智慧实验室建设思路探究

来源:用户上传      作者:宫兆合 刘心悦 王亚雄 王维霞

　　摘 要 实验室智慧化是提高实验室安全、质量、效益的重要途径和未来发展方向。为理顺智慧实验室建设思路，从智慧的本意出发，阐述智慧实验室的基本内涵，提出智慧实验室具备自动感知能力、信息收集分析能力和自动实现诉求能力，简介智慧实验室的组成系统和常用技术，并提出构建智慧实验室的相关建议。
　　关键词 实验室;智慧实验室;智能传感器;物联网;信息处理系统
　　中图分类号：G434 文献标识码：B
　　文章编号：1671-489X（2022）06-0033-04
　　Research on Intelligent Laboratory Construction Thin-king//GONG Zhaohe， LIU Xinyue， WANG Yaxiong， WANG Weixia
　　Abstract The intelligence of the laboratory is an important way to improve the safety， quality， efficiency and the futuredevelopment direction of the laboratory. In order to rationa-lize the idea of building a intelligent laboratory， the article explains the basic connotation of the intelligent laboratory from the original meaning of wisdom， and proposes that the intelligent laboratory has the characteristics of automatic per-ception， information collection and analysis， automatic reali-zation of appeals. It introduces the composition system andcommon technology of the intelligent laboratory， and put for-ward relevant suggestions for building a intelligent laboratory.
　　Key words laboratory; intelligent laboratory; intelligent sen-sor; Internet of things; information processing system
　　0 引言
　　我国进入新时代，面临百年未有之大变局。为应对国际国内新形势，实现“两个一百年”奋斗目标，国家明确提出将科技创新摆在国家发展全局的核心位置，强调要坚持走中国特色自主创新道路，实施创新驱动发展战略。实验室作为科技创新的源泉，是科学研究不可或缺的工具，是确保高质量发展的重要抓手。国家高度重视高水平实验室建设，并将实验室建设纳入国家发展规划。截至2020年9月，我国共有国家重点实验室257个，分布在九个学科领域。截至2019年底，全国境内（不含港澳台）检验检测机构达四万余家，实验室建设取得显著成就。目前，实验室存在信息化程度低、开放共享不充分、高耗能等问题，已经无法满足新发展阶段科技创新需求。新一代信息技术的不断涌现与广泛应用，为构建新型智慧实验室提供了技术手段，智慧实验室建设方兴未艾。
　　1 智慧实验室基本内涵
　　建设智慧实验室必须明确智慧实验室的含义，但什么是智慧实验室？笔者查阅大量文献，未发现明确的定义。智慧的本意是聪明才智，是生命所具有的基于生理和心理器官的一种高级创造思维能力，包含对自然与人文的感知、记忆、理解、分析、判断、升华等所有能力。智慧一词随着2008年IBM公司提出的智慧地球理念逐步走红，随后出现智慧城市、智慧社区、智慧工厂、智慧家居、智慧餐厅，甚至出现智慧厕所。
　　什么是智慧实验室？笔者认为应当从IBM提出的智慧地球的本意出发，结合智慧的中文含义，说明智慧实验室的内涵。IBM公司提出的智慧地球有三大要素，分别是物联化、互化、智能化（Instrumentation，Interconnectedness，Intelli-
　　gence），即3I，实质就是指把新一代的IT、互联网技术充分运用到各行各业，把感应器嵌入、装备到全球的医院、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，而后通过超级计算机和云计算，使得人类以更加精细、动态的方式工作和生活，从而在世界范围内提升智慧水平[1]。
　　因此，智慧实验室的基本内涵可以概括为综合利用传感技术、控制技术以及互联网技术、大数据技术、人工智能技术、自动控制技术、机器人技术等先进技术和网络及计算机开发工具，构建在一定程度上能够感知实验室人员心理、语言或行为诉求并自动实现这些诉求的现代化实验室。
　　2 智慧实验室特点
　　基于对智慧实验室内涵的分析，智慧实验室应当具备以下特点。
　　2.1 自动感知能力
　　智慧实验室能够将实验室人员、设备、样件、环境等要素信息化，并能感知人员、设备、样件、环境等的状态。例如：通过装配温度传感器、压力传感器、湿度传感器等测量环境信息，通过射频识别技术（RFID）或二维码识别器感知设备及样件状态[2-3]，通过高清识别器感知人员面部状态等。
　　2.2 信息收集分析能力

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