實驗室(shì)配件之明确(què)智能(néng)實驗(yàn)室的内涵特征(zhēng)和建(jiàn)設構(gòu)想

01、智能實驗室的(de)基本内涵(hán)和特點。

智能實驗室(shì)的基(jī)本内(nèi)涵。

智慧的意思是聰(cōng)明才智，是生命基于(yú)生理和心理器官(guān)的(de)創造(zào)性思維能力，包(bāo)括對(duì)自然和人(rén)文的感知、記憶(yì)、理解、分析、判斷(duàn)、升華等所有能力。随着2008年ibm提出的(de)智慧地球逐(zhú)漸流行起(qǐ)來，智慧城市、智慧社(shè)區、智慧(huì)工(gōng)廠、智慧家居、智慧餐廳甚至智(zhì)慧廁(cè)所應運而(ér)生(shēng)。

什(shí)麼是智能實驗(yàn)室？大量(liàng)文獻沒(méi)有解釋(shì)智能實驗室的内涵。ibm公(gōng)司提出(chū)的智能(néng)地球有三(sān)個要(yào)素，即(jí)3i：物聯網、互(hù)聯網(wǎng)、智能(néng)化。本(běn)質上是指(zhǐ)新一(yī)代it、互(hù)聯網技(jì)術(shù)充分(fèn)應用(yòng)于各(gè)行各業，将傳感(gǎn)器嵌入并(bìng)裝備到世(shì)界各地的(de)醫院(yuàn)、電(diàn)網、鐵路(lù)、橋梁、隧道(dào)、公路(lù)、建築(zhù)、供(gòng)水(shuǐ)系統、大壩、油氣管道(dào)，通過(guò)互聯網形(xíng)成物(wù)聯網；然後(hòu)通過超級(jí)計算機和(hé)雲計算，人(rén)類可以(yǐ)更精細(xì)、更動态的工作(zuò)和生活，從而在(zài)世界範圍内提(tí)高智能水(shuǐ)平。

智能實驗(yàn)室配(pèi)件的(de)特點(diǎn)。

首先，它具(jù)有感(gǎn)知事(shì)物(包括實驗室(shì)人員(yuán)、環境、設備、樣品等)狀态的能力(lì)。)。例如，具有(yǒu)測量(liàng)環境(jìng)信息溫度傳感(gǎn)器(qì)、壓(yā)力傳(chuán)感器(qì)、濕度(dù)傳感器；frid信息或二維(wéi)碼識(shí)别器，用于感知設備(bèi)狀态(tài)和樣品狀态；高(gāo)清識(shí)别(bié)器等。

第二，能夠處理感(gǎn)知系統(tǒng)傳遞的數據和過(guò)去的(de)曆史數據，通過(guò)算法能夠(gòu)掌握(wò)實驗(yàn)室人(rén)員的(de)内心、語言或(huò)行(háng)為需(xū)求。

第(dì)三，可以将代(dài)表實驗(yàn)室人員需(xū)求、環境變(biàn)化、研究對(duì)象的信(xìn)息(xī)轉化(huà)為控(kòng)制信(xìn)息，控(kòng)制相關(guān)系(xì)統，自(zì)動滿(mǎn)足實(shí)驗室(shì)人(rén)員的需求或自動完成實驗(yàn)室任(rèn)務。如(rú)果張三經常在實驗(yàn)室将實驗室内工作溫度(dù)調整(zhěng)到25℃，那麼隻要張(zhāng)三來(lái)實驗(yàn)室，實(shí)驗室就(jiù)會通過(guò)網絡(luò)将控(kòng)制信(xìn)号傳遞給(gěi)溫控(kòng)系統(tǒng)，自動調(diào)整到25℃；另(lìng)外，實(shí)驗室人員經過(guò)多次(cì)實驗，得(dé)到規律(lǜ)，再次(cì)實(shí)驗時，實(shí)驗室系統會自動給出實驗參(cān)考方案。

02、智能實驗室(shì)設計的組(zǔ)成。

智能化實驗(yàn)室除了具備一(yī)般實(shí)驗室(shì)所需的建築、設施設備外(wài)，還具(jù)系統(tǒng)、信(xìn)息傳輸系統(tǒng)、信息(xī)處理系統(tǒng)、執行系統(tǒng)四種重要系(xì)統。

1.感知系統(tǒng)。

主要(yào)包括(kuò)門禁系統、人臉(liǎn)識别系統、紅外(wài)傳感系(xì)統(tǒng)、環境(jìng)傳感系(xì)統、設備狀态(tài)傳感系統(tǒng)(如設備參數采(cǎi)集系統)和樣品(pǐn)狀态(tài)表示系統(tǒng)。

2.信息傳輸系統。

通過(guò)無(wú)線傳輸(shū)技術(4g、5g、紅外(wài)線)和(hé)有線(xiàn)網絡将(jiāng)物(wù)聯網感知信息(xī)傳輸(shū)到(dào)各(gè)種計算機服(fú)務(wù)器。

3.信息處(chù)理系統。

通(tōng)過大數據、人工(gōng)智能、區塊鍊、模(mó)拟技(jì)術等技術(shù)，開發了一個自(zì)學和适應(yīng)的處(chù)理系(xì)統軟件，識(shí)别和判斷(duàn)通過(guò)互聯網(wǎng)傳輸的(de)物聯網(wǎng)感知數(shù)據，然後(hòu)通過網(wǎng)絡系統(tǒng)将處(chù)理(lǐ)控制(zhì)信(xìn)号傳輸(shū)到物聯網終端，控制(zhì)終端進行相應的操作。

4.執(zhí)行系統。

主要是(shì)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)系統将服務器發出的控制(zhì)信(xìn)息傳(chuán)遞給(gěi)各種需要(yào)運行的設(shè)備，如室内(nèi)壓力的新(xīn)風閥或(huò)排(pái)氣閥、門禁(jìn)系統的開(kāi)關、窗簾關(guān)閉的步進電機等。一(yī)些感知系(xì)統和執行系(xì)統集成(chéng)在一(yī)起。

03、智能(néng)實驗(yàn)室常(cháng)用技(jì)術。

1傳(chuán)感器(qì)技術(shù)。

傳感(gǎn)器技術(shù)是實現(xiàn)智能(néng)實驗室的基(jī)礎，是确(què)定實驗室人員需求(qiú)、實驗室環(huán)境參數、樣品位(wèi)置和(hé)方法是否正确的關鍵技術。例(lì)如，高(gāo)溫傳感(gǎn)器(qì)、低溫傳感(gǎn)器、壓(yā)力傳感器、速度傳感(gǎn)器、照度傳(chuán)感器(qì)、聲波(bō)傳感(gǎn)器和(hé)位移傳感(gǎn)器。目前(qián)，傳(chuán)感器(qì)類别主(zhǔ)要(yào)見圖(tú)2。

2.網絡(luò)和計算機技術。

網絡(luò)技術(shù)主要(yào)解決數(shù)據(jù)傳輸(shū)問題(tí)，相當(dāng)于人類(lèi)神經系統。目(mù)前，5g技(jì)術是(shì)典(diǎn)型的無(wú)線網(wǎng)絡技(jì)術(shù)。計算機(jī)是處(chù)理各(gè)種數(shù)據的(de)主角。随着(zhe)量子計算(suàn)機和(hé)生物計算機的(de)發展(zhǎn)，計算速度更快、更準(zhǔn)确。

3.智(zhì)能化(huà)與大(dà)數據技術(shù)

智能化計算(suàn)技術逐漸具(jù)有人的邏輯思(sī)維能力，必将成(chéng)為智(zhì)能(néng)化實驗(yàn)室的關健技術(shù)；大數據技術能(néng)及時收集實驗室相(xiàng)關人(rén)員、物(wù)品和環(huán)境信息(xī)，幫助(zhù)數據積累(lèi)，為智能化計算(suàn)提供(gòng)基(jī)本數據(jù)，如實驗(yàn)室(shì)人員的偏(piān)好、某廠家(jiā)原材(cái)料的特性(xìng)等，能為智能化(huà)實驗(yàn)室提供(gòng)更(gèng)加準确的信息(xī)。

4.自控和機(jī)器人(rén)技術。

自控技術和機器(qì)人技術(shù)是術是終實現實驗室人(rén)員訴(sù)求的執行機構(gòu)，例如在機器人(rén)的範圍内配送(sòng)消耗(hào)品移(yí)樣品(pǐn)、自動(dòng)控制(zhì)系統(tǒng)實現實驗(yàn)室内(nèi)空氣(qì)置換和溫濕度調節等。

04、建議(yì)建立(lì)智能實驗室。

1.完(wán)善智能實(shí)驗室(shì)标準(zhǔn)體系(xì)。

制定标準、行業(yè)标準或團體标準，明确智(zhì)能實(shí)驗室(shì)的内(nèi)涵和基本功能，制定(dìng)智能實驗室的(de)基本(běn)框架，明确(què)數據格式(shì)、智能(néng)設備和(hé)傳感器(qì)接口(kǒu)标準。促進(jìn)智能實驗室産(chǎn)品開發、推(tuī)廣和(hé)普及。

2.加強(qiáng)關鍵(jiàn)智能傳感器的(de)開發(fā)。

智能傳感(gǎn)器是智能(néng)實驗室(shì)配件的關鍵技術。目前(qián)，傳感器大多依賴進口。行業(yè)應(yīng)在十四(sì)五期(qī)間納入(rù)科(kē)研項目總體規(guī)劃，集(jí)中解決一(yī)批傳感器(qì)。

3.充分(fèn)利用(yòng)社區(qū)組織(zhī)的力量(liàng)。

各類實(shí)驗室協會(huì)、學會等社(shè)區組(zǔ)織是(shì)促進(jìn)實驗室配(pèi)件(jiàn)和技術發展(zhǎn)的重(zhòng)要力(lì)量，各(gè)社區(qū)組織應重(zhòng)視智能實(shí)驗室(shì)發展(zhǎn)帶來的行業牽引(yǐn)和(hé)内需(xū)動力，在(zài)某行(háng)業(yè)、地區範圍内深入調(diào)查(chá)研究，提(tí)出智(zhì)能(néng)實驗室(shì)發展需求和建(jiàn)議措(cuò)施。例如，制(zhì)定團體标準等。

4.量力而行(háng)，避免(miǎn)一哄(hǒng)而上。

效益(yì)是實驗(yàn)室配件(jiàn)的終目的，各部(bù)門在建設(shè)智能(néng)實驗室各單位應加(jiā)強論證，考慮投入和産出(chū)效益。不要盲目(mù)追求所謂的高(gāo)水平，而(ér)要(yào)量力而行(háng)，堅決不允(yǔn)許趕時(shí)尚，擺花(huā)架。

智能化實驗(yàn)室是(shì)未來(lái)發展的重(zhòng)要方向，是解放實(shí)驗室人(rén)員繁重勞動的(de)重要途徑(jìng)。要正(zhèng)确理(lǐ)解智(zhì)慧的(de)深刻内涵(hán)，從層(céng)面把握(wò)智(zhì)慧實(shí)驗室的發展規律，設定智慧實(shí)驗的發展(zhǎn)目标(biāo)。由高度自動化(huà)、高風(fēng)險的(de)實驗(yàn)室配件(jiàn)設計開(kāi)始試點，逐(zhú)步(bù)探(tàn)索，掌握規律後(hòu)在行(háng)業(yè)或層面推廣(guǎng)普及。