自控及智能數(shù)字化實驗室
隨著技術(shù)和科學的進步,正在取得這些進步的工作場所也在不斷發(fā)展。常規(guī)實驗室工作的自動化已經(jīng)減少了實驗室的物理足跡,而且隨著更多的實驗室工作可以用技術(shù)完成和分析,在未來的幾年里這只會繼續(xù)增長。這也意味著科學家們將不再需要在實驗室中花費大量的時間,他們將有更多的時間用于合作和基于想法的工作項目。未來的實驗室將需要反映這一變化,選擇工作環(huán)境來取代以前用于傳統(tǒng)實驗室的空間。在這里,我們總結(jié)了未來實驗室可能改變和適應的方式,以及這對科學進步意味著什么。
自動分析軟件
技術(shù)的進步使科學的進步變得更加容易,自動化分析軟件就是其中一種技術(shù)。由于大量的實驗室工作需要反復進行測試以鞏固結(jié)果,因此通常需要很長時間才能證明實驗結(jié)果并非偶然。這就變得更加困難了,因為人為失誤會影響結(jié)果的復制,導致科學家對成功的結(jié)果提出質(zhì)疑。自動化的分析軟件可以更快地完成這項工作,讓科學家們有時間分析結(jié)果和發(fā)展思路,同時確保每次都能準確無誤。隨著科學實驗室走向未來,自動化的準備工作和分析將變得越來越普遍,加速了一系列領(lǐng)域的科學進步。
數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)
物聯(lián)網(wǎng)是科學研究的大新聞。數(shù)據(jù)收集的進步將使科學家能夠獲得一定數(shù)量的數(shù)據(jù),這些數(shù)據(jù)的積累速度不僅超過了科學家自己產(chǎn)生數(shù)據(jù)的速度,也超過了他們分析數(shù)據(jù)的速度。在實驗室環(huán)境中,通過傳感器和其他技術(shù)收集數(shù)據(jù)的進步將加速任何新產(chǎn)品或假設的開發(fā)和完成之間的過程。在某種程度上,實驗室之間的競爭將與這項技術(shù)聯(lián)系在一起,更快的收購和分析將使實驗室在獲得zhuanli和批準方面處于先進地位。這項技術(shù)可能會在未來幾十年帶來科學進步的巨大飛躍。
虛擬實驗室
未來科學實驗室的另一個特點是,他們可能不再需要在實驗室里進行實驗。一些學校和大學已經(jīng)開始使用在線實驗室,如iLab,來獲取他們無法使用的設備。在未來,這可能意味著科學家能夠獲得超出他們研究預算的實驗室設備。它允許用戶遠程訪問實際的設備,提供真實的跟蹤數(shù)據(jù),可以用來教下一代學生,并進行下一代實驗。
科學家時間更加充裕
技術(shù)進步意味著科學家將不得不在實驗室中花費更少的時間,這將改變許多在該行業(yè)工作的工作模式。在未來10年內(nèi),估計科學家將在辦公室或會議中花費30%的時間,在實驗室中花費的時間減少20%。實驗室無疑將開發(fā)在集中反映了這一轉(zhuǎn)變,創(chuàng)建協(xié)作和個人工作區(qū)與實驗室工作環(huán)境。更少的時間花在實驗室收集數(shù)據(jù),更多的時間花在合作和獨自開發(fā)想法上,可能會導致科學進步的增加。
隨著千禧一代開始進入科學工作領(lǐng)域,很明顯,在吸引年輕人方面,實驗室的許多過時設計是一個障礙。靈活的工作空間旨在提高員工的幸福感和舒適度,在許多行業(yè),尤其是數(shù)字和科技初創(chuàng)企業(yè),這已成為常態(tài)。越來越多的年輕人希望在這樣的環(huán)境中工作,這鼓勵了創(chuàng)新、協(xié)作和靈活性,這是跟上現(xiàn)代世界所需要的。
未來,我們可能會看到許多科學實驗室被重新設計,以反映這種轉(zhuǎn)變,更注重自然光線、舒適和工作場所的選擇??鐚W科的校園也可能變得更受歡迎,允許研究人員之間的合作,促進創(chuàng)新和進步。
靈活的工作
進入該行業(yè)的年輕科學家涌入的另一個文化變革是轉(zhuǎn)向更靈活的工作方式。工作與生活的平衡對于從事自己職業(yè)生涯的年輕人來說變得越來越重要,這是未來科學實驗室必須反思的事情。隨著自動化,機器人和計算研究對實驗室環(huán)境進行這樣的改變,實驗室不再需要在相同程度上支持人類工作者的需求。這也意味著科學家可以在實驗室外完成大部分工作,無論是在辦公室,咖啡館還是家中的不同工作環(huán)境中。允許高度移動的員工隊伍的智能工作環(huán)境可能成為科學實驗室的共同特征,促進協(xié)作,創(chuàng)新和改善工作與生活的平衡。
為推進健康中國建設,國家部署制定了“健康中國2030規(guī)劃綱要”及“新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃”。“剛要”和“規(guī)劃”中指出,未來應該探索智慧醫(yī)院的建設,推廣應用人工智能治療新模式新手段。然而當下,智慧實驗室在國際上還沒有一個公認確切的定義,但傳統(tǒng)試驗/檢驗方式明顯已呈頹態(tài), 自動化程度低、流程繁瑣、樣本周轉(zhuǎn)時間的實驗室已無法滿足當下日益增長的健康需求。隨著時代的進步,建設“智慧實驗室”似乎成了實驗機構(gòu)的目標。何謂智慧實驗室呢?將人的智慧與科技融入到實驗室的建設管理中,基于物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能、計算機技術(shù)搭建智慧實驗室管理平臺,可以通過自動化機器人完成實驗室重復性的工作,可以通過大數(shù)據(jù)人工智能完成實驗室數(shù)據(jù)的分析與決策,甚至可以認為是建立標準、安全、高效的智能化無人實驗室。
實驗室“智慧”化主要著重于解決平時工作中的重復機械勞動,減少整個實驗/檢測體系的人為誤差。而實驗室“智能化”更側(cè)重于軟件、數(shù)據(jù)、算法等技術(shù)的創(chuàng)新和落地,通過新的技術(shù),幫助實驗室從業(yè)務、日常管理、學術(shù)等各個維度進行顯著地提升,實現(xiàn)實驗室的可持續(xù)發(fā)展。要涉及到互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、云計算技術(shù)、人體感應技術(shù)、語音技術(shù)、生物識別技術(shù)、手機APP等先進的科學技術(shù),對實驗室需求方來說,是一筆相當大的預算開銷。所以真正滿足智慧實驗室定義的并不普遍。
拋開實驗室軟件信息層面的智能化,對一站式實驗室集成服務商來說,實驗室平面設計與內(nèi)部配套環(huán)境設計的工作,都是在項目啟動之初就開始介入。與實驗室智慧軟件提供方共同梳理、溝通并確認環(huán)境設計方案。譬如,智慧實驗室環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),引入模塊化設計的思路,對溫濕度、氣體等進行智能監(jiān)控,才能打造健康、無憂的實驗室環(huán)境。在硬件上建設與智能監(jiān)控匹配且予以實施的環(huán)境。
智慧實驗室環(huán)境條件系統(tǒng)工程建設包括(但不限于)以下內(nèi)容:
1.建設智慧實驗室,會應用大量的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù),所以電氣系統(tǒng)就是智慧實驗室的核心所在。我們布局配置強弱電、網(wǎng)線都要格外留意。先統(tǒng)計設備的額定功率總量,并按照實際額定功率的2倍設置實驗室總功率,并配備緊急電源及斷電保護,確保儀器設備運行安全;對接地系統(tǒng)有要求的,會獨立配置接地系統(tǒng),并滿足儀器設備的要求。
2.將智慧實驗室的標準溫度設定為20℃±2℃,相對濕度控制在50-70%。智慧實驗室新風系統(tǒng)控制在新風量>40立方米/小時,為保證大量精密的儀器穩(wěn)定性,按需做實驗室分區(qū),個別儀器對防塵要求很高的,將其單獨區(qū)隔,把凈化級別控制在百級,其他的精密設備常規(guī)設在萬級。
3.智慧實驗室照明一般按照人體工學,以利于科學實驗和設備需求為準則,一般的照度在300LX。
4.智慧實驗室的噪音、防震、防塵、防腐蝕、防磁與屏蔽等方面的環(huán)境條件應符合在實驗室開展的項目要求及各種儀器設備對環(huán)境條件的要求。
智慧實驗室運用先進的技術(shù),改變傳統(tǒng)實驗室流程繁瑣、管理不便的現(xiàn)狀,是未來實驗室的主流?!丁笆濉眹覒?zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》后,人工智能作為優(yōu)惠政策傾斜的新興產(chǎn)業(yè)之一備受關(guān)注,未來實驗室都將圍繞人工智能軟件、智能機器人、智能硬件、智慧平臺等方面開展應用。在智慧實驗室設計裝修方面擁有足夠的經(jīng)驗,對溫度、濕度、潔凈度,以及電磁屏蔽、防靜電、電源防雷、各種接地、不間斷電源、特殊照明等裝修環(huán)節(jié)都有自己的見解。同時基于EPC工程一體化的優(yōu)勢及BIM技術(shù)的普及,設計師也能對地面工程、墻柱面工程、天花工程、門窗工程、電氣及管槽工程進行把握,為中國智慧實驗室建設提供專業(yè)、完整的技術(shù)支撐。
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