Von Datenbrillen und Roboterarmen – Labore auf dem Weg in die digitale Ära

Überhaupt sind Schnittstellen ein wichtiges Thema im Laborbereich. Schon länger gibt es Bestrebungen, den Zeiten von proprietärer Software ein Ende zu setzen und das vielbeschworene Plug-and-Play auch über verschiedene Hersteller hinweg ohne Einschränkung zu ermöglichen – also einfach ein neues Spektrometer anschließen, und sofort wird es im bestehenden Labornetzwerk erkannt und ist einsatzbereit. In vielen Fällen funktioniert das bereits, doch noch ist einiges an Arbeit zu erledigen. Hier sind vor allem die beiden Initiativen SiLA und OPC UA LADS zu nennen, die sich jeweils vorgenommen haben, einen verbreiteten Standard für die Geräteanbindung im Labor zu schaffen.

Wie schnell ein Technologiesprung vonstattengehen kann, zeigt sich am Aufkommen des Chatbots ChatGPT und seiner Klone, die binnen kürzester Zeit einen medialen Hype erfahren haben. Die Möglichkeiten, die mit derartigen lernenden Algorithmen bestehen, werden auch die Arbeitswelt im Labor verändern. Ein entsprechend trainiertes Programm könnte etwa bei der Dokumentation und dem Schreiben von Veröffentlichungen helfen. Oder schlicht als Mediator zwischen Mensch und Computerprogramm fungieren, mit dem sich per Text oder Spracheingaben die Messungen designen und steuern lassen – quasi im direkten Dialog mit dem Analysegerät. Erste Versuche einer Sprachsteuerung für das Labor hat der Temperiertechnik-Hersteller Lauda mit seinem System Lauda Live im Jahr 2022 gemacht. Der Vorteil liegt auf der Hand, bzw. in diesem Fall ist die Hand der Vorteil: Diese wird nicht mehr für Eingaben benötigt, sondern bleibt frei für andere Aktionen.

Das Labor wird nach und nach immer weiter vernetzt, digitalisiert und automatisiert werden. Womöglich wird es in Zukunft sogar den oft propagierten Zustand des „papierlosen Labors“ geben. Ein Aspekt, der bei all dem technischen Fortschritt wie ein Konterpunkt wirkt, wird aber das künftige Labor maßgeblich beeinflussen: das Thema Nachhaltigkeit. Dabei ist der Wunsch nach einem nachhaltigen Labor keineswegs das Bestreben nach weniger Technik, sondern sogar auf neue Technologien angewiesen.

Davon ist auch Dr. Thorsten Teutenberg vom Institut für Umwelt und Energie, Technik und Analytik (IUTA) überzeugt: „Die Digitalisierung bietet zunächst das größte Potenzial, die Nachhaltigkeit im Labor voranzutreiben.“ Dies sieht Teutenberg zum Beispiel in besseren Organisations- und Dokumentationsmöglichkeiten begründet. „In vielen akademischen Einrichtungen werden häufig Experimente wiederholt, die bereits mehrfach durchgeführt wurden, allerdings von einer anderen Person, die ggf. schon lange nicht mehr an dieser Institution arbeitet. Durch Nutzung zum Beispiel eines elektronischen Laborjournals anstelle einer papierbasierten Laborkladde können Forschungsergebnisse dauerhaft verfügbar gemacht und unnötige Experimente vermieden werden.“

Auch die Miniaturisierung von Laborgeräten und -prozessen, etwa eine Umstellung von klassischer HPLC auf eine Mikro-LC, hat einen positiven Nebeneffekt auf die Nachhaltigkeit. Mit derartigen Anpassungen wird im Idealfall wertvoller Stellplatz im Labor frei. „Wenn es gelingt, durch miniaturisierte Analysensysteme Platz einzusparen, so hat das einen sofortigen Effekt auf die Betriebskosten des Labors“, erläutert Teutenberg.

Ob es nun Miniaturisierung von Geräten und Versuchsaufbauten bis hinunter zum „Lab-on-a-Chip“ für einen minimalen Ressourcenverbrauch ist, ein durch KI optimierter Reaktionsansatz, der schneller zum gewünschten Ergebnis kommt oder schlicht ein Tiefkühlgerät mit geringerem Energieverbrauch – viele moderne Entwicklungen unterstützen den Nachhaltigkeitsgedanken der Laborarbeit implizit mit.