大数据时代下的实验室变革

文/本刊记者 许欢

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。