容辭的責任。去年我們用非常短的時間研發(fā)了鎂伽高通量自動化核酸檢測系統(tǒng)，助力一線抗疫。這也是鎂伽在國內(nèi)首次將機器人應用于大規(guī)模核酸檢測。在核酸檢測中，咽拭子檢測前處理是最耗人力，最危險的步驟，這個是非常累、非常痛苦的過程。所以我們把這個過程實現(xiàn)了完全的無人化、自動化。今年我們把這個產(chǎn)品做了升級，實現(xiàn)了從開蓋分杯到核酸提取，PCR體系構建，再到封膜和qPCR檢測的全流程自動化，真正做到了“管式樣本進，檢測結果出”。下面用一個動畫視頻展示一下。

這個就是我們?nèi)ツ隇樾鹿跈z測推出的全自動產(chǎn)品。我們推出了類似很多這樣的產(chǎn)品，比如像生物酶的分裝、化學反應合成等等。光是這樣還不夠，如果想改變整個行業(yè)的話，我們需要做一些基礎設施之類的工作，不僅僅是提供一臺設備和儀器，更多是要做全流程的解決方案。因此，我們自主研發(fā)了國內(nèi)首家通用型智能自動化生物實驗室——鎂伽鯤鵬實驗室，我們現(xiàn)在用它來做什么？比如細胞基因編輯、高通量藥物篩選、合成生物學等等，我們希望用智能自動化的形式提高生命科學的研發(fā)和生產(chǎn)效率，能夠引領即將到來的生物學革命。

在鎂伽鯤鵬實驗室里有這樣幾個平臺，首先是全自動細胞實驗平臺，能夠自動地處理各種細胞樣品，實現(xiàn)細胞的傳代、換液，并能對細胞的表型等海量高質量數(shù)據(jù)進行自動采集和智能分析。此外，還有全自動分子實驗平臺，全自動病原檢測平臺，全自動組學樣品前處理平臺。

我們希望打造下一代的智能自動化生命科學基礎設施，通過自動化的平臺做很多工作比如像新靶點篩選、新抗原篩選、生物大分子的篩選等，同時通過自動化設施大量地積累數(shù)據(jù)。例如我們現(xiàn)在正在把人的兩萬個基因全部敲除并做表型和組學的數(shù)據(jù)庫，基于這些數(shù)據(jù)為藥物研發(fā)企業(yè)提供智能化、自動化的服務。鎂伽的目標是成為以數(shù)據(jù)為核心資產(chǎn)的下一代生命科學基礎設施的服務提供商，我們也非常希望能夠和生命科學行業(yè)里面各個企業(yè)、各個機構合作，謝謝大家！

鎂伽科技創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官黃瑜清：用智能自動化方案提升生命科學領域研發(fā)效率

原題：曾獲愉悅、藥明康德等投資，鎂伽以智能自動化技術搭建生命科學領域基礎設施

21世紀經(jīng)濟報道記者 申俊涵 北京報道 近日，鎂伽科技創(chuàng)始人黃瑜清在朋友圈發(fā)布了一段類器官心臟的視頻，這個類心臟是鎂伽鯤鵬實驗室取得的最新進展。鎂伽也是世界范圍內(nèi)首家用自動化做類器官培養(yǎng)和建庫的公司，目前在建的有六種類器官：類腦、類胰島、類腸、類心臟、類肺、類肝臟，預計3年之后鎂伽將會成為全亞洲最大的類器官庫。

“整個類心臟的研發(fā)過程都是在智能自動化的鎂伽鯤鵬實驗室進行的。相比汽車制造、3C制造領域，由于生命科學本身對環(huán)境和操作的要求更高，使得這個領域的自動化程度要低得多，大量基礎性工作仍需要人工完成。我們希望通過智能自動化技術提供解決方案，幫助他們從重復性的實驗工作中解放出來。”近日，鎂伽科技創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官黃瑜清在接受記者采訪時說。

懷著這樣的初心，黃瑜清聯(lián)合兩位合伙人在2016年共同創(chuàng)立了鎂伽科技。經(jīng)過五年發(fā)展，鎂伽已經(jīng)成為生命科學領域的硬科技新星。

今年8月，鎂伽自主研發(fā)的國內(nèi)首家通用型智能自動化生物實驗室——鎂伽鯤鵬實驗室一期在北京昌平區(qū)生命科學園正式落成。9月，鎂伽鯤鵬實驗室（上海）已建成并開始投入使用。同時，鎂伽也在蘇州開始布局滿足不同功能的自動化生物實驗室，預計于2022年初正式投入使用。這些實驗室一方面可以為鎂伽內(nèi)部提供科研能力，另一方面鎂伽希望未來借助鯤鵬實驗室的智能自動化能力給客戶提供科研和CXO等多元化服務。

同時在新冠肺炎疫情期間，鎂伽還調動研發(fā)團隊研發(fā)自動化核酸檢測工作站，不僅極大提升了檢測速度，還降低了一線檢測人員的感染風險。今年，鎂伽又進行升級，推出自主研發(fā)的超高通量全自動病毒核酸檢測系統(tǒng)（MRA-CDF-800），并推出了移動方艙集成核酸檢測實驗室。

黃瑜清表示，醫(yī)學檢測/診斷不是一個新領域：“問題是這樣一個兇猛的病毒出來之后，對整個醫(yī)療行業(yè)提出了新挑戰(zhàn)，你是不是有新工具、新方法來解決這個問題？這次突如其來的疫情讓整個行業(yè)意識到自動化和智能化的迫切性。我們之所以能在那么緊急的情況下，把這么復雜的一臺機器做出來，是因為我們已經(jīng)在智能化、自動化領域積累了很多技術模塊和技術平臺，讓我們能夠在很短的時間里拿出產(chǎn)品。”

用智能自動化方案提升生命科學領域研發(fā)效率

在正式創(chuàng)業(yè)之前，黃瑜清和另外兩位合伙人曾在一家測試測量領域領先公司做了近10年的同事。在客戶服務的過程中，黃瑜清發(fā)現(xiàn)，生命科學領域的自動化程度遠遠低于汽車制造業(yè)、3C制造業(yè)。在制藥、化學材料應用等行業(yè)，雖然聚集了一批高學歷、背景好的頂尖人才，但從業(yè)者80%的時間都在做重復性工作。

如果能夠通過自動化解決方案，讓他們從重復性的實驗工作中解放出來，把更多時間放在思考、設計、分析工作中，將會創(chuàng)造更大的社會價值和商業(yè)價值，這也是黃瑜清帶領團隊創(chuàng)業(yè)的初心。

創(chuàng)立鎂伽之后，團隊不斷適應行業(yè)發(fā)展趨勢調整公司的組織和業(yè)務形態(tài)，公司整體的發(fā)展大概經(jīng)歷了三個階段。

首先，在正式創(chuàng)業(yè)做行業(yè)調研的時候，黃瑜清進一步發(fā)現(xiàn)，生命科學領域智能自動化程度遠低于汽車制造業(yè)和3C制造業(yè)的原因是，生命科學領域對機器人本體的要求要嚴苛得多。  

比如因為是在室內(nèi)環(huán)境作業(yè)，所以機器人的體積要求更小。同時因為對細胞、病毒生長環(huán)境有潔凈度和溫度的要求，所以機器人不能成為整個工作間里面最大的污染源和最大的發(fā)熱源。因此，鎂伽從最初創(chuàng)立到2018年，主要是對機器人本體做了很多的定向設計和優(yōu)化，這也是公司發(fā)展的1.0階段。在這個時期，行業(yè)內(nèi)外一度認為鎂伽是一家機器人本體公司。

但在產(chǎn)業(yè)里解決問題的當然不是機器人本身，而是從分析問題到產(chǎn)出成果的一整套完整的解決方案。這樣，鎂伽進階到了第二階段，從2018年底開始在蘇州組建解決方案團隊。這也是鎂伽發(fā)展的2.0階段，團隊從向客戶“賣錘子”變成幫客戶“砸釘子”。

今年8月正式啟用的鎂伽鯤鵬實驗室則標志著公司開始了面向3.0的轉型，通過自動化和AI能力，給客戶提供更加多元化的設備和服務。不到半年，鎂伽鯤鵬實驗室已經(jīng)取得不錯的進展，比如前文提到的類器官。過往類器官的建庫非常依賴于手工，所以很難規(guī)?；瘧?。但類器官是下一代藥物評價的模型，現(xiàn)在藥物評價主要還是在細胞層面，在類器官層面評價能夠更好的展現(xiàn)它的副作用、毒理、藥效。

“盡管信息技術已經(jīng)成為整個社會的新基礎設施，但目前的化學、生物學實驗室和一百年前相比沒有本質的區(qū)別，還是需要大量依靠人工做樣品的處理和制備。各種專業(yè)工具固然越來越發(fā)達，但設備跟設備之間的連接環(huán)節(jié)仍存在瓶頸。我們希望通過自動化手段給客戶提供完整的實驗室解決方案，加快研發(fā)進程，進而使得藥物和治療手段的綜合成本下降。這不僅可以降低患者和國家的醫(yī)療開支，更關鍵的是提升了生命質量。”黃瑜清說。

與此同時，很多生物學或者化學背景的科學家不懂怎樣運營好一個全自動化的實驗室，所以現(xiàn)在越來越多的藥企，都會把很多業(yè)務外包給CRO企業(yè)來做。“我們看到了很好的機會，不僅僅是給客戶提供設備，而是提供整個實驗室?；蛘咦尶蛻籼嵝枨?，我們以服務的方式把它承接下來，用自動化的方式更高效地滿足客戶的需求。”黃瑜清說。

瞄準千億市場，獲藥明康德、德國博世戰(zhàn)略投資背書

目前，鎂伽正快速發(fā)展，團隊從今年年初的200人擴張到現(xiàn)在的700多人。其中包括450多位研發(fā)人員，還有超過100人組成的科學家團隊。跨學科背景的科學家和工程師一起工作，共同給客戶提供高效率、低成本的產(chǎn)品解決方案。

從行業(yè)角度來看，鎂伽的客戶來自三大領域。一是生命科學領域，包括制藥公司、biotech公司等。二是臨床診斷領域，包括做生化免疫測試的公司，在醫(yī)院里做檢驗科各種設備的公司。三是應用化學、材料科學領域的公司。

黃瑜清分析，這就意味著兩個巨大的市場空間：一方面，在生命科學自動化的儀器設備市場，提供有形的儀器設備，全球市場規(guī)模在千億美元以上。另一方面，在臨床前藥物研發(fā)服務市場，市場規(guī)模大概在五六百億美元，并且增長速度很快。

快速發(fā)展中的鎂伽，也持續(xù)獲得產(chǎn)業(yè)界和創(chuàng)投界的青睞。成立五年來，鎂伽已完成7輪融資，主要投資人包括藥明康德、德國博世、愉悅資本、創(chuàng)新工場、經(jīng)緯中國等。

值得注意的是，除了愉悅資本、創(chuàng)新工場、經(jīng)緯中國等財務投資人，藥明康德、德國博世也是鎂伽的投資方，藥明康德代表CRO行業(yè)里最頂尖的能力和最前沿的需求，博世是全球先進制造領域的標桿，行業(yè)中極少數(shù)公司能夠同時獲得這兩家戰(zhàn)略投資人的背書。