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大数据时代下的实验室变革

摘要 :

大数据已成为当下绕不开的话题。大数据为实验室带来的改变是过去无法想象的。在2018实验室设计建设与运营管理高峰论坛上,上海瀚广实验室装备有限公司、德国威瑟曼国际总裁侯海峰,介绍了大数据时代对实验室建设带来的变革。
大数据的意义在于提纯
近两年各行各业都在谈论大数据和运用大数据,很多公司及平台也都建有数据库。但侯海峰认为,其实没有人知道大数据要怎么做,但所有人都以为自己在做。大数据技术的意义不在于掌握庞大的数据信息,而是对数据进行专业化处理和提纯。
如果把大数据比作一项产业,那么它实现盈利的关键是提高数据加工能力,通过加工实现数据增值。比如腾讯和阿里巴巴,都是有获取大数据能力的公司,也都有强大的数据库,但这两家公司数据并不兼容,也都需要及时量化、提纯,筛选有价值的内容。所以大数据的缺点是:量大,价值低,需要提纯。
但大数据也有多样性特点,如文字记录、影像记录、视频记录等,都是大数据的存在形式,这些数据每月的分享量能达到几百亿。虽然看起来很庞大,但筛选提纯出真正有价值的信息比例微乎其微。而其速度之快,也被人为之称道,比如过去办理银行贷款,信贷科人员要专门派人调查信用程度、有无还款能力等,需要花费数月,即费时费力,也未必准确。而现在支付宝只需调出数据,瞬间就能知道可否贷款。
侯海峰称,传感器数据,现在广泛应用于司法鉴定和刑事侦查。近两年很多公安系统所建实验室,都结合了大数据。虽然大数据在安全领域得到广泛应用,但仍不能兼容,有各自的防火墙,防火墙一旦受到侵入,里面所有数据都无效。
智能手机等移动设备越来越普及,而其记录的数据量和数据完整度,常优于互联网记录的数据。而且,移动设备上的软件能够追踪和沟通无数事件,比如在叙利亚战火纷飞时,华为通过在叙利亚所建基站,以大数据为源头及时捕捉内容,对战争进行实时报道,都是通过大数据链条实现的。
最近中兴通讯因违反美国政府制裁禁令,美国商务部已禁止中兴通讯公司从美国市场上购买零部件产品(包括高通芯片等),期限长达7年。事实上,除了少数组装零件是真正中国制造,大多数手机内部构件都是外国生产。而像中兴和华为这样的手机生产商,也都备有庞大的数据库。但我国还存在核心的短板是“芯片”。 中国存储芯片的制造几乎空白,也在一定程度制约了通信产业发展。
另外,射频标签也被引用到实验室样品和耗材管理上,包括实时入库、前期入库后进行分样,都是通过射频标签模式对产品进行不限时跟踪。它是一种无线通信技术,可以通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据,无线电的信号是通过调成无线电频率的电磁场,把数据从附在物品上的标签,上传送出去,以自动辨识与追踪该物品。
大数据的价值在于挖掘
大数据的挖掘则是从大量数据中通过算法搜索隐藏信息的过程。数据挖掘通常与计算机科学有关,并通过统计、在线分析处理、情报检索、机器学习、专家系统和模式识别等诸多方法实现预期目标。
在侯海峰看来,谈实验室大数据的挖掘,就不能不谈实验室信息管理LIMS系统、楼宇智能化BIM系统、办公自动化和弱电系统。“ LIMS系统刚引入我国时,它的商业价值链非常高,且利润丰厚,后来清华的一位博士自行开发了一套LIMS系统以后,开始遍地开花,自此商业价值才慢慢缩水。我在做LIMS系统两年以后,终止了这项事业。因为LIMS系统更新升级特别快,需要强大的专业团队对LIMS系统进行更新换代。到目前为止,能够完美地应用一套LIMS系统的企业,少之又少。”
近几年,未来的楼宇被人们认为将会充满各种智能设备,比如楼宇控制网络中的传感器、执行器、阀门等都会是智能的,而楼宇的基础设施能无缝隙将数据网和控制网连接起来,形成整体的楼宇网络, 整体的楼宇网络将成为未来楼宇控制的典范。
侯海峰称,这也是未来实验室的发展趋势。楼宇自控系统是智能弱电系统的核心,其中包括监控照明控制系统、给排水控制系统、暖通空调系统、气流控制系统、变配电控制系统,并采取三级控制方式。它是对整个弱电系统的监控,包括照明的感应以及暖通空调、气流控制的三级控制模式,用图形、网络监控接收和发送。只要通过手机进入到系统里,即使人在北京,也能清楚地知道上海实验室的情况。
楼宇建筑环境的前期规划,则采用一套不吊顶系统,它是大楼遇到了下水管是集中排放,上水管是集中输送,而整栋楼里面没有开下水管道,全部用力学原理统一配送到污水处理中心时所用;而对科创中心来说,整个空间如果按照规范,它应该是叠形的,三厘米三厘米往上叠;灯的感应系统,则是没有开关的,当人进入房间以后,通过人的感应设定光度,这就是智能化结合了数据的感应,通过速度输送、感应的方式,增加灯的亮度。
楼宇智能化系统BIM,就是前期对建筑生命周期,利用此系统进行科学计算。在运营阶段,BIM自动化系统所提供的平台,能减少人力成本,提高工作效率。但是BIM系统在同等项目、同等设计内容及公式下,因所在区域不同,产生的数据也不一样。比如在南北温差较大的情况下,这点尤为明显。因此在策划阶段,需要对现场周边环境进行考察,对整个建筑环境进行量化。而且需要有懂实验室工作流程的人,作为重要的设计师参与大楼BIM系统建设,而不是只懂软件和图形调整,这些都是比较简单的。
实验室建设通常有三种模式:一是在进行前期量化设计时,大楼的功能是为项目及试验流程服务的,也就是说,实验楼每个层高、管道及公共部分,完全是为满足实验室功能所建;二是对建筑环境招商,楼是现成的,围绕房子结构和环境,把实验室所需功能装进来,利用现有建筑环境,来满足未来实验室功能需求;三是现有实验室使用几年以后,增加了新项目,利用现有面积和现有公共职能,以及通风、水电等一整套系统,进行升级改造,最大化地满足现有实验室流程。
三种模式中,第一种是这几年发展较快的趋势,前期做方案盖楼时,一定是先把实验室设计定下来,再按照设计来做,会比较科学。而且在将来建设过程中基本没有误差,就算有误差,损失也最小。第二种比较危险,因为这栋楼当初设计并非按照实验室功能设定,改成实验室后,面积可达到5000或8000平方米,但公共职能部分难以满足,特别是管道井一定会有缺陷。
大数据的未来会有挑战
数据质量比较低,管控能力不够强,共享不够畅通,数据集成度不够,承载能力不足,建设设施有待完善,相关人才短缺,以上种种,便是大数据未来发展将面临的挑战。侯海峰说,实验室大数据的关键技术是对数据分析技术,包括处理技术和展现技术。展现技术就是应用,从市场角度来看,应用至关重要。
科创中心是企业的灵魂,它不仅仅是创新,还要做到展示产品的优越性、发展策略、提高数据质量,做到行业共享。但实现这些却很困难。未来不管5G还是8G,我认为阿里巴巴和腾讯永远不能兼容,因为兼容以后,很多有价值的商业信息就暴露了,即使防火墙建得再完美,也没有用。
实验室系统搭建的智能化工程,实际上集成了八大系统,而这八大系统是所有实验室前期规划设计所离不开的,包括楼宇自动化系统、实验室气流控制系统、能源管理系统、访客系统、样品管理系统、LIMS系统、办公系统、消防系统。而所有数据都是通过标准的通信协议上传到上位机系统,并在展示区内对所有系统进行远程控制展示,同时专门通过网络购买云空间,并委托第三方进行大数据存储和处理。第三方会定期提供有用的数据及分析结果。
此外,在楼宇自动化系统运行过程中,要用多少年回收投资成本,是非常关键的。访客数据,是访客系统的自助访客终端,向到访人员提供触摸屏自助服务,录入访客的个人信息,可进行语音通话或IP视频通话,被访公司确认来访者身份后,自助访客终端即吐出访客卡,完成访客登记流程。另外,访问者的信息将永远留在数据库里,只要访问过此系统进行了信息登记都有记录。包括语音视频都永远留在系统里。
所以实验室相关管理研发人员,只要进入了云端数据库以后,即使人走了,此前的信息依然在。近几年,国有大型企业对此非常注重,从前人走了数据也带走了,现在人走数据不丢,解决了一直困扰国企的难题。
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