01、智能實驗室的基本內(nèi)涵和特點。

智能實驗室的基本內(nèi)涵。

智慧的意思是聰明才智，是生命基于生理和心理器官的創(chuàng)造性思維能力，包括對自然和人文的感知、記憶、理解、分析、判斷、升華等所有能力。隨著2008年IBM提出的智慧地球逐漸流行起來，智慧城市、智慧社區(qū)、智慧工廠、智慧家居、智慧餐廳甚Zhi智慧廁所應(yīng)運而生。

什么是智能實驗室？大量文獻沒有解釋智能實驗室的內(nèi)涵。IBM公司提出的智能地球有三個要素，即3I：物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、智能化。本質(zhì)上是指新一代IT、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)充分應(yīng)用于各行各業(yè)，將傳感器嵌入并裝備到世界各地的醫(yī)院、電網(wǎng)、鐵路、橋梁、隧道、公路、建筑、供水系統(tǒng)、大壩、油氣管道，通過互聯(lián)網(wǎng)形成物聯(lián)網(wǎng)；然后通過超級計算機和云計算，人類可以更精細、更動態(tài)的工作和生活，從而在世界范圍內(nèi)提高智能水平。

智能實驗室配件的特點。

首先，它具有感知事物(包括實驗室人員、環(huán)境、設(shè)備、樣品等)狀態(tài)的能力。)。例如，具有測量環(huán)境信息溫度傳感器、壓力傳感器、濕度傳感器；FRID信息或二維碼識別器，用于感知設(shè)備狀態(tài)和樣品狀態(tài)；高清識別器等。

第二，能夠處理感知系統(tǒng)傳遞的數(shù)據(jù)和過去的歷史數(shù)據(jù)，通過算法能夠掌握實驗室人員的內(nèi)心、語言或行為需求。

第三，可以將代表實驗室人員需求、環(huán)境變化、研究對象的信息轉(zhuǎn)化為控制信息，控制相關(guān)系統(tǒng)，自動滿足實驗室人員的需求或自動完成實驗室任務(wù)。如果張三經(jīng)常在實驗室將實驗室內(nèi)工作溫度調(diào)整到25℃，那么只要張三來實驗室，實驗室就會通過網(wǎng)絡(luò)將控制信號傳遞給溫控系統(tǒng)，自動調(diào)整到25℃；另外，實驗室人員經(jīng)過多次實驗，得到規(guī)律，再次實驗時，實驗室系統(tǒng)會自動給出實驗參考方案。

02、智能實驗室設(shè)計的組成。

智能化實驗室除了具備一般實驗室所需的建筑、設(shè)施設(shè)備外，還具系統(tǒng)、信息傳輸系統(tǒng)、信息處理系統(tǒng)、執(zhí)行系統(tǒng)四種重要系統(tǒng)。

1.感知系統(tǒng)。

主要包括門禁系統(tǒng)、人臉識別系統(tǒng)、紅外傳感系統(tǒng)、環(huán)境傳感系統(tǒng)、設(shè)備狀態(tài)傳感系統(tǒng)(如設(shè)備參數(shù)采集系統(tǒng))和樣品狀態(tài)表示系統(tǒng)。

2.信息傳輸系統(tǒng)。

通過無線傳輸技術(shù)(4G、5G、紅外線)和有線網(wǎng)絡(luò)將物聯(lián)網(wǎng)感知信息傳輸?shù)礁鞣N計算機服務(wù)器。

3.信息處理系統(tǒng)。

通過大數(shù)據(jù)、人工智能、區(qū)塊鏈、模擬技術(shù)等技術(shù)，開發(fā)了一個自學(xué)和適應(yīng)的處理系統(tǒng)軟件，識別和判斷通過互聯(lián)網(wǎng)傳輸?shù)奈锫?lián)網(wǎng)感知數(shù)據(jù)，然后通過網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)將處理控制信號傳輸?shù)轿锫?lián)網(wǎng)終端，控制終端進行相應(yīng)的操作。

4.執(zhí)行系統(tǒng)。

主要是通過網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)將服務(wù)器發(fā)出的控制信息傳遞給各種需要運行的設(shè)備，如室內(nèi)壓力的新風(fēng)閥或排氣閥、門禁系統(tǒng)的開關(guān)、窗簾關(guān)閉的步進電機等。一些感知系統(tǒng)和執(zhí)行系統(tǒng)集成在一起。

03、智能實驗室常用技術(shù)。

1傳感器技術(shù)。

傳感器技術(shù)是實現(xiàn)智能實驗室的基礎(chǔ)，是確定實驗室人員需求、實驗室環(huán)境參數(shù)、樣品位置和方法是否正確的關(guān)鍵技術(shù)。例如，高溫傳感器、低溫傳感器、壓力傳感器、速度傳感器、照度傳感器、聲波傳感器和位移傳感器。目前，傳感器類別主要見圖2。

2.網(wǎng)絡(luò)和計算機技術(shù)。

網(wǎng)絡(luò)技術(shù)主要解決數(shù)據(jù)傳輸問題，相當(dāng)于人類神經(jīng)系統(tǒng)。目前，5G技術(shù)是典型的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。計算機是處理各種數(shù)據(jù)的主角。隨著量子計算機和生物計算機的發(fā)展，計算速度更快、更準(zhǔn)確。

3.智能化與大數(shù)據(jù)技術(shù)

智能化計算技術(shù)逐漸具有人的邏輯思維能力，必將成為智能化實驗室的關(guān)健技術(shù)；大數(shù)據(jù)技術(shù)能及時收集實驗室相關(guān)人員、物品和環(huán)境信息，幫助數(shù)據(jù)積累，為智能化計算提供基本數(shù)據(jù)，如實驗室人員的偏好、某廠家原材料的特性等，能為智能化實驗室提供更加準(zhǔn)確的信息。

4.自控和機器人技術(shù)。

自控技術(shù)和機器人技術(shù)是術(shù)是終實現(xiàn)實驗室人員訴求的執(zhí)行機構(gòu)，例如在機器人的范圍內(nèi)配送消耗品移樣品、自動控制系統(tǒng)實現(xiàn)實驗室內(nèi)空氣置換和溫濕度調(diào)節(jié)等。

04、建議建立智能實驗室。

1.完善智能實驗室標(biāo)準(zhǔn)體系。

制定標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或團體標(biāo)準(zhǔn)，明確智能實驗室的內(nèi)涵和基本功能，制定智能實驗室的基本框架，明確數(shù)據(jù)格式、智能設(shè)備和傳感器接口標(biāo)準(zhǔn)。促進智能實驗室產(chǎn)品開發(fā)、推廣和普及。

2.加強關(guān)鍵智能傳感器的開發(fā)。

智能傳感器是智能實驗室配件的關(guān)鍵技術(shù)。目前，傳感器大多依賴進口。行業(yè)應(yīng)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.充分利用社區(qū)組織的力量。

各類實驗室協(xié)會、學(xué)會等社區(qū)組織是促進實驗室配件和技術(shù)發(fā)展的重要力量，各社區(qū)組織應(yīng)重視智能實驗室發(fā)展帶來的行業(yè)牽引和內(nèi)需動力，在某行業(yè)、地區(qū)范圍內(nèi)深入調(diào)查研究，提出智能實驗室發(fā)展需求和建議措施。例如，制定團體標(biāo)準(zhǔn)等。

4.量力而行，避免一哄而上。

效益是實驗室配件的終目的，各部門在建設(shè)智能實驗室各單位應(yīng)加強論證，考慮投入和產(chǎn)出效益。不要盲目追求所謂的高水平，而要量力而行，堅決不允許趕時尚，擺花架。

智能化實驗室是未來發(fā)展的重要方向，是解放實驗室人員繁重勞動的重要途徑。要正確理解智慧的深刻內(nèi)涵，從層面把握智慧實驗室的發(fā)展規(guī)律，設(shè)定智慧實驗的發(fā)展目標(biāo)。由高度自動化、高風(fēng)險的實驗室配件設(shè)計開始試點，逐步探索，掌握規(guī)律后在行業(yè)或?qū)用嫱茝V普及。