Dirigir un laboratorio de investigación moderno requiere más que mantener instrumentos sofisticados. Los investigadores deben completar la capacitación, obtener acceso, programar y operar equipos, navegar por la facturación y más. Para instalaciones grandes y compartidas, coordinar estas actividades entre cientos de instrumentos y miles de usuarios puede ser una tarea importante. A medida que la investigación se vuelve cada vez más interdisciplinaria, surge otro desafío: encontrar la capacidad adecuada en primer lugar.
Abordar estos desafíos fue un tema central de la reunión de usuarios de NEMO 2026, organizada por MIT.nano del 5 al 6 de octubre. La reunión reunió a 65 representantes de 25 laboratorios y organizaciones, incluidos directores de instalaciones, directores de laboratorio, personal técnico, desarrolladores de software, representantes de la industria e investigadores gubernamentales. Patrocinada por el centro de la Coalición de Microelectrónica del Noreste (NEMC), la reunión se centró en compartir enfoques para la gestión de laboratorios y construir conexiones entre instalaciones.
En el centro de la reunión estuvo el sistema NanoFab Equipment Management and Operations (NEMO), una plataforma de código abierto que proporciona herramientas para gestionar instalaciones de investigación compartidas y al mismo tiempo permite a los laboratorios individuales adaptar el sistema a sus propias necesidades. La reunión destacó una característica importante de la comunidad NEMO: la misma plataforma puede servir a un conjunto muy diverso de instalaciones y, si bien la escala o las misiones científicas de las instalaciones pueden diferir, sus principales desafíos operativos suelen ser notablemente similares.
Para Anna Osherov, directora asociada de Characterization.nano y organizadora de la reunión, el modelo colaborativo es uno de los aspectos más atractivos de NEMO.
“El código abierto cambia la forma en que pensamos sobre el desarrollo tecnológico”, afirma. “Podemos aprovechar lo que otros ya han desarrollado, aportar mejoras a la comunidad y crear colectivamente una plataforma que sea más capaz que lo que cualquier instalación podría desarrollar por sí sola”.
NEMO fue lanzado originalmente como software de código abierto por el Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST) en 2018. Su edición comunitaria (NEMO-CE), lanzada en 2023, permite a las instalaciones desarrollar y compartir extensiones de la plataforma. En la reunión de octubre, participantes de organizaciones como el MIT; las universidades de Stanford, Columbia y Princeton; la Universidad de Pensilvania; NIST; el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA; y Atlantis Labs presentaron herramientas para abordar desafíos que van desde la gestión de productos químicos y la administración de usuarios hasta el estado de los equipos, la capacitación y la automatización del flujo de trabajo.
Las diversas presentaciones ilustraron cómo instalaciones con diferentes configuraciones adaptan una plataforma común a sus propias necesidades. Stanford, por ejemplo, presentó pantallas en tiempo real para el estado de los equipos y las reservas, mientras que Columbia compartió su experiencia al migrar a NEMO y ampliar el sistema para la facturación y los flujos de trabajo de las instalaciones. Princeton demostró gráficos de procesos automatizados para monitorear el desempeño de las herramientas, y la Universidad de Pensilvania presentó enfoques para la gestión de productos químicos.
En general, los proyectos demostraron la premisa detrás de la comunidad NEMO: una solución desarrollada para abordar un problema en una instalación puede convertirse en un recurso para otras.
“Juntos podemos hacer mucho más de lo que cualquiera de nosotros puede hacer individualmente”, dijo Vladimir Bulović, director de MIT.nano, durante su discurso de apertura. “NEMO es la plataforma que finalmente nos brindó una forma simplificada de hacerlo”.
De instalaciones individuales a un ecosistema de investigación conectado
A medida que crece la comunidad NEMO, surge otra oportunidad. Las universidades y organizaciones de investigación operan instalaciones especializadas, cada una con equipos, experiencia y capacidades únicas. Pero los investigadores no pueden utilizar una capacidad que desconocen o que no pueden encontrar fácilmente.
Esto es particularmente importante para la I+D en microelectrónica, donde el progreso a menudo depende de la rápida transición entre capacidades especializadas. Un investigador puede necesitar fabricación en una instalación, caracterización avanzada en otra, microscopía especializada en otra parte y una capacidad de proceso o análisis disponible sólo en un puñado de instituciones.
Encontrar esas capacidades y saber dónde y cuándo se puede acceder a ellas puede convertirse en un cuello de botella. Tradicionalmente, las redes de instalaciones se han basado en páginas web estáticas o bases de datos para describir los recursos disponibles. Pero a medida que las instalaciones evolucionan, esta información puede quedar obsoleta rápidamente.
En la reunión, MIT.nano presentó Hydra, una nueva plataforma de código abierto que se está desarrollando con el apoyo de NEMC como componente clave del NEMC Technical Concierge, un programa que tiene como objetivo ayudar a los investigadores a identificar y acceder a capacidades especializadas en una red de instalaciones. Hydra está diseñado para conectar múltiples instalaciones NEMO y extraer información directamente de los sistemas que las instalaciones ya utilizan, en lugar de requerir que alguien actualice manualmente una base de datos separada. El resultado es una recopilación construida a partir de la verdad sobre el terreno de los sistemas de gestión de instalaciones utilizados activamente. “Hydra no sustituye a ningún sistema de gestión de laboratorio”, explicó Osherov. “Conecta, sincroniza y mantiene los datos actualizados en todos los sistemas conectados en tiempo real”.
En este modelo, NEMO proporciona la fuente operativa de información dentro de una instalación individual, mientras que Hydra hace que esa información sea detectable en todas las instalaciones.
Para un investigador, eso podría significar encontrar una capacidad especializada sin necesidad de saber primero qué laboratorio podría tener el equipo relevante.
“El objetivo es hacer que la infraestructura distribuida que respalda la investigación sea más detectable y utilizable”, dijo Osherov.
Construir infraestructura que pueda cambiar
El enfoque refleja una filosofía más amplia: la infraestructura de investigación debe evolucionar a medida que cambia la investigación misma. “Necesitamos construir un espacio de investigación flexible y un espacio orientado a la comunidad para que las personas se sientan capacitadas para acudir a él, utilizarlo y luego redefinirlo a medida que pasan los años, adaptándolo a las necesidades de la próxima generación de investigadores”, afirmó Bulović.
Esa flexibilidad se aplica tanto a los sistemas operativos como a los laboratorios físicos. Surgen nuevos instrumentos y métodos de investigación, las comunidades de usuarios cambian y las instalaciones desarrollan nuevos requisitos. Una plataforma de código abierto permite que las instalaciones individuales respondan a esos cambios y al mismo tiempo proporciona un mecanismo para compartir las mejoras.
Solo en MIT.nano, NEMO apoya a más de 1600 investigadores activos que utilizan más de 200 herramientas, con aproximadamente 160 000 horas de uso de herramientas cada año. Para Jorg Scholvin, director asociado de Fab.nano, operar a esa escala hace que la eficiencia de los procesos cotidianos y la capacidad de adaptarse y cambiar rápidamente sean importantes.
“Una pequeña mejora en un flujo de trabajo administrativo se puede multiplicar entre miles de usuarios y decenas de miles de interacciones con equipos”, afirmó.
La ola NEMO
El sentido de comunidad y la perspectiva positiva para el futuro de las instalaciones compartidas fue evidente durante la reunión de dos días. Las discusiones finales abordaron el papel de la integración de datos, la automatización y la inteligencia artificial en las operaciones de laboratorio.
“La comunidad está cobrando vida propia”, afirmó Mathieu Rampant, director ejecutivo y cofundador de Atlantis Labs, al describir un modelo en el que los administradores de instalaciones pueden compartir ideas y resolver problemas juntos. “Es más sostenible”, añadió mientras hablaba de tener que hacer menos como administrador de NEMO-CE porque los administradores de las instalaciones están hablando entre sí, compartiendo ideas y resolviendo problemas en red: “la ola NEMO”, la llamó Samantha Roberts, directora de las instalaciones de nanofabricación de la Universidad de la ciudad de Nueva York. “Todos invierten en ello y se preocupan por él. Se necesita mucho esfuerzo para cambiar el sistema de gestión de su laboratorio y, si continuamos así, podemos construir algo que sea realmente interesante y que funcione”.
Para Osherov, el objetivo sigue siendo sencillo.
“En última instancia, se trata de permitir la investigación. Cuanto mejor podamos gestionar el lado operativo de nuestras instalaciones, más eficazmente podremos poner nuestros instrumentos, experiencia y capacidades a disposición de la comunidad investigadora”.
En la microelectrónica, donde la innovación depende cada vez más del acceso a capacidades especializadas y distribuidas, esa disponibilidad es importante. La capacidad de encontrar la capacidad adecuada en las instalaciones adecuadas, utilizando información extraída directamente de sistemas utilizados activamente, puede ayudar a los investigadores a pasar más rápidamente de una idea a un experimento y a una aplicación e impacto en el mundo real.