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Big Data

Von kleinen Proben zu Big Data: die Zukunft des digitalen Labors

| Autor / Redakteur: Florian Hauer* und Martin Koch* / Marc Platthaus

Digitalisierung von Labordaten als Herausforderung

Die Digitalisierung der Labordaten ist bereits seit vielen Jahren eine Herausforderung für die tägliche Laborpraxis. Zurzeit ist bereits eine Fülle digitaler Laborbücher (Electronic Lab Notebooks, ELNs) und Labor-IT-Systeme (Laboratory Information Management Systems, LIMS) verfügbar, dennoch verwenden noch nicht alle Labore ein einheitliches System für die digitale Dokumentation. Verschiedene Trends, allen voran die Weiterentwicklung von erschwinglichen mobilen Eingabegeräten wie Tablets und Smartphones, begünstigen jedoch eine weitere Verbreitung von digitalen Systemen. In vielen Laboren besteht die Herausforderung, dass oft sehr heterogene Datenformate verwendet werden. Darunter sind zwar auch generische Formate wie Word, Excel, PDF und Bilddateien zu finden, oft aber auch spezielle Dateiformate, die von spezialisierten Geräten erzeugt werden.

Um diese Daten in einen größeren Zusammenhang zu bringen, kann es eine große Hilfe sein, die Daten anhand der Prozesse zu strukturieren, in denen Sie erzeugt worden sind – das Anhängen einer Bilddatei z.B. aus einem Spektrometer an ein digitales Messprotokoll ist ein einfaches Beispiel dafür. Um diese Bilddaten mit anderen Daten zu vergleichen, müssen nun nicht alle Bilder miteinander verglichen werden, sondern nur jene, die mit vergleichbaren Messprotokollen erzeugt worden sind. Dieses Beispiel zeigt, dass vor der Nutzung von Big Data, zunächst einmal die Probleme von Small Data gelöst werden müssen: Aktuell sind in Laboren meist viele kleine Datensätze zu finden, die nur sehr schwer in Zusammenhang gebracht werden können.

Auf dem Weg zu einer Nutzung von Big Data steht daher zunächst die Etablierung eines Standards, mit dem Laborprozesse leicht erfasst, archiviert und vor allem miteinander verglichen werden können. Ein einheitliches Format, in dem multi- und interdisziplinäre Labor- und Forschungsprozesse abgebildet und verglichen werden können, existiert bisher noch nicht.

Vernetzung von Laborgeräten mit der Labor-IT

Labor- und Messgeräte sind integraler Bestandteil der Datenpipelines in jedem Labor: Sie erzeugen den Großteil aller anfallenden Daten. Diese Daten werden oft auf lokalen Messrechnern ohne Netzwerkzugang oder in unübersichtlichen Netzwerklaufwerken gespeichert. Durch einen oft sehr mühseligen Transfer der Daten (z.B. via USB-Stick) ist es nur sehr schwer möglich, Gerätedaten mit den restlichen Daten und Protokollen im Labor in Zusammenhang zu bringen – abgesehen davon, dass eine dezentrale Organisation von Geräten weitere Nachteile wie Einschränkungen bei der durchgängigen Nutzung, der Nutzungsplanung in Arbeitsgruppen und der dezentralen Archivierung von Daten mit sich bringt.

Um die Lücke zwischen Laborgeräten und Labor-IT zu schließen, hat sich unter dem Namen „SiLA Rapid Integration“ ein internationales Konsortium aus Geräte- und Laborproduktherstellern, Forschungsinstituten und Pharmaunternehmen zusammengetan, um einen einheitlichen Standard zur Ansteuerung von Laborgeräten zu definieren. Ziel dieses Standards ist es u.a., Laborgeräte auch von verschiedenen Herstellern über ein einheitliches Interface, ein so genanntes Process-Management-System (PMS) anzusprechen. Dieses PMS ist über einen Web Service über das gesamte Netzwerk, oder über gesicherte Verbindungen auch über das Internet erreichbar.

Ergänzendes zum Thema
 
LP-Tipp: Big Data in Laboren

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