人工智能技術在實驗室管理中的應用研究

胡波

[摘? ? 要]科學技術為社會的發展進步做出了極大貢獻，其中，以人工智能技術的發展最為迅速，在多個領域得到了廣泛應用，比如計算機視覺、語音識別、機器學習、云計算技術等，其都屬于人工智能技術的范疇。將人工智能技術與實驗室管理相結合，能夠更好改善和解決當下實驗室管理中的問題和不足，不斷提高實驗室管理效果。文章就結合實驗室管理，探討了人工智能技術在該方面的應用，以供參考。

[關鍵詞]實驗室管理;人工智能;優勢;應用研究

[中圖分類號]G647;TP18 [文獻標志碼]A [文章編號]2095–6487（2021）10–00–03

Research on the Application of Artificial Intelligence

Technology in Laboratory Management

Hu Bo

[Abstract]Since entering the new era， various advanced science and technology have sprung up like mushrooms after a rain， and have made great contributions to the development and progress of society. Artificial intelligence technology has developed the fastest and has been widely used in many fields. For example， computer vision， speech recognition， machine learning， cloud computing technology， etc.， all belong to the category of artificial intelligence technology. Combining artificial intelligence technology with laboratory management can better improve and solve the problems and deficiencies in the current laboratory management， and continuously improve the effectiveness of laboratory management. Therefore， the article discusses the application of artificial intelligence technology in this area in conjunction with laboratory management for reference.

[Keywords]laboratory management; artificial intelligence; advantages; applied research

人工智能技術是推進社會發展進步中最為重要的技術之一。因此，將人工智能技術與實驗室管理相結合，也是實驗室管理智能化發展的必然要求和未來趨勢。通過人臉識別、出入人員自動登記、智能數據管理終端等技術的有效應用，能夠全面促進實驗室管理效率的提升，有效降低實驗室日常運行中的安全風險，不斷提高實驗室管理的智能化和規范化程度。

1 人工智能技術的概述以及應用優勢

（1）計算機視覺。其主要涉及圖像和視頻識別，在現階段司法公安、醫療航天、工業等領域得到了有效應用，如人臉識別、圖片視頻智能監控分析、工業機器人視覺、文字提取識別、三維圖像視覺等方面的內容。

（2）語音識別。該技術是通過計算機將人所發出的各種語言語句轉換為計算機可識別的字符或者編碼。目前語音導航、智能控制、語音輸入等都屬于該技術的應用范疇，且其還可以與機器翻譯等技術相結合，將某種語言直接通過計算機翻譯為其他語言，如漢語、英語的翻譯。

（3）自然語音處理。該技術的本質在于使計算機理解自然語言，通過計算機軟件將自然語音信息進行進一步處理，如音、形、義等，進而實現機器和人間的交流。機器翻譯、社交媒體、自動回答等都屬于該技術的應用范疇[1]。

（4）機器學習。該技術作為人工智能應用的最主要領域，其建立在神經科學、計算機技術等技術之上，以此技術為核心的大數據，已經在當下得到了最為廣泛的應用，如數據挖掘分析、數據預測、圖片分類等。

（5）互聯網以及云計算。該技術作為人工智能發展的基礎，利用互聯網采集和傳輸網絡中存在的相關信息，然后通過云計算技術進行分析處理和加工，把所得到的云計算數據與攝像頭采集數據進行對比，并執行云計算結果，就能夠完成實驗室的智能化管控。各種人工智能技術的迅速發展，不僅為行業的發展做出了有效貢獻，而且將其應用于實驗室管理中，也可以取得極好的效果，有效提升實驗室管控效果、效率[2]。例如，智能機器人技術的日益成熟可以在實驗室培訓中得到有效應用，即實現實驗室的無人自動化管控;智能管控系統的有效應用，能夠進一步完善實驗室管理流程和管理體系，降低實驗室安全事故風險;智能化的數據管理終端和資源共享平臺則能夠為科研工作提供更好的條件，不斷提高科研水平。

2 現階段實驗管理存在的問題

2.1 管理方式落后，依賴人工管理

人工智能已經具備極其廣闊的應用場景，智能分析、自動駕駛、智能控制等都屬于其常見應用領域。目前實驗室管理中智能技術的應用進程相對較慢，大多數管理控制仍是以人工管理為主，不僅人工管理成本相對較高，并且在管理中經常會因人為因素而引起較多的漏洞，嚴重影響了實驗室管理的效果。

2.2 實驗室人員流動頻繁，登記制度不完善

實驗室基本屬于開放區域，每天都會有大量的人流出入，而在當下的出入人員登記管理中，基本采用紙質登記管理。出入人員的登記管理難度較大且異常煩瑣，根本無法全面做好對出入人員信息的溯源分析。其一旦出現問題，必然會影響實驗室正常工作的開展，也不利于實驗室的現代化智能化發展[3]。

2.3 信息監控不到位

人工管理作為實驗室管理的主要形式，大多數管理人員都存在多個兼職，不僅需要負責日常科研工作，而且還需要兼任內勤管理，但是在具體工作中基本以科研試驗工作為主。因實驗室內勤管理工作的重視程度相對較差，且其自身工作任務和計劃的限制，也制約了管理人員對實驗室進行全天候觀控。這就導致部分實驗室問題、隱患難以得到及時排查，給實驗室造成了較大的損失和影響。

3 實驗室管理中人工智能技術的應用模式

3.1 智能化的實驗室管理控制系統

感應式身份識別系統作為當下安全管理中最為常用的技術之一，其能夠有效促進實驗室管理效率的提升。在以往實驗室身份識別中，基本采用讀卡式門禁識別系統，通過相應的授權卡就可以刷卡進入實驗室，或者由管理人員對部分人員進行授權，或者提前預約也可以進入實驗室。在此過程中管理系統還能夠及時識別和記錄人員的相關信息，如姓名、出入時間等。隨著現階段人臉識別技術的不斷發展，其完全能夠取代讀卡器門禁系統，人臉識別系統具備更強的識別能力和準確性，只有通過臉部識別和瞳孔信息識別的人員才能夠進入實驗室。同時，識別信息會迅速反饋到管理系統中，能夠有效避免門禁卡丟失或者外借等引起的不良影響[4]。除此以外，人臉感應識別系統還可以應用于儀器設備的管理使用中，只有通過身份識別的人員，才能夠啟動和操作相應的儀器設備。同時，電腦軟件還會對相關使用者的信息、儀器設備運行參數等進行記錄儲存。

3.2 實驗室智能管理軟件系統

智能管理軟件系統作為一項綜合性的管理軟件，其全面綜合了實驗室日常管理的各項工作，具體有儀器檔案的編制、儲存和分類，試驗項目信息，藥品等消耗品的存儲使用信息，實驗室人員信息等。通過完善網上預約系統，能夠有效提升實驗室整體設備資源利用率，實驗室使用者可以利用預約系統提前進行預約，并獲得相應設施的操作權限，并且只有在管理人員審批通過后，才具有相應的使用權和進入權。

3.3 實驗室數據管理智能終端

實驗室在日常運行中會通過各種試驗方式獲得數據，并對數據進行進一步加工分析和處理，從而達到相應目的。因此，智能終端對于實驗室智能化管理有著非常重要的作用，其具有生成報表、管理實驗報告、報告等級評定等方面的功能，并且其采用線上操作，能夠有效提高信息數據的管理效率。但是該方法對于智能終端數據庫的要求較高，所以在智能終端設計中，一般都會設置有信息批量導入功能[5]，以便進行大量信息數據的采集、分析和處理。

3.4 構建中心資源共享平臺

以大數據、互聯網、數據庫等技術為基礎，能夠構建實驗室中心資源共享平臺，從而提高各種資源的利用率，為科研人員在日常工作中的交流、學習、查詢提供便利依據。同時，共享資源平臺也更有助于實現不同實驗中心和科室間的資源整合，并與實驗室智能管理系統和管理軟件相結合，合理劃分相應的功能模塊和權限設置，實現實驗室的規范化、智能化發展。

3.5 人工智能在實驗室智能安全監管中的應用

將人工智能技術與傳感器相結合，能夠有效實現對實驗室中的信息參數的互聯網采集，為實驗室實時動態管控提供準確地依據，增強實驗室管理的應急應變能力。同時，借助遠程通信，還可以利用智能化監控攝像做好對實驗室內部情況的實時觀察，及時發現和排查異常。其可以圍繞下述幾點進行智能化安全監管系統的構建：①實驗室中存在大量高精度儀器設備，其對于溫度濕度都有著非常高的要求，通過人工智能技術能夠將溫度監測、溫度控制等結合到一起，通過計算機自動實現對實驗室內各區域溫度的調節控制，營造最為適宜的儀器設備運行環境。②煙霧傳感器、火災報警系統都可以與智能化系統相結合，在實驗室內出現溫度異常或者煙氣異常時自動發出報警信息，并啟動噴淋裝置和發出警報信號，有效降低火災影響。③人工智能在智能化配電中的應用。該功能是將光伏、風力發電、UPS等技術實驗室供電系統相結合，在實驗室出現突然斷電時能夠自動進行電源切換;避免突然斷電而影響實驗室的正常運行或者引發安全事故。

4 提高人工智能技術在實驗室管理中應用效果的措施和策略

4.1 引進專業化實驗室管理人才

組建一支專業化的實驗室管理團隊，是維護實驗室技術設備、發揮實驗室作用的重要前提。實驗室管理水平的提升，不僅要在硬件方面、資金方面加強投入與強化，更關鍵的是引進專業化的實驗室管理人才。對于目前面臨的實驗室專業化人才分配不均的情況，應采取措施實現普通實驗室也擁有充分的專業化管理人才。例如，安排頂尖實驗室管理人員與普通實驗室管理人員進行定期交流或參考考察，由此解決普通實驗室管理漏洞，還可以幫助普通實驗室人員了解先進實驗室智能化管理的優勢。此外，對于實驗室現有的管理人員，應為其定期組織相關培訓活動，讓實驗室管理人員能夠在培訓中不斷提升管理能力、理論水準，認識到在日常工作中學習與應用智能化管理、專業化管理知識的現實意義。

4.2 強化硬件建設提高實驗室管理效率

對于實驗室中的信息化硬件設施基礎，由于其為實驗室正常運行的基本保證條件，因此，還需要強化信息化硬件設施建設，提高實驗室各類硬件設備的多樣化，充分應用先進的信息化、智能化技術，在此基礎上提高實驗室管理效率。為了能夠保證完成實驗室信息化硬件設施基礎的建設水平，需要有充足的資金作為支撐，那么在吸引資金時，不能僅依賴于撥款，實驗室自身還可與商業領域的大公司簽訂合作協議，通過共享一定的研究成果獲得大公司的資金贊助。這樣不僅能夠保障實驗室信息化硬件設施的完善有資金支撐，還能在互惠互利的前提下幫助大公司的發展。在獲得充足的保障資金后，實驗室也能夠具備吸引更多優秀人才的實力，進一步推動實驗室管理效率的提高[6]。實驗室將完善之后的信息化硬件設備與實驗室日常管理相連，最大程度地發揮信息化技術的作用，讓實驗室信息化管理進入更高層次，帶動實驗室的整體發展。

4.3 提高實驗室信息化設備資源利用率

為了避免出現實驗室信息化設備資源浪費的情況，應注重搭建實驗室信息化設備資源管理系統平臺，將實驗室內的現有各種資源信息上傳至該平臺上，創設對應的實驗室信息化設備資源信息庫，便于后續對資源信息的調取與查閱，真正做到將信息化與實驗室資源置換相結合，實現實驗室信息化設備資源的共享，提高實驗室信息化設備資源利用率。另外，各實驗室應借助信息化發展優勢成立空間網站，將實驗室成果展示到空間網站上，在此基礎上提高開放程度，最大限度地實現實驗室信息化設備資源共享。同時，實驗室還可根據自身情況，加強與其他實驗室的跨區域交流、共享，不僅能夠節約自身實驗室信息化設備資源購置、管理成本，還能夠在相互傳遞信息的過程中學習到更加先進的實驗室管理經驗，拓展實驗室信息化設備資源管理思維空間。另外，實驗室在進行開放管理后，還需注重各專業信息化設備資源的相互利用、共享、融合，避免重復性購買各專業實驗室所需的同種設備。這樣既能解決實驗室信息化硬件設施基礎建設經費緊張的問題，又能為提高實驗室信息化設備資源利用率打下基礎。

5 結束語

將人工智能技術與實驗室管理相結合，是目前科技進步、信息化時代發展對實驗室管理提出的新要求，也是實驗室管理的必然趨勢。二者的結合不僅能夠有效提升實驗室運行管理效率，更能幫助管理人員分擔工作壓力，降低工作強度，為科研人員提供更好的科研條件。因此，在現階段必須加強在該方面的研究和分析，圍繞實驗室的具體情況做好對各種人工智能技術的合理應用，不斷提高實驗室的智能化和現代化程度。

參考文獻

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[2] 殷社萍，王皎月.移動互聯網時代高校實驗室智能化管理與實踐[J].實驗技術與管理，2018，35（10）：262-264.

[3] 朱麗娜，何長征.淺析智能管理系統在高校實驗室管理中的運用[J].現代職業教育，2017（16）：146.

[4] 楊念.淺談高校人工智能實驗室建設的研究[J].電子制作，2019，16（18）：67-68.

[5] 張衛明，王紅梅.高校實驗室設備智能化管理模式探析[J].實驗室研究與探索，2018，37（1）：247-251.

[6] 徐嘉，佟璐.基于信息化平臺的高校管理學科開放實驗室管理模式研究[J].無線互聯科技，2020，17，193（21）：95-96.