实验室建设之明确智能实验室的内涵特征和建设构想。

实验室建设之明确智能实验室的内涵特征和建设构想。

智慧实验室这个词在实验室行业应运而生，什么是智慧实验室，明确智慧实验室的基本内涵和特点，是建设智慧实验室的根本，与大家协商共勉是十分必要的。

01、智能实验室的基本内涵和特点。

智能实验室的基本内涵。

智慧的意思是聪明才智，是生命基于生理和心理器官的创造性思维能力，包括对自然和人文的感知、记忆、理解、分析、判断、升华等所有能力。随着2008年IBM提出的智慧地球逐渐流行起来，智慧城市、智慧社区、智慧工厂、智慧家居、智慧餐厅甚至智慧厕所应运而生。

什么是智能实验室？大量文献没有解释智能实验室的内涵。IBM公司提出的智能地球有三个要素，即3I：物联网、互联网、智能化。本质上是指新一代IT、互联网技术充分应用于各行各业，将传感器嵌入并装备到世界各地的医院、电网、铁路、桥梁、隧道、公路、建筑、供水系统、大坝、油气管道，通过互联网形成物联网；然后通过超级计算机和云计算，人类可以更精细、更动态的工作和生活，从而在世界范围内提高智能水平。

智能实验室建设的特点。

首先，它具有感知事物(包括实验室人员、环境、设备、样品等)状态的能力。)。例如，具有测量环境信息温度传感器、压力传感器、湿度传感器；FRID信息或二维码识别器，用于感知设备状态和样品状态；高清识别器等。

第二，能够处理感知系统传递的数据和过去的历史数据，通过算法能够掌握实验室人员的内心、语言或行为需求。

第三，可以将代表实验室人员需求、环境变化、研究对象的信息转化为控制信息，控制相关系统，自动满足实验室人员的需求或自动完成实验室任务。如果张三经常在实验室将实验室内工作温度调整到25℃，那么只要张三来实验室，实验室就会通过网络将控制信号传递给温控系统，自动调整到25℃；另外，实验室人员经过多次实验，得到规律，再次实验时，实验室系统会自动给出实验参考方案。

02、智能实验室设计的组成。

智能化实验室除了具备一般实验室所需的建筑、设施设备外，还具系统、信息传输系统、信息处理系统、执行系统四种重要系统。智能实验室的构成原理见图1。

1.感知系统。

主要包括门禁系统、人脸识别系统、红外传感系统、环境传感系统、设备状态传感系统(如设备参数采集系统)和样品状态表示系统。

2.信息传输系统。

通过无线传输技术(4G、5G、红外线)和有线网络将物联网感知信息传输到各种计算机服务器。

3.信息处理系统。

通过大数据、人工智能、区块链、模拟技术等技术，开发了一个自学和适应的处理系统软件，识别和判断通过互联网传输的物联网感知数据，然后通过网络系统将处理控制信号传输到物联网终端，控制终端进行相应的操作。

4.执行系统。

主要是通过网络系统将服务器发出的控制信息传递给各种需要运行的设备，如室内压力的新风阀或排气阀、门禁系统的开关、窗帘关闭的步进电机等。一些感知系统和执行系统集成在一起。

03、智能实验室常用技术。

1传感器技术。

传感器技术是实现智能实验室的基础，是确定实验室人员需求、实验室环境参数、样品位置和方法是否正确的关键技术。例如，高温传感器、低温传感器、压力传感器、速度传感器、照度传感器、声波传感器和位移传感器。目前，传感器类别主要见图2。

2.网络和计算机技术。

网络技术主要解决数据传输问题，相当于人类神经系统。目前，5G技术是典型的无线网络技术。计算机是处理各种数据的主角。随着量子计算机和生物计算机的发展，计算速度更快、更准确。

3.智能化与大数据技术

智能化计算技术逐渐具有人的逻辑思维能力，必将成为智能化实验室的关健技术；大数据技术能及时收集实验室相关人员、物品和环境信息，帮助数据积累，为智能化计算提供基本数据，如实验室人员的偏好、某厂家原材料的特性等，能为智能化实验室提供更加准确的信息。

4.自控和机器人技术。

自控技术和机器人技术是术是终实现实验室人员诉求的执行机构，例如在机器人的范围内配送消耗品移样品、自动控制系统实现实验室内空气置换和温湿度调节等。

04、建议建立智能实验室。

1.完善智能实验室标准体系。

制定标准、行业标准或团体标准，明确智能实验室的内涵和基本功能，制定智能实验室的基本框架，明确数据格式、智能设备和传感器接口标准。促进智能实验室产品开发、推广和普及。

2.加强关键智能传感器的开发。

智能传感器是智能实验室建设的关键技术。目前，传感器大多依赖进口。行业应在十四五期间纳入科研项目总体规划，集中解决一批传感器。

3.充分利用社区组织的力量。

各类实验室协会、学会等社区组织是促进实验室建设和技术发展的重要力量，各社区组织应重视智能实验室发展带来的行业牵引和内需动力，在某行业、地区范围内深入调查研究，提出智能实验室发展需求和建议措施。例如，制定团体标准等。

4.量力而行，避免一哄而上。

效益是实验室建设的终目的，各部门在建设智能实验室各单位应加强论证，考虑投入和产出效益。不要盲目追求所谓的高水平，而要量力而行，坚决不允许赶时尚，摆花架。

智能化实验室是未来发展的重要方向，是解放实验室人员繁重劳动的重要途径。要正确理解智慧的深刻内涵，从层面把握智慧实验室的发展规律，设定智慧实验的发展目标。由高度自动化、高风险的实验室建设设计开始试点，逐步探索，掌握规律后在行业或层面推广普及。