实验室自动化：专业领域需要专家系统

实验室自动化：专业领域需要专家系统

本文基于实验室自动化应用的瓶颈引入专家系统概念，并阐述专家系统与自动化结合的实验室运行情况，指出专家系统是当前实验室发展的重要路径。

一、实验室自动化应用的瓶颈

从 20 世纪初到现在，工业自动化经历了从单机自动化、生产线自动化到现在的智能制造的演进过程，无论是技术的普及和成本的下降，都为实验室领域的自动化奠定了基础。然而，大部分实验室还停留在单机自动化层面，其核心原因在于实验室工作通常涉及到复杂的实验流程和多样的实验类型，现有的工业自动化产品无法满足其灵活性和复杂性要求。解决这些问题，实验室需要更加专业的解决方案。

二、专家系统概述

专家系统是一种能通过推理技术模拟某特定领域中特定专家的分析过程，来解决各种复杂问题的计算机智能程序系统。不同的专家系统，其功能与结构都不尽相同，但一般都包括人机接口、推理机、规则库及其管理系统、数据库及其管理系统、知识获取机构、解释机构这六个部分。

对于实验室来说，专家系统主要处理相关法规、标准和规范，特别是在处理敏感数据、有害物质或者操作风险较高的实验室环境中，专家系统利用规则、数据和推理来确保系统设计和操作符合合规、安全、健康等方面需求。相对于工业自动化系统 DCS（Distributed Control System，集散控制系统）仅对设备流程进行控制，专家系统可以做出各行业内特有需求的自动化流程与数据分析决策，能够更好的解决实验室专业问题。

三、专家系统彻底改变实验室运行

通过专家系统和自动化技术的结合，实验室将这样运行：

AM8:00

实验室的研究人员来到了实验室。他们打开了专家系统的界面，查看了今天的实验计划和任务。专家系统根据实验室的实时运行情况，自动处理了物流路径和配送计划，确保了实验所需的物资能够及时到达实验室。

开始试验

研究人员根据专家系统自动设计的实验方案，开始了实验的执行。在实验过程中，专家系统实时监测着实验过程中的数据和参数，并根据预设规则进行自动调整，确保了实验过程的稳定性和准确性。

PM2:00

研究人员结束了实验，并将实验数据上传到了专家系统。专家系统自动分析了实验数据，并结合领域知识给出了结论和建议。研究人员根据这些结论和建议，对实验进行了调整和优化。

PM4:00

专家系统自动生成了实验报告，并将实验过程中产生的知识进行了整理和管理。研究人员可以方便地查阅和利用这些知识，为后续的实验提供参考和借鉴。

PM6:00

研究人员结束了一天的工作。他们离开实验室前，专家系统根据实验结果和反馈信息，自动调整了实验参数，实现了实验过程的自适应优化。这样，明天的实验将会更加高效和准确。

通过新的专家系统管理模式，研究人员可以更加专注于实验的设计和执行，而系统则负责处理实验过程中的各种问题和优化实验方案。不仅工作效率和成果质量得到提升，更为科学研究带来了新的机遇和挑战。

AI 时代，数据和知识将成为驱动实验室发展的核心要素，能够充分应用知识的专家系统是当前实验室智能化发展的主调，在可以预见的未来，专家系统+自动化的管理模式将革新实验室运行的基本框架，成为知识新要素的操作系统，让我们一起见证！