Hoewel de wereld snel digitaliseert, worden in laboratoria nog steeds veel taken handmatig gedaan. Onder meer om die reden wordt in Nederland werk gemaakt van een revolutionair Robotlab, waar chemie en kunstmatige intelligentie (AI) slim worden gecombineerd. Fontys werkt hier met een onderzoeksteam, samen met het Radboudumc, aan mee. Het doel van het project is om een sterk geautomatiseerd en gerobotiseerd laboratorium te bouwen, waarin onder meer praktijkgericht onderzoek kan worden gedaan.
Het programma ‘Robotlab: De Revolutie van Zelfdenkende Moleculaire Systemen’ staat onder leiding van Wilhelm Huck, hoogleraar Fysisch-organische chemie aan de Radboud Universiteit. Onderzoekers van Fontys bouwen mee aan deze bijzondere innovatie. Het Robotlab wordt ontwikkeld in het kader van het Groeifondsproject 'De Revolutie van Zelfsturende Moleculaire Systemen'. Het fysieke Robotlab verschijnt uiteindelijk op de Novio campus in Nijmegen.
Het gaat om een onderzoeksprogramma dat robotisering, chemie en kunstmatige intelligentie (AI) combineert. Tevens betekent het Robotlab een verrijking van de wetenschappelijke infrastructuur voor chemie in Nederland. Het is een mega project dat kan rekenen op een bijdrage van 97 miljoen euro uit het Nationaal Groeifonds. Met deze subsidie kan Nederland zich positioneren als wereldwijde koploper op het gebied van de chemische robotica in combinatie met kunstmatige intelligentie.
Nieuwe kansen door AI
Robots rukken op in de logistiek, in fabrieken en op tal van andere plekken. Ook in de zorg zien we steeds meer automatisering en robotisering. Voorbeelden zijn ontsmettingsrobots die al in meerdere ziekenhuizen aan de slag zijn, mobiele tilrobots, e-health en sociale robots. In laboratoria, of die nu in bedrijven, onderzoeksinstellingen of ziekenhuizen staan, wordt heel veel geïnnoveerd maar wordt desondanks nog steeds best veel handmatig gedaan. Het Robotlab wil daar verandering in gaan brengen.
Docent-onderzoeker Peter Lambooij en lector Teade Punter van Fontys zijn, samen met een team van Fontys-collega’s, bij dit baanbrekende project betrokken. Met de ontwikkeling van het Robotlab kan de automatisering en robotisering van labs volgens hen in de toekomst worden versneld. Peter Lambooij: “Veranderingen en een beter gebruik van digitalisering zijn nodig in labs, gezien de snel veranderende maatschappij. Data en AI bieden kansen!”
Robotlab kansrijk met AI
Nederland is een koploper in chemisch onderzoek. In 2016 won chemicus Ben Feringa zelfs de Nobelprijs voor zijn baanbrekende werk in moleculaire machines. Ook zijn er opvallende vorderingen in complexe materialen. Toch vraagt het werkveld om veranderingen en een beter gebruik van digitalisering. Natuurlijk zijn er wel degelijk al processen in laboratoria, ook in ziekenhuizen, die al verregaand zijn geautomatiseerd.
Teade Punter denkt echter dat het nog beter kan. “Chemisch onderzoek bestaat vaak uit veel repetitieve handelingen, bijvoorbeeld om kenmerken van een substantie in kaart te brengen. Je ziet automatisering op dit gebied al terug in de vorm van specifieke chemie ‘fabriekjes’. Een recente trend is het gebruik van robots, die chemietaken overnemen. Daarnaast is er AI die de strategie van de experimenten kan bepalen. De combinatie van robots en AI maken dat de experimenten veel flexibeler worden. Het uiteindelijke doel is om met praktijkgericht onderzoek deze trends te versnellen.”
Vaste en mobiele robots
Vanuit deze visie werkt het team van Fontys-onderzoekers, in nauwe samenwerking met vier academische instellingen en bedrijven, aan een Robotlab van de toekomst. Peter Lambooij: “We willen met vaste- en mobiele robots, het lab vergaand automatiseren. Met onze partners denken wij dat de echte kansen liggen in het gebruik van big data. Nu blijven data over alle denkbare chemische substanties deels onbenut. Het inzetten van big data kan helpen om een ‘recommender system’ te maken voor nieuwe chemische experimenten.”
Een concreet voorbeeld is het domein van fasediagrammen. Chemici geven hiermee de ordening van een stoffen aan, onder verschillende omstandigheden. Het handmatig in kaart brengen van zo’n diagram is zeer tijdrovend. Kunstmatige intelligentie kan op basis van de resultaten van de eerste proeven eventueel voorspellen waar de scheidslijnen liggen zodat er gerichter getest kan worden.
Robotlab biedt leerplatform
De eerste uitdaging voor de Fontys onderzoekers is om het domein en de werkwijze van chemici in detail te begrijpen. Punter: “Zo kunnen we de verschillende toepassingen voor het robotlab ontwikkelen.” De eerste resultaten omtrent de inzet van AI bij de fasediagrammen zijn in ieder geval veelbelovend. Het Fontys-team vindt het tot slot bij óók belangrijk om een leerplatform te creëren waarin docenten, bedrijven en studenten kunnen samenwerken. Punter: “We ontwikkelen ook challenges voor studenten, die onderdeel zijn het grotere project, maar de juiste scope hebben voor onze studenten.”
‘De Revolutie van Zelfdenkende Moleculaire Systemen’ is een project ondersteund vanuit het Nationaal Groeifonds. Fontys Hogeschool is systeem integrator en ontwikkelt het robotlab met de universiteiten en bedrijven. Fontys werkt samen met Radboud Universiteit, Rijksuniversiteit Groningen, Technische Universiteit Eindhoven, AMOLF. Vanuit Fontys is het lectoraat High Tech Embedded Software (Fontys ICT) projectleider. Het lectoraat werkt samen met het lectoraat Mechatronica & Robotica (Fontys Engineering). Het project wordt ondersteund door het Ministerie van Onderwijs, Cultuur en Wetenschap.
