工业革命之后，我们制造东西的方式，本质上没有太大的变化。我们把各种原材料挖出来，送到工厂里，经过各种化学过程，加工成我们想要的产品。这种制造方式，创造了我们今天的物质文明，但是也带来了大量的污染和碳排放。现在，一场全新的制造革命正在悄然发生，那就是合成生物学和生物制造。我们不需要再用物理和化学的方法去生产东西了，我们可以通过编辑和设计微生物的基因，让细菌和酵母，变成一个个微型的工厂，生产出我们想要的几乎任何东西。从食品到药品，从化工材料到燃料，未来都会从发酵罐里生长出来。

合成生物学实验室和生产设备的设计，是一个非常专业也非常新的领域。生物实验的流程非常复杂，对环境的要求非常高，对操作的精度要求也非常高。过去，这些工作几乎全部都是由训练有素的博士生和研究员手工完成的，效率很低，成本也非常高，而且很容易出错。现在，合成生物学要产业化，要从小作坊式的实验室研究，变成大规模的自动化生产，就需要有全新的，高度自动化的仪器和设备。我们在设计新一代合成生物学自动化实验平台的过程中，最深刻的体会就是——我们正在设计的，不是一台台的仪器，而是未来生物工厂的操作系统和基础设施。

首先最核心的就是全流程的自动化和无人化设计。做过生物实验的人都知道，整个实验流程非常繁琐，也非常耗时。配培养基，接种细菌，培养，离心，提纯，检测。每一步都要非常小心，不能有污染，不能出错。一个步骤出错，整个实验就前功尽弃了。而且很多实验是时间依赖性的，到了点就得去操作，不管是半夜还是周末。我们的自动化实验平台，可以把整个实验流程，从样品处理开始，到最终出结果，全部都自动完成。不需要人的干预。研究人员只需要在电脑上下达实验指令，把需要的耗材放进去，剩下的事情全部交给机器来做。24小时不间断地工作，效率比人工高了几十倍，而且一致性和重复性也要好得多。

无菌和防污染设计，是所有生物设备的生命线。微生物实验，最怕的就是污染。环境中无处不在的细菌和真菌孢子，一不小心就会掉到样品里，然后在培养基里疯狂生长，把整个实验毁掉。很多时候，整个实验室污染了，几个月都做不出正确的结果。我们的设备，从设计之初就把防污染放在了第一位。所有和样品接触的部件，全部都可以高温高压灭菌。整个设备内部，有完整的空气过滤和紫外消毒系统，可以保持内部一直是百级的洁净度。所有的液体操作，都用一次性的枪头，用完就扔，不会有交叉污染。整套设备设计完成之后，我们做了上百次的长时间运行测试，确保连续运行几个月，也不会出现污染的情况。

实验流程的标准化和可重复性，是合成生物学能不能真正成为一个工程学科的关键。现在的生物实验，最大的问题就是可重复性太差。同一个实验，这个人做出来是一个结果，换个人做，结果就完全不一样。甚至同一个人，两次做出来的结果也不一样。大家发的论文，别人很多都重复不出来。这严重地阻碍了整个学科的发展。我们的自动化平台，所有的实验步骤，所有的参数，全部都是精确控制，并且完整记录的。同一个实验，今天做，明天做，在北京做，在上海做，出来的结果都是一模一样的。彻底消除了人为操作带来的误差。只有当实验变得可重复，可量化，可预测的时候，合成生物学才能真正地，从手工作坊，变成现代工程学科。

外观设计上，我们采用了专业、洁净、科技感的设计语言。整个系列的设备，都是统一的白色机身，搭配灰色的透明视窗。用户可以很清楚地看到设备内部的运行情况，但是又不会被过多的内部结构干扰。所有的线条都非常简洁干净，没有多余的装饰。放在实验室里，看起来非常专业，非常可靠，也非常符合实验室洁净和整洁的要求。不同功能的设备，放在一起，风格统一，浑然一体。整个实验室看起来就非常专业，非常现代化。

人机交互设计我们也下了非常大的功夫。传统的实验室仪器，操作界面都非常难用，都是非常复杂的按钮和菜单，学习成本非常高，只有经过专门培训的人才能用。很多时候，整个实验室就一两个人会用某台仪器。我们的系统，操作界面全部都现代化了，基于触屏的图形化界面，就像操作智能手机一样简单直观。编一个新的实验流程，就像搭积木一样，把不同的操作步骤拖到一起就可以了。不需要专门的培训，任何学生，上手几分钟就可以学会操作。大大降低了先进仪器的使用门槛，也大大降低了实验室的人力成本。

结构设计上，我们把可维护性和可扩展性放在了非常重要的位置。实验室的设备，都是要一天24小时连续运行的，一旦停了，正在做的实验可能就全部废掉了。所以设备出了问题，必须能够以最快的速度修好。我们所有的功能模块，都做成了可插拔的设计。哪个模块坏了，工程师过来，拔下来，换个新的上去，几分钟就搞定了，不需要把整台设备拆开，也不需要返厂维修。同时，系统采用了模块化的架构，用户需要新的功能的时候，只要买个新的模块，插上去就可以用了，不需要买台新的设备。可以随着用户需求的增长，逐步扩展系统的能力。

功能与形式的平衡在高端科学仪器设计中有着非常明确的标准。对于科研设备来说，性能，准确性，可靠性，永远是第一位的。所有的设计，都必须首先满足这些最核心的要求。在此基础上，我们再去优化外观，优化交互，优化用户体验。我们不会为了外观好看，去牺牲任何一点性能指标。但是，好的外观设计，好的用户体验，本身也会反过来提升设备的使用效率，降低出错的概率。对于科研人员来说，一台好用的，可靠的，赏心悦目的设备，可以让他们的工作效率大大提高，可以让他们少走很多弯路，可以更快地做出科研成果。

技术与艺术的融合在生命科学这个前沿领域，有着非常崇高的价值。我们今天设计的这些设备，正在帮助科学家们，读懂生命的密码，编辑生命的代码，最终，创造出全新的生命形式和全新的物质。这是人类有史以来最伟大也最深刻的技术革命。我们的设备，就是这场革命的螺丝刀和机床。是它们，把最前沿的生物技术，从少数天才科学家的手工技艺，变成了可以大规模复制，可以大规模产业化的标准流程。让合成生物学，可以像今天的计算机编程一样，成为人人都可以学习和使用的技术。这种创造未来的感觉，是任何其他产品都无法给予的。

传统与创新的平衡在生命科学这个非常传统的领域尤为重要。生物学研究，已经有上百年的历史了，形成了非常多的标准和操作规范。很多实验流程，都是经过了几十年的验证，被证明是有效的。如果我们为了自动化，为了创新，去彻底改变这些已经被广泛接受的流程，那大家肯定是不会买账的。所以我们在设计系统的时候，所有的操作流程，所有的试剂，所有的耗材标准，都尽量和现有的行业标准保持一致。原来手工是怎么做的，现在机器做的时候，还是怎么做。出来的结果可以直接和原来的结果对比。用户不需要改变自己的工作习惯，就可以享受到自动化带来的好处。这样，大家接受起来就会容易得多。

从产品系统设计的角度看，单台的自动化设备，只是整个合成生物学基础设施的一部分。真正的核心，是连接所有设备的软件和数据库系统。所有的设备产生的所有实验数据，都会自动上传到云端，自动整理，自动分析。科学家可以在任何地方，看到自己实验的进展和结果。可以和全世界的同行分享自己的实验方案和数据。未来甚至可以做到，人工智能自动阅读所有的文献，自动设计实验方案，自动安排机器去做实验，自动分析实验结果，然后提出新的假设。科学家要做的，就只剩下最重要的思考和判断了。整个科研的效率，会因此提升几个数量级。

易用与专业的平衡在科研设备设计中是永恒的课题。对于刚进实验室的本科生和硕士生来说，他们需要的是简单，容易上手，不容易出错的设备。所以我们把基础的操作界面设计得极其简单，傻瓜式操作，按几个按钮就可以完成大部分的常规实验。但是对于资深的研究员和专家用户来说，他们又需要对所有的参数进行精细的调整，来完成各种复杂的，非标准的实验。所以我们的系统，也提供了非常强大的专业模式。几乎所有的参数，所有的步骤，都可以自定义，都可以调整。不管是多么复杂，多么特殊的实验，都可以在系统上实现。不同水平的用户，都可以找到适合自己的使用方式。

生物制造革命，将会是继信息革命之后，人类社会面临的又一场翻天覆地的变化。过去几十年，信息技术改变了世界，改变了我们沟通，获取信息，娱乐和工作的方式。但是它没有改变物质世界。我们吃的药，我们穿的衣服，我们用的材料，生产方式和几十年前没有本质的区别。现在，合成生物学，将会彻底改变这一切。未来，几乎所有的东西，都可以通过生物的方式，生产出来。整个制造业，整个农业，整个医疗行业，都会被彻底重塑。整个世界的面貌，都会因此而发生天翻地覆的变化。而我们，正好处在这场伟大革命的开端。

设计心理学在科研设备这个领域，更多的是针对科研人员这个特殊用户群体的心理洞察。科研人员，是这个世界上最聪明，也是最挑剔的一群用户。他们对自己的领域有非常深刻的理解，他们知道自己想要什么，也很容易发现产品设计中的问题和缺陷。想在他们面前玩花活，搞一些华而不实的营销噱头，是根本行不通的。所以我们在设计产品的时候，唯一的策略就是真诚。好不好用，够不够快，准不准，耐不耐用，每一个细节都做到极致。产品好不好，用户一用就知道。好的产品，不需要多说，用户自然会用脚投票。

未来的合成生物学会朝着更自动化，更标准化，更便宜的方向发展。以后，设计一个新的生物体，生产一种新的分子，就会像今天编写一个计算机程序一样简单。大量的工作都由人工智能和自动化设备来完成，不需要人去做那些繁琐重复的实验。成本会越来越低，门槛也会越来越低。最终，任何一个有想法的人，都可以在自己的车库里，设计和生产自己想要的生物产品。整个创新的速度会大大加快，无数今天我们无法想象的新产品和新应用，会源源不断地涌现出来。

工业设计在生命科学产业化的进程中，扮演着越来越重要的角色。过去，实验室仪器的设计，基本上都是工程师按照功能要求攒出来的。难用，难看，难修，但是也没有别的选择。现在，随着行业的发展和商业化的加速，越来越多的工业设计师开始进入这个领域。我们正在把消费电子行业成熟的设计理念和方法，带到这个最传统最专业的行业里来。我们让复杂的科学仪器，变得更好用，更可靠，更美观，也更便宜。我们正在用设计的力量，把曾经只有顶尖大学和大公司才能用得起的先进技术，带给每一个实验室，每一个创业者，大大加速整个行业的发展和进步。