實驗室配件之明确(Que)智能實驗室的(De)内涵(Han)特征和建設構想

01、智能[Neng]實驗室[Shi]的基本内涵和特(Te)點。

智能實驗室[Shi]的[De]基(Ji)本内涵。

智慧的[De]意思是聰[Cong]明才智，是[Shi]生命基于(Yu)生理[Li]和心理器官的創造性思維能力，包[Bao]括對(Dui)自然[Ran]和人文(Wen)的感知、記憶(Yi)、理解[Jie]、分析、判斷、升華等所有能力。随着2008年IBM提出的智慧地球逐漸流行起來，智慧城(Cheng)市、智慧社區、智慧(Hui)工廠、智慧家(Jia)居、智慧餐[Can]廳甚(Shen)至智慧廁所應運而生。

什麼是智能(Neng)實驗室？大量文獻沒(Mei)有解(Jie)釋智能實驗[Yan]室的内涵。IBM公(Gong)司提[Ti]出的智[Zhi]能地球有三個要素，即3I：物聯(Lian)網、互聯網[Wang]、智能化。本質(Zhi)上(Shang)是指新一代IT、互聯網技術充分應用于各行各[Ge]業，将傳感器嵌[Qian]入并裝備到世界各[Ge]地的醫院、電網、鐵路、橋梁[Liang]、隧道、公路[Lu]、建築、供[Gong]水系統、大壩(Ba)、油氣管道，通過互聯網形成物[Wu]聯網；然(Ran)後通過超級[Ji]計算機和(He)雲計算，人[Ren]類可(Ke)以更精細、更動态的工作[Zuo]和生[Sheng]活，從而在世界範圍内提高智能[Neng]水平。

智能實[Shi]驗室配件的特點[Dian]。

首先，它[Ta]具[Ju]有感(Gan)知事物(包括實[Shi]驗[Yan]室人員、環境(Jing)、設備[Bei]、樣品等)狀[Zhuang]态[Tai]的能力[Li]。)。例如，具有測量環境信息溫(Wen)度傳感[Gan]器、壓(Ya)力傳感器、濕度傳感器[Qi]；FRID信息或二維碼識[Shi]别器，用(Yong)于感知[Zhi]設備狀态和樣品(Pin)狀态；高清識别器等。

第二，能夠處理感知系統傳遞的數據和過去的曆史數據，通過算法(Fa)能夠掌握實驗室人[Ren]員的内心、語言或(Huo)行[Hang]為需[Xu]求。

第三，可以将[Jiang]代表實驗室人[Ren]員需求、環境(Jing)變(Bian)化、研究對[Dui]象的信息轉化為控[Kong]制信息，控制相關系統，自動滿[Man]足實驗室人員的需求或自動完成實驗室任務。如果張三經常在實驗室将實驗室内工作溫度調(Diao)整到25℃，那麼隻要張三來[Lai]實驗室，實驗[Yan]室[Shi]就會通過網絡[Luo]将控制信号傳(Chuan)遞給溫控系統，自動[Dong]調整到25℃；另外，實(Shi)驗(Yan)室人員經過多次實驗，得到規律，再(Zai)次實驗時，實(Shi)驗室系統會自動給[Gei]出[Chu]實驗參考方案(An)。

02、智(Zhi)能實驗室設計的組成。

智能化實驗(Yan)室除了具備一般實驗室所需的建[Jian]築、設施設備外，還具系統、信[Xin]息傳輸系統、信息(Xi)處理系(Xi)統、執行系統四種[Zhong]重要系統。

1.感知系統[Tong]。

主要包括門(Men)禁[Jin]系統、人臉識别系(Xi)統、紅[Hong]外傳感[Gan]系統[Tong]、環境傳感(Gan)系(Xi)統、設備狀态傳感[Gan]系統(如設備參數采集系統)和樣品狀态[Tai]表示系統。

2.信息(Xi)傳輸[Shu]系統。

通過無線傳輸技術(4G、5G、紅外線)和(He)有線網絡将(Jiang)物[Wu]聯網[Wang]感知信息傳輸到各種計算機[Ji]服務器。

3.信息處(Chu)理系統。

通過大數據、人(Ren)工智能、區塊鍊、模拟技術等技術，開發[Fa]了一個自學和适應的處理系[Xi]統軟件(Jian)，識别和[He]判斷通過互聯(Lian)網傳輸的物聯網感知數據，然後通過網[Wang]絡系(Xi)統将處理控制(Zhi)信号傳輸到物聯網終端，控制終端進行相(Xiang)應的操作。

4.執行系(Xi)統。

主要是通過(Guo)網絡[Luo]系統(Tong)将服務器發出的控[Kong]制信息傳遞給各種需要(Yao)運行的設[She]備，如室内壓力的新風閥或排氣閥、門禁(Jin)系統的開關(Guan)、窗簾關[Guan]閉的(De)步進電機等。一些感知系統和執行[Hang]系[Xi]統集成在一起。

03、智能實驗室常[Chang]用技術。

1傳感器技術。

傳感器技(Ji)術是實現智能[Neng]實驗室的基礎，是(Shi)确定實(Shi)驗室人員(Yuan)需求、實驗[Yan]室環(Huan)境[Jing]參數、樣品位置和方法是否正确的關(Guan)鍵技術。例如，高[Gao]溫傳感器、低溫傳感器、壓力傳[Chuan]感器(Qi)、速度傳感[Gan]器、照度傳感器、聲波傳感(Gan)器和位移傳感器。目前，傳感器類别[Bie]主要見圖2。

2.網絡和計算機技術。

網絡技術(Shu)主要解決數[Shu]據傳輸(Shu)問題，相當于人類神經系統。目(Mu)前，5G技術是典型的無線網絡技(Ji)術(Shu)。計算機是處理各(Ge)種數據的[De]主角。随着量子[Zi]計算機和[He]生(Sheng)物計算機的發展(Zhan)，計算[Suan]速度更快(Kuai)、更準确。

3.智能化[Hua]與[Yu]大數據技術(Shu)

智能化計算技[Ji]術逐漸具有人的邏輯思維能(Neng)力，必将成為智[Zhi]能化實驗室的(De)關健技術；大數據技術能[Neng]及時收集實驗室相關人員(Yuan)、物品和(He)環境信息，幫助數據積累，為[Wei]智能化計算[Suan]提供基本數(Shu)據，如實驗室人員的偏好[Hao]、某廠家原材(Cai)料的特[Te]性等，能[Neng]為智能化實驗室提[Ti]供更加[Jia]準确的信息。

4.自控和[He]機器人技術。

自控技術和機器人技術是術是終實(Shi)現實驗室人員訴求的執行機構，例如(Ru)在機器人的範圍内配送消耗品移樣品、自動[Dong]控制系統實現實(Shi)驗室内空氣(Qi)置換和溫濕(Shi)度調節等。

04、建議建立[Li]智能實驗室。

1.完[Wan]善智能實驗室(Shi)标準體系。

制(Zhi)定标準、行[Hang]業标準或團[Tuan]體标準，明确智能實驗室的内涵和基本[Ben]功能，制定智能[Neng]實驗室的[De]基本框架，明(Ming)确數據格式、智能設備(Bei)和傳感器接口(Kou)标準。促進智[Zhi]能實驗室産品開[Kai]發、推廣和普及。

2.加強關鍵智能[Neng]傳感[Gan]器的開發[Fa]。

智能傳[Chuan]感器是智能實驗室配件的關鍵技術。目前，傳感器大多依[Yi]賴進口。行(Hang)業(Ye)應在[Zai]十四[Si]五期間納入[Ru]科研項[Xiang]目總體規(Gui)劃，集中解決一批[Pi]傳[Chuan]感器。

3.充分利用社區組織的力量。

各類實驗室[Shi]協會(Hui)、學會等社區組織是促進(Jin)實驗(Yan)室配[Pei]件和(He)技術發展的重要力量，各社區[Qu]組織[Zhi]應重視智(Zhi)能實驗室發展帶來[Lai]的行[Hang]業牽引和内需動力，在某行(Hang)業、地區[Qu]範圍内深入調查研究，提出智(Zhi)能實驗室發展需[Xu]求和建議措施。例如[Ru]，制定團[Tuan]體标(Biao)準等(Deng)。

4.量力而行，避免(Mian)一哄(Hong)而上。

效益是[Shi]實驗室配件的終目的，各部門在建設[She]智能實驗[Yan]室各[Ge]單位應加強論證，考慮投(Tou)入和産出(Chu)效益[Yi]。不要盲目追(Zhui)求[Qiu]所謂的高水平(Ping)，而(Er)要[Yao]量力而行，堅(Jian)決不允[Yun]許趕[Gan]時尚，擺花架。

智(Zhi)能化實(Shi)驗室是未來[Lai]發展的重[Zhong]要方向，是[Shi]解放(Fang)實驗室人員繁重勞動的重要途徑。要[Yao]正确理解智(Zhi)慧的深刻内涵，從(Cong)層面把[Ba]握智慧實驗(Yan)室的發展規律(Lü)，設定智慧實(Shi)驗的發展目标。由高度自動化、高風[Feng]險的[De]實驗室配件設計開[Kai]始試點，逐步探[Tan]索，掌[Zhang]握規律後在行業或[Huo]層面推廣(Guang)普及。