Biomedische laboratoria gebruiken zeer complexe, uiterst gevoelige en hoogtechnologische onderzoeksapparatuur. Antwerpse informaticaonderzoekers ontwikkelden een systeem waarmee deze apparatuur op een slimme manier gecontroleerd en bestuurd kan worden, zodat mislukkende experimenten vermeden kunnen worden. Ze maken daarbij gebruik van nieuwe machine learning algoritmes.
Met geavanceerde onderzoeksapparatuur zoals massaspectrometers worden vandaag heel complexe vraagstukken beantwoord. Toch maakt net dat het beheer van laboratoria en het bewaken van de kwaliteit steeds moeilijker. Immers, de kans dat een haar in de boter haast letterlijk een duur experiment verstoort, wordt steeds groter. “Een eiwitonderzoeker kan met de modernste apparatuur zo gevoelig meten dat de kleinste verstoring van de onderzoeksomgeving het effect kan hebben van een olifant op een keukenweegschaal”, zegt Wout Bittremieux (UAntwerpen), die een doctoraatsstudie wijdde aan dit topic. “Het is daarom uiterst belangrijk dat zo’n onderzoeksomgeving voortdurend en nauwkeurig gemonitord wordt.”
Bittremieux ontwikkelde samen met zijn promotor prof. Kris Laukens een systeem dat in staat is honderden parameters in zo’n laboratorium te monitoren. Daar blijft het niet bij: ze maakten het systeem zo slim dat het kan voorspellen dat bepaalde experimenten dreigen mis te lopen, nog vooraleer een onderzoeker zich daarvan bewust is.
Kostelijke problemen vermijden
“We gebruiken hiervoor moderne data-analysemethoden die uit complexe, hoogdimensionele streaming datagegevens halen die gerelateerd zijn aan de performantie van het systeem”, aldus Kris Laukens, hoofddocent aan UAntwerpen. Wout Bittremieux gaat verder: “Onze algoritmes leren patronen uit historische data die correct uitgevoerde experimenten beschrijven. Deze patronen kunnen vervolgens gebruikt worden om moeilijkheden in de toekomst te voorspellen, waardoor kostelijke problemen nog tijdig vermeden kunnen worden.”
De onderzoekers bekijken momenteel of het haalbaar is om dit systeem te commercialiseren. “We verwijzen graag naar het slimme laboratorium van de toekomst dat we ook wel eens als ‘smart lab’ aanduiden. We beseffen echter dat de term smart lab voor de meeste Nederlandstaligen een andere betekenis oproept, dus we zoeken nog een betere benaming”, besluit prof. Kris Laukens met een knipoog.
Binnen Biomina, het biomedical informatics network van de Universiteit Antwerpen, zoeken computerwetenschappers en biomedici met nieuwe computertechnieken naar antwoorden op complexe biomedische vraagstukken. www.biomina.be
