實驗室配件之(zhī)明确(què)智能(néng)實驗室的(de)内涵特(tè)征和建(jiàn)設構想

01、智能(néng)實驗室的基本内(nèi)涵和特點。

智能實驗室的基(jī)本内涵。

智慧的意思是聰(cōng)明才智(zhì)，是(shì)生命基于生理和心(xīn)理器官的創(chuàng)造性思維能力，包(bāo)括對自然和(hé)人文的感知、記憶、理解、分析、判斷、升華等所有(yǒu)能力。随(suí)着2008年IBM提出的智慧地球逐漸流行起來，智慧城市、智慧社區、智慧工廠、智慧家(jiā)居、智慧餐廳甚至智慧(huì)廁所應(yīng)運而(ér)生。

什麼是智能(néng)實驗(yàn)室？大量文獻沒有解釋智能實驗(yàn)室(shì)的内涵。IBM公(gōng)司提(tí)出的智能地球有三個要(yào)素，即3I：物聯(lián)網、互聯網(wǎng)、智能化。本質上是指新一(yī)代IT、互(hù)聯網技術充分應用于各行各(gè)業，将傳感器嵌入并(bìng)裝備到世界(jiè)各地的醫院、電網、鐵路、橋梁、隧道、公路、建(jiàn)築、供水系統、大壩、油氣管道，通過(guò)互聯網形(xíng)成物(wù)聯網；然後通過超級(jí)計算機和(hé)雲計算，人類可以更精細、更動态的工作和(hé)生活，從而在世界範圍内提高智(zhì)能水平。

智能實驗室配件的特點。

首先，它具有感知事物(wù)(包括實驗室人員、環境(jìng)、設備、樣品等)狀态的能力。)。例如，具有測量環境(jìng)信息溫(wēn)度傳感器、壓力傳感器、濕度傳感器；FRID信息或二維碼(mǎ)識别器，用于感知設備狀态和樣品狀态；高清識(shí)别器等。

第二，能夠處理感(gǎn)知系(xì)統傳(chuán)遞的數據和過去的曆史數據，通過算法能(néng)夠掌握實驗室人員(yuán)的内心、語言或行(háng)為需求。

第三，可以将代表實驗(yàn)室人員需求、環(huán)境變(biàn)化、研究(jiū)對象的信息轉(zhuǎn)化為控制信(xìn)息，控制相關系統，自動滿足實驗室人員的需求或自動(dòng)完成實驗室任務。如(rú)果張三經常在實驗室将(jiāng)實驗室内(nèi)工作溫度調整到25℃，那麼隻要(yào)張三來實驗室，實(shí)驗室就會通過網絡将控制信号傳遞給(gěi)溫控系統，自動調整到25℃；另外，實(shí)驗室人員經過多次實驗，得到規律，再次實驗時，實(shí)驗室系統會自動給(gěi)出(chū)實驗參考方案。

02、智能實驗室設計的(de)組成。

智能化實驗(yàn)室除了具備一般實驗室所需的建築、設施設(shè)備外，還(hái)具系統、信息(xī)傳輸系統、信息處理系統、執行系統四種重要系統。

1.感知系統。

主要(yào)包括門禁系統(tǒng)、人臉識别系統、紅(hóng)外傳感系統、環境傳感(gǎn)系統、設備狀态(tài)傳感系統(如設備參數采集系統)和樣品狀态(tài)表示系統(tǒng)。

2.信息傳輸系(xì)統。

通過無線傳輸技術(4G、5G、紅外線)和(hé)有線(xiàn)網絡将(jiāng)物(wù)聯網感知信息傳輸到各種計算機(jī)服務器。

3.信息處理系統。

通過大數據(jù)、人工智能(néng)、區塊鍊、模拟技術等技術，開發(fā)了一個自學和适應的(de)處理系(xì)統軟件，識别和判(pàn)斷(duàn)通過互聯網傳輸的物聯(lián)網感(gǎn)知數據，然後通(tōng)過網絡系統将處理控制信号傳輸到物聯網終端，控制(zhì)終(zhōng)端進行相應的操作。

4.執行系(xì)統。

主要是通過網絡(luò)系統(tǒng)将服務器發出的控制信息傳遞給各種需要運行的設備，如室内壓力(lì)的新風閥或排氣閥、門(mén)禁系統的開(kāi)關、窗簾關閉(bì)的(de)步進電機等。一些感知系統和(hé)執行(háng)系統集成在一起。

03、智能實驗室常用(yòng)技術。

1傳感器技術。

傳感器技(jì)術是實現智能(néng)實(shí)驗室的基礎，是确定實驗室人員(yuán)需求、實驗室環境參數、樣品位置和方法是否正确的關鍵技術。例(lì)如，高溫傳感器、低溫傳感器、壓力傳(chuán)感器、速度傳感(gǎn)器、照度(dù)傳感器、聲波傳感(gǎn)器(qì)和位移傳感器。目前，傳感器類别(bié)主要見圖2。

2.網絡(luò)和計(jì)算機技術。

網絡技(jì)術主要解決數據傳輸問題，相當于人類(lèi)神經系統。目前，5G技術是典型(xíng)的無線網絡技(jì)術。計算(suàn)機是處理各(gè)種數據的主角。随着(zhe)量子計算機(jī)和生物計算機的發展，計算速度更快、更準(zhǔn)确。

3.智能化與(yǔ)大數據技術

智能(néng)化計算技術逐(zhú)漸具有人的邏輯思(sī)維能力，必将成為智能化實(shí)驗室的(de)關健技術；大數據技術能(néng)及時(shí)收集實驗室相關人(rén)員、物品和環境信息，幫助(zhù)數據積累，為智能化計算提供(gòng)基本數據，如實驗室人員的偏好、某(mǒu)廠家原材(cái)料的特性等，能(néng)為智能化(huà)實驗室提供更加準确的信息。

4.自控(kòng)和機器人技術。

自(zì)控技術和機器人(rén)技術是術是終實現實驗室人員訴求的執行機構，例如在機器人的範圍内配送消耗品移樣品、自動控制系統實現實驗室内空氣置換和溫濕度調節(jiē)等。

04、建議建立智能(néng)實驗室。

1.完善(shàn)智能實驗室标準體系。

制定标準、行業标準或團體(tǐ)标準，明确智能實驗室的内涵和基本(běn)功能，制定智能實驗室的(de)基本框架(jià)，明确數據格式、智能設備(bèi)和傳感器接口标準。促進智能實驗室産品開發、推廣和普及。

2.加強關鍵智能傳感器的開發。

智能傳感器是智能實驗室配件的關鍵技術。目前，傳感器大多依賴進口。行業應在十四五期間納入科研項目總體規(guī)劃，集中解決一批傳感器。

3.充分(fèn)利用社區組織的力量。

各類實驗室協會、學會等社區組織是促進實驗(yàn)室配件和(hé)技術發展的重要力量，各社區(qū)組織(zhī)應重視智能實驗室發展(zhǎn)帶來的行業牽引和内需(xū)動力(lì)，在某行業、地區範圍内深入調查(chá)研究，提(tí)出智(zhì)能實(shí)驗室發展需求和建議措施。例(lì)如，制定團體标準等。

4.量力而行，避免一哄(hǒng)而上。

效益是實驗室配件的終(zhōng)目的，各部(bù)門在建設智能實驗室各單(dān)位應加(jiā)強論證，考慮投入和産出效益。不要盲目追(zhuī)求所謂的高水平(píng)，而要(yào)量力而行，堅決不允許趕時尚，擺花架(jià)。

智能化實驗室是未來發展(zhǎn)的重要方向，是解(jiě)放實驗室(shì)人員繁重勞動的重要途徑(jìng)。要正确理(lǐ)解智慧的深刻内涵，從(cóng)層面把握智慧實驗室的發展規(guī)律，設(shè)定智慧實驗的(de)發展目标。由高度自動化、高風險的實驗室配件設計(jì)開始試點，逐步探索，掌握規律後在行業或層面推廣普及。