實驗室建設之明確智能實驗室的內涵特征和建設構想。

智慧實驗室這個詞在實驗室行業應運而生，什么是智慧實驗室，明確智慧實驗室的基本內涵和特點，是建設智慧實驗室的根本，與大家協商共勉是十分必要的。

01、智能實驗室的基本內涵和特點。

智能實驗室的基本內涵。

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、智慧工廠、智慧家居、智慧餐廳甚至智慧廁所應運而生。

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

智能實驗室建設的特點。

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

第二，能夠處理感知系統傳遞的數據和過去的歷史數據，通過算法能夠掌握實驗室人員的內心、語言或行為需求。

第三，可以將代表實驗室人員需求、環境變化、研究對象的信息轉化為控制信息，控制相關系統，自動滿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將實驗室內工作溫度調整到25℃，那么只要張三來實驗室，實驗室就會通過網絡將控制信號傳遞給溫控系統，自動調整到25℃；另外，實驗室人員經過多次實驗，得到規律，再次實驗時，實驗室系統會自動給出實驗參考方案。

02、智能實驗室設計的組成。

智能化實驗室除了具備一般實驗室所需的建筑、設施設備外，還具系統、信息傳輸系統、信息處理系統、執行系統四種重要系統。智能實驗室的構成原理見圖1。

1.感知系統。

主要包括門禁系統、人臉識別系統、紅外傳感系統、環境傳感系統、設備狀態傳感系統(如設備參數采集系統)和樣品狀態表示系統。

2.信息傳輸系統。

通過無線傳輸技術(4G、5G、紅外線)和有線網絡將物聯網感知信息傳輸到各種計算機服務器。

3.信息處理系統。

通過大數據、人工智能、區塊鏈、模擬技術等技術，開發了一個自學和適應的處理系統軟件，識別和判斷通過互聯網傳輸的物聯網感知數據，然后通過網絡系統將處理控制信號傳輸到物聯網終端，控制終端進行相應的操作。

4.執行系統。

主要是通過網絡系統將服務器發出的控制信息傳遞給各種需要運行的設備，如室內壓力的新風閥或排氣閥、門禁系統的開關、窗簾關閉的步進電機等。一些感知系統和執行系統集成在一起。

03、智能實驗室常用技術。

1傳感器技術。

傳感器技術是實現智能實驗室的基礎，是確定實驗室人員需求、實驗室環境參數、樣品位置和方法是否正確的關鍵技術。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.網絡和計算機技術。

網絡技術主要解決數據傳輸問題，相當于人類神經系統。目前，5G技術是典型的無線網絡技術。計算機是處理各種數據的主角。隨著量子計算機和生物計算機的發展，計算速度更快、更準確。

3.智能化與大數據技術

智能化計算技術逐漸具有人的邏輯思維能力，必將成為智能化實驗室的關健技術；大數據技術能及時收集實驗室相關人員、物品和環境信息，幫助數據積累，為智能化計算提供基本數據，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確的信息。

4.自控和機器人技術。

自控技術和機器人技術是術是終實現實驗室人員訴求的執行機構，例如在機器人的范圍內配送消耗品移樣品、自動控制系統實現實驗室內空氣置換和溫濕度調節等。

04、建議建立智能實驗室。

1.完善智能實驗室標準體系。

制定標準、行業標準或團體標準，明確智能實驗室的內涵和基本功能，制定智能實驗室的基本框架，明確數據格式、智能設備和傳感器接口標準。促進智能實驗室產品開發、推廣和普及。

2.加強關鍵智能傳感器的開發。

智能傳感器是智能實驗室建設的關鍵技術。目前，傳感器大多依賴進口。行業應在十四五期間納入科研項目總體規劃，集中解決一批傳感器。

3.充分利用社區組織的力量。

各類實驗室協會、學會等社區組織是促進實驗室建設和技術發展的重要力量，各社區組織應重視智能實驗室發展帶來的行業牽引和內需動力，在某行業、地區范圍內深入調查研究，提出智能實驗室發展需求和建議措施。例如，制定團體標準等。

4.量力而行，避免一哄而上。

效益是實驗室建設的終目的，各部門在建設智能實驗室各單位應加強論證，考慮投入和產出效益。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涵，從層面把握智慧實驗室的發展規律，設定智慧實驗的發展目標。由高度自動化、高風險的實驗室建設設計開始試點，逐步探索，掌握規律后在行業或層面推廣普及。