自控及智能數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室

隨著技術(shù)和科學(xué)的進(jìn)步，正在取得這些進(jìn)步的工作場(chǎng)所也在不斷發(fā)展。常規(guī)實(shí)驗(yàn)室工作的自動(dòng)化已經(jīng)減少了實(shí)驗(yàn)室的物理足跡，而且隨著更多的實(shí)驗(yàn)室工作可以用技術(shù)完成和分析，在未來(lái)的幾年里這只會(huì)繼續(xù)增長(zhǎng)。這也意味著科學(xué)家們將不再需要在實(shí)驗(yàn)室中花費(fèi)大量的時(shí)間，他們將有更多的時(shí)間用于合作和基于想法的工作項(xiàng)目。未來(lái)的實(shí)驗(yàn)室將需要反映這一變化，選擇工作環(huán)境來(lái)取代以前用于傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室的空間。在這里，我們總結(jié)了未來(lái)實(shí)驗(yàn)室可能改變和適應(yīng)的方式，以及這對(duì)科學(xué)進(jìn)步意味著什么。

自動(dòng)分析軟件

技術(shù)的進(jìn)步使科學(xué)的進(jìn)步變得更加容易，自動(dòng)化分析軟件就是其中一種技術(shù)。由于大量的實(shí)驗(yàn)室工作需要反復(fù)進(jìn)行測(cè)試以鞏固結(jié)果，因此通常需要很長(zhǎng)時(shí)間才能證明實(shí)驗(yàn)結(jié)果并非偶然。這就變得更加困難了，因?yàn)槿藶槭д`會(huì)影響結(jié)果的復(fù)制，導(dǎo)致科學(xué)家對(duì)成功的結(jié)果提出質(zhì)疑。自動(dòng)化的分析軟件可以更快地完成這項(xiàng)工作，讓科學(xué)家們有時(shí)間分析結(jié)果和發(fā)展思路，同時(shí)確保每次都能準(zhǔn)確無(wú)誤。隨著科學(xué)實(shí)驗(yàn)室走向未來(lái)，自動(dòng)化的準(zhǔn)備工作和分析將變得越來(lái)越普遍，加速了一系列領(lǐng)域的科學(xué)進(jìn)步。

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

物聯(lián)網(wǎng)是科學(xué)研究的大新聞。數(shù)據(jù)收集的進(jìn)步將使科學(xué)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(guò)了科學(xué)家自己產(chǎn)生數(shù)據(jù)的速度，也超過(guò)了他們分析數(shù)據(jù)的速度。在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中，通過(guò)傳感器和其他技術(shù)收集數(shù)據(jù)的進(jìn)步將加速任何新產(chǎn)品或假設(shè)的開(kāi)發(fā)和完成之間的過(guò)程。在某種程度上，實(shí)驗(yàn)室之間的競(jìng)爭(zhēng)將與這項(xiàng)技術(shù)聯(lián)系在一起，更快的收購(gòu)和分析將使實(shí)驗(yàn)室在獲得zhuanli和批準(zhǔn)方面處于先進(jìn)地位。這項(xiàng)技術(shù)可能會(huì)在未來(lái)幾十年帶來(lái)科學(xué)進(jìn)步的巨大飛躍。

虛擬實(shí)驗(yàn)室

未來(lái)科學(xué)實(shí)驗(yàn)室的另一個(gè)特點(diǎn)是，他們可能不再需要在實(shí)驗(yàn)室里進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。一些學(xué)校和大學(xué)已經(jīng)開(kāi)始使用在線實(shí)驗(yàn)室，如iLab，來(lái)獲取他們無(wú)法使用的設(shè)備。在未來(lái)，這可能意味著科學(xué)家能夠獲得超出他們研究預(yù)算的實(shí)驗(yàn)室設(shè)備。它允許用戶遠(yuǎn)程訪問(wèn)實(shí)際的設(shè)備，提供真實(shí)的跟蹤數(shù)據(jù)，可以用來(lái)教下一代學(xué)生，并進(jìn)行下一代實(shí)驗(yàn)。

科學(xué)家時(shí)間更加充裕

技術(shù)進(jìn)步意味著科學(xué)家將不得不在實(shí)驗(yàn)室中花費(fèi)更少的時(shí)間，這將改變?cè)S多在該行業(yè)工作的工作模式。在未來(lái)10年內(nèi)，估計(jì)科學(xué)家將在辦公室或會(huì)議中花費(fèi)30%的時(shí)間，在實(shí)驗(yàn)室中花費(fèi)的時(shí)間減少20%。實(shí)驗(yàn)室無(wú)疑將開(kāi)發(fā)在集中反映了這一轉(zhuǎn)變,創(chuàng)建協(xié)作和個(gè)人工作區(qū)與實(shí)驗(yàn)室工作環(huán)境。更少的時(shí)間花在實(shí)驗(yàn)室收集數(shù)據(jù)，更多的時(shí)間花在合作和獨(dú)自開(kāi)發(fā)想法上，可能會(huì)導(dǎo)致科學(xué)進(jìn)步的增加。

實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)

隨著千禧一代開(kāi)始進(jìn)入科學(xué)工作領(lǐng)域，很明顯，在吸引年輕人方面，實(shí)驗(yàn)室的許多過(guò)時(shí)設(shè)計(jì)是一個(gè)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(lái)越多的年輕人希望在這樣的環(huán)境中工作，這鼓勵(lì)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(lái)，我們可能會(huì)看到許多科學(xué)實(shí)驗(yàn)室被重新設(shè)計(jì)，以反映這種轉(zhuǎn)變，更注重自然光線、舒適和工作場(chǎng)所的選擇?？鐚W(xué)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(jìn)創(chuàng)新和進(jìn)步。

靈活的工作

進(jìn)入該行業(yè)的年輕科學(xué)家涌入的另一個(gè)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(duì)于從事自己職業(yè)生涯的年輕人來(lái)說(shuō)變得越來(lái)越重要，這是未來(lái)科學(xué)實(shí)驗(yàn)室必須反思的事情。隨著自動(dòng)化，機(jī)器人和計(jì)算研究對(duì)實(shí)驗(yàn)室環(huán)境進(jìn)行這樣的改變，實(shí)驗(yàn)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(xué)家可以在實(shí)驗(yàn)室外完成大部分工作，無(wú)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(dòng)的員工隊(duì)伍的智能工作環(huán)境可能成為科學(xué)實(shí)驗(yàn)室的共同特征，促進(jìn)協(xié)作，創(chuàng)新和改善工作與生活的平衡。

為推進(jìn)健康中國(guó)建設(shè)，國(guó)家部署制定了“健康中國(guó)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(lái)應(yīng)該探索智慧醫(yī)院的建設(shè)，推廣應(yīng)用人工智能治療新模式新手段。然而當(dāng)下，智慧實(shí)驗(yàn)室在國(guó)際上還沒(méi)有一個(gè)公認(rèn)確切的定義，但傳統(tǒng)試驗(yàn)/檢驗(yàn)方式明顯已呈頹態(tài)， 自動(dòng)化程度低、流程繁瑣、樣本周轉(zhuǎn)時(shí)間的實(shí)驗(yàn)室已無(wú)法滿足當(dāng)下日益增長(zhǎng)的健康需求。隨著時(shí)代的進(jìn)步，建設(shè)“智慧實(shí)驗(yàn)室”似乎成了實(shí)驗(yàn)機(jī)構(gòu)的目標(biāo)。何謂智慧實(shí)驗(yàn)室呢？將人的智慧與科技融入到實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)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(jì)算機(jī)技術(shù)搭建智慧實(shí)驗(yàn)室管理平臺(tái)，可以通過(guò)自動(dòng)化機(jī)器人完成實(shí)驗(yàn)室重復(fù)性的工作，可以通過(guò)大數(shù)據(jù)人工智能完成實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)的分析與決策，甚至可以認(rèn)為是建立標(biāo)準(zhǔn)、安全、高效的智能化無(wú)人實(shí)驗(yàn)室。

實(shí)驗(yàn)室“智慧”化主要著重于解決平時(shí)工作中的重復(fù)機(jī)械勞動(dòng)，減少整個(gè)實(shí)驗(yàn)/檢測(cè)體系的人為誤差。而實(shí)驗(yàn)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(guò)新的技術(shù)，幫助實(shí)驗(yàn)室從業(yè)務(wù)、日常管理、學(xué)術(shù)等各個(gè)維度進(jìn)行顯著地提升，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室的可持續(xù)發(fā)展。要涉及到互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、云計(jì)算技術(shù)、人體感應(yīng)技術(shù)、語(yǔ)音技術(shù)、生物識(shí)別技術(shù)、手機(jī)APP等先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，對(duì)實(shí)驗(yàn)室需求方來(lái)說(shuō)，是一筆相當(dāng)大的預(yù)算開(kāi)銷。所以真正滿足智慧實(shí)驗(yàn)室定義的并不普遍。

拋開(kāi)實(shí)驗(yàn)室軟件信息層面的智能化，對(duì)一站式實(shí)驗(yàn)室集成服務(wù)商來(lái)說(shuō)，實(shí)驗(yàn)室平面設(shè)計(jì)與內(nèi)部配套環(huán)境設(shè)計(jì)的工作，都是在項(xiàng)目啟動(dòng)之初就開(kāi)始介入。與實(shí)驗(yàn)室智慧軟件提供方共同梳理、溝通并確認(rèn)環(huán)境設(shè)計(jì)方案。譬如，智慧實(shí)驗(yàn)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(shè)計(jì)的思路，對(duì)溫濕度、氣體等進(jìn)行智能監(jiān)控，才能打造健康、無(wú)憂的實(shí)驗(yàn)室環(huán)境。在硬件上建設(shè)與智能監(jiān)控匹配且予以實(shí)施的環(huán)境。

智慧實(shí)驗(yàn)室環(huán)境條件系統(tǒng)工程建設(shè)包括（但不限于）以下內(nèi)容：

1.建設(shè)智慧實(shí)驗(yàn)室，會(huì)應(yīng)用大量的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，所以電氣系統(tǒng)就是智慧實(shí)驗(yàn)室的核心所在。我們布局配置強(qiáng)弱電、網(wǎng)線都要格外留意。先統(tǒng)計(jì)設(shè)備的額定功率總量，并按照實(shí)際額定功率的2倍設(shè)置實(shí)驗(yàn)室總功率，并配備緊急電源及斷電保護(hù)，確保儀器設(shè)備運(yùn)行安全；對(duì)接地系統(tǒng)有要求的，會(huì)獨(dú)立配置接地系統(tǒng)，并滿足儀器設(shè)備的要求。

2.將智慧實(shí)驗(yàn)室的標(biāo)準(zhǔn)溫度設(shè)定為20℃±2℃，相對(duì)濕度控制在50－70％。智慧實(shí)驗(yàn)室新風(fēng)系統(tǒng)控制在新風(fēng)量>40立方米/小時(shí)，為保證大量精密的儀器穩(wěn)定性，按需做實(shí)驗(yàn)室分區(qū)，個(gè)別儀器對(duì)防塵要求很高的，將其單獨(dú)區(qū)隔，把凈化級(jí)別控制在百級(jí)，其他的精密設(shè)備常規(guī)設(shè)在萬(wàn)級(jí)。

3.智慧實(shí)驗(yàn)室照明一般按照人體工學(xué)，以利于科學(xué)實(shí)驗(yàn)和設(shè)備需求為準(zhǔn)則，一般的照度在300LX。

4.智慧實(shí)驗(yàn)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(yīng)符合在實(shí)驗(yàn)室開(kāi)展的項(xiàng)目要求及各種儀器設(shè)備對(duì)環(huán)境條件的要求。

智慧實(shí)驗(yàn)室運(yùn)用先進(jìn)的技術(shù)，改變傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室流程繁瑣、管理不便的現(xiàn)狀，是未來(lái)實(shí)驗(yàn)室的主流?！丁笆濉眹?guó)家戰(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(lái)實(shí)驗(yàn)室都將圍繞人工智能軟件、智能機(jī)器人、智能硬件、智慧平臺(tái)等方面開(kāi)展應(yīng)用。在智慧實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)裝修方面擁有足夠的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)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(jiàn)解。同時(shí)基于EPC工程一體化的優(yōu)勢(shì)及BIM技術(shù)的普及，設(shè)計(jì)師也能對(duì)地面工程、墻柱面工程、天花工程、門(mén)窗工程、電氣及管槽工程進(jìn)行把握，為中國(guó)智慧實(shí)驗(yàn)室建設(shè)提供專業(yè)、完整的技術(shù)支撐。