Cloud laboratory
क्लाउड प्रयोगशाला एक भारी स्वचालित, केंद्रीकृत अनुसंधान प्रयोगशाला है जहाँ वैज्ञानिक एक दूरस्थ स्थान पर कंप्यूटर से एक प्रयोग चला सकते हैं। मेघ प्रयोगशालाएँ एक सेवा के रूप में जीवन विज्ञान अनुसंधान प्रयोगों के निष्पादन की पेशकश करती हैं, जिससे शोधकर्ताओं को प्रयोगात्मक डिजाइन पर पूर्ण नियंत्रण बनाए रखने की अनुमति मिलती है। उपयोगकर्ता एक उच्च-स्तरीय एपीआई के माध्यम से प्रयोगात्मक प्रोटोकॉल बनाते हैं और प्रयोग को क्लाउड प्रयोगशाला में निष्पादित किया जाता है, जिसमें उपयोगकर्ता को शामिल होने की कोई आवश्यकता नहीं होती है। क्लाउड लैब्स प्रयोगात्मक निष्पादन में परिवर्तनशीलता को कम करते हैं, क्योंकि कोड को बार-बार पूछताछ, विश्लेषण और निष्पादित किया जा सकता है। वे प्रयोगात्मक निष्पादन को मानकीकृत करते हुए महंगे प्रयोगशाला उपकरणों तक पहुंच का लोकतंत्रीकरण करते हैं, जो संभावित रूप से प्रतिकृति संकट को दूर करने में मदद कर सकता है-जिसे पहले एक पेपर में "नमूनों को मिलाने" के रूप में वर्णित किया गया हो सकता है, उसे एक निर्दिष्ट मशीन के लिए एक निर्दिष्ट आरपीएम दर पर मिश्रण करने के निर्देशों द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है। वे कई उपयोगकर्ताओं के बीच पूंजी लागत साझा करके, समानांतर में प्रयोग चलाकर और उपकरण डाउनटाइम को कम करके लागत को भी कम करते हैं। अंत में, वे क्लाउड के माध्यम से प्रोटोकॉल, डेटा और डेटा प्रोसेसिंग विधियों को साझा करना आसान बनाकर सहयोग की सुविधा प्रदान करते हैं। इन्फ्रास्ट्रक्चर क्लाउड लैब्स डीएनए अनुक्रमण और जीनोटाइपिंग, उच्च प्रदर्शन वाली तरल क्रोमैटोग्राफी (एच. पी. एल. सी.), प्रोटीन निष्कर्षण, प्लेट रीडिंग, अपस्ट्रीम बायोप्रोसेसिंग और वेस्टर्न ब्लॉटिंग सहित सामान्य वैज्ञानिक तकनीकों का उपयोग करती हैं। उपयोगकर्ता वेब-आधारित सॉफ़्टवेयर इंटरफेस में साइन अप करके और लॉग इन करके शुरू करते हैं। शोधकर्ता एक समर्पित वेब अनुप्रयोग के माध्यम से या एक एपीआई के माध्यम से अपने प्रोटोकॉल जमा करते हैं, और जब आदेश प्रयोगशाला में आता है, तो मानव संचालक प्रयोग की स्थापना करते हैं और प्लेटों को मशीन से मशीन में स्थानांतरित करते हैं। डेटा स्वचालित रूप से एक एपीआई के माध्यम से क्लाउड लैब में अपलोड किया जाता है जहां उपयोगकर्ता इसे एक्सेस और विश्लेषण कर सकते हैं। उपयोगकर्ता नियंत्रण, मशीन सेटिंग और उपयोग किए गए अभिकर्मकों की समीक्षा कर सकते हैं। कई प्रयोगों को समानांतर रूप से चलाया जा सकता है, दिन में 24 घंटे। एक वास्तविक क्लाउड प्रयोगशाला को पाँच मानदंडों द्वारा परिभाषित किया गया हैः उपयोगकर्ताओं को किसी भी समय किसी भी स्थान से कंप्यूटर इंटरफेस के माध्यम से मांग पर प्रयोग करने में सक्षम होना चाहिए। क्लाउड प्रयोगशाला को एक उपयोगकर्ता को पारंपरिक प्रयोगशाला में खड़े होने और हाथ से संचालित उपकरणों के अनुभव को डिजिटल रूप से दोहराने में सक्षम बनाना चाहिए। इसे उपयोगकर्ताओं को अपने प्रयोगों के सभी पहलुओं को दूर से निर्दिष्ट करने की अनुमति देनी चाहिए, बिना लीड टाइम, अतिरिक्त सॉफ्टवेयर, या बाहरी विशेषज्ञों के, उपयोगकर्ताओं के पास अपने प्रयोग को करने के लिए आवश्यक सभी उपकरणों तक ऑन-डिमांड पहुंच होनी चाहिए, जिससे भौतिक प्रयोगशाला अनावश्यक हो जाती है। उपयोगकर्ताओं को दूरस्थ सेटिंग से नमूना तैयार करने के साथ-साथ भंडारण और हैंडलिंग करने में सक्षम होना चाहिए। उपयोगकर्ताओं को एकल मानकीकृत कंप्यूटर इंटरफेस का उपयोग करके कई प्रयोगों को लिखने और जोड़ने और डेटा विश्लेषण करने में सक्षम होना चाहिए। क्लाउड प्रयोगशाला बनाम उच्च-थ्रूपुट प्रयोग का उपयोग करना उच्च-थ्रूपुट प्रयोग में उन प्रयोगों की संख्या को बढ़ाकर थ्रूपुट को बढ़ाना शामिल है जिन्हें एक सामान्य नमूना रूप कारक और तकनीक का उपयोग करके समानांतर रूप से चलाया जा सकता है। जब स्थान या सामग्री सीमित होती है, तो प्रतिकृतियों की संख्या बढ़ाने के लिए उत्तरोत्तर छोटे अंशों को छोटे कारक दिए जाने चाहिए। दूसरी ओर, क्लाउड लैब्स मौलिक रूप से एक भी प्रयोग को नहीं बढ़ाती हैं, बल्कि उन प्रकार के प्रयोगों की संख्या बढ़ाती हैं जिन्हें समानांतर रूप से चलाया जा सकता है। उदाहरण के लिए, एक क्लाउड लैब के साथ, एक वैज्ञानिक एक साथ दर्जनों अलग-अलग शुद्धिकरण विधियों का प्रयास कर सकता है जो प्रत्येक पूरी तरह से अद्वितीय उपकरण सेट का उपयोग करता है। एच. टी. ई. कार्य कक्षों को कभी-कभी पुस्तकालय पर दौड़ शुरू करने या दौड़ की डिजिटल रूप से निगरानी करने के लिए दूरस्थ रूप से एक्सेस किया जा सकता है। हालाँकि, यह दूरस्थ निगरानी या स्क्रीन ट्रिगर उस विकास को प्रभावित नहीं करता है जो एक दौड़ से पहले होना चाहिए। अक्सर एच. टी. ई. के साथ, वैज्ञानिकों को उन नमूनों को पुस्तकालयों में समूहित करना चाहिए जो समान या बहुत समान रूप कारक पात्रों का उपयोग करते हैं जैसे कि कार्य कक्ष अधिक आसानी से यातायात कर सकता है और प्रत्येक नमूने को एकीकृत तरीके से संबोधित कर सकता है। इसलिए, वैज्ञानिकों को नमूनों के नमूना फॉर्म कारकों को मानकीकृत करने और कार्य कक्ष के नमूना तैयारी को ऑफ़लाइन संभालने की आवश्यकता है। क्लाउड लैब सैकड़ों या हजारों अद्वितीय कंटेनरों में नमूनों के साथ काम कर सकते हैं, जो पारंपरिक लैब (यहां तक कि जो एच. टी. ई. का उपयोग कर रहे हैं) के सापेक्ष अतिरिक्त लचीलापन प्रदान करते हैं, और बड़ी संख्या में नमूनों के प्रसंस्करण की अनुमति देते हैं। क्लाउड लैब्स का उद्देश्य वैज्ञानिकों को उसी प्रकार का काम करने की क्षमता प्रदान करके पारंपरिक प्रयोगशाला कार्य के चालक को प्रतिस्थापित करना है जो वे आम तौर पर एक पारंपरिक प्रयोगशाला में करते हैं, सिवाय समय और प्रयोगशाला स्थान के अप्रतिबंधित। क्लाउड प्रयोगशालाएँ 1990 के दशक में प्रयोगशाला स्वचालन में की गई प्रगति पर बनाई गई थीं। 1990 के दशक की शुरुआत में, कंसोर्टियम ऑफ ऑटोमेटेड एनालिटिकल लेबोरेटरी सिस्टम्स की मॉडुलरिटी परियोजना ने मानकों को परिभाषित करने के लिए काम किया जिसके द्वारा जैव प्रौद्योगिकी निर्माता ऐसे उत्पादों का उत्पादन कर सकते हैं जिन्हें स्वचालित प्रणालियों में एकीकृत किया जा सकता है। 1996 में, नैदानिक प्रयोगशाला मानकों के लिए राष्ट्रीय समिति (अब नैदानिक और प्रयोगशाला मानक संस्थान) ने प्रयोगशाला स्वचालन मानकों का प्रस्ताव रखा जिसका उद्देश्य प्रयोगशाला प्रौद्योगिकी के उपभोक्ताओं को विभिन्न विक्रेताओं से हार्डवेयर और सॉफ्टवेयर खरीदने और उन्हें एक-दूसरे से निर्बाध रूप से जोड़ने में सक्षम बनाना था। समिति ने 1997 में पाँच उपसमितियाँ शुरू कीं और 2000 के दशक की शुरुआत में उत्पाद विकास का मार्गदर्शन करने के लिए मानकीकरण प्रोटोकॉल जारी किए। इंटरऑपरेबिलिटी में इन शुरुआती विकासों ने क्लाउड इंफ्रास्ट्रक्चर का उपयोग करके प्रयोगशाला स्वचालन के शुरुआती उदाहरणों को जन्म दिया, जैसे कि 2009 में रोबोट साइंटिस्ट "एडम"। इस रोबोट ने माइक्रोबियल बैच प्रयोगों को करने के लिए आवश्यक सभी प्रयोगशाला उपकरणों को संलग्न और जोड़ा। 2010 में, डी. जे. क्लेनबाम और ब्रायन फ्रेज़ा ने एंटीवायरल डेवलपर एमराल्ड थेरेप्यूटिक्स की स्थापना की। प्रयोगशाला परीक्षण को सरल बनाने के लिए, समूह ने अपने वैज्ञानिक उपकरणों के संग्रह के लिए केंद्रीकृत प्रबंधन सॉफ्टवेयर और सभी मेटाडेटा और परिणामों को संग्रहीत करने के लिए एक डेटाबेस लिखा। 2012 में, ट्रांसक्रिप्टिक ने ऑन-डिमांड वैज्ञानिक अनुसंधान के लिए एक रोबोटिक क्लाउड प्रयोगशाला की स्थापना की, जिसने दूर से डीएनए क्लोनिंग सहित चुनिंदा कार्यों को किया। 2014 में, एमराल्ड थेरेप्यूटिक्स ने एक पारंपरिक प्रयोगशाला वातावरण की आवश्यकता को पूरी तरह से बदलने के लिए एमराल्ड क्लाउड लैब का निर्माण किया, जिससे दुनिया भर के वैज्ञानिक प्रयोगात्मक डिजाइन से लेकर डेटा अधिग्रहण और विश्लेषण तक सभी आवश्यक गतिविधियों को करने में सक्षम हुए। कार्नेगी मेलन विश्वविद्यालय का मेलन कॉलेज ऑफ साइंस अपने परिसर में दुनिया की पहली अकादमिक क्लाउड प्रयोगशाला का निर्माण कर रहा है। 20, 000 वर्ग फुट की प्रयोगशाला 2023 में पूरी हो जाएगी और सीएमयू शोधकर्ताओं और अंततः पिट्सबर्ग में अन्य स्कूलों और जीवन-विज्ञान स्टार्टअप तक पहुंच प्रदान करेगी। जोखिम परिष्कृत प्रयोगशालाओं तक आसान पहुँच एक संभावित जैव सुरक्षा या जैव आतंकवाद का खतरा हो सकता है। जैविक जोखिम और जैव सुरक्षा के विशेषज्ञ फिलिप्पा लेंट्ज़ोस ने कहा, "कुछ बहुत ही पागल लोग हैं। यदि आप जानबूझकर कुछ हानिकारक करना चाहते हैं तो बाधाएं कम हो रही हैं। क्लाउड लैब्स का कहना है कि वे सभी निर्धारित प्रयोगों की समीक्षा करते हैं और अवैध या खतरनाक प्रतीत होने वाले किसी भी प्रयोग को चिह्नित या अस्वीकार कर सकते हैं, और विस्तृत रिकॉर्ड रखने से पारंपरिक प्रयोगशाला की तुलना में क्या किया जाता है, इसकी निगरानी करना आसान हो जाता है। संदर्भ वाणिज्यिक प्रयोगशालाएँ