数字化实验室

Digital laboratory

数字化实验室的概念

数字化是指将模拟信号转换为数字信号的过程，通过数字信号的表示和处理实现各种信息和功能的传递和实现。数字化主要强调数字技术的应用和数字信号的传输，是信息化的手段和基础。它不仅仅是信息的数码表现，更多的是工作流程、业务模式以及组织结构的数字化改造，是一种全面的、深度的、战略性的变革。

数字化实验室是指利用先进的数字化技术，对实验室的实验过程、实验数据、实验结果等进行数字化处理，实现实验过程的数字化。 数字实验室是利用数字技术和网络平台进行科学研究的实验室，它完全或部分数字化了实验过程，包括实验设计、数据采集、模拟分析等各个环节。数字化实验室具有信息资源共享、全程无纸化、采集自动化、分析智能化的特点，可以帮助实验室改进质量管理方法；规范实验室管理过程；实现实验室大数据分析与应用以及提升用户对服务的满意度。诸多优势使得实验室数字化成为趋势。

数字化实验室包括三个方面

一、数字仪器设备：数字化实验室使用数字化的仪器设备来采集、测量和分析实验数据。这些设备能够以数字形式输出数据，并与计算机系统进行连接和交互。

二、数字化实验操作：数字化实验室采用数字化的操作方法，如自动化仪器控制、数据采集和实时监控等，以提高实验过程的效率和准确性。

三、数据管理系统：数字化实验室借助数据管理系统对实验数据进行记录、存储和管理。这些系统能够自动化数据录入、备份和共享，提供数据安全性和可追溯性。

数字化实验的功能特点

数字化实验室的目的，是从检验前、检验中、检验后，实现提质增效、降本增益、创新服务;具有信息资源共亭、全程无纸化、采集自动化、分析智能化的特点。它的建设目标包括了改进质量管理手段;规范实验室内部管理;设备数据的自动采集;实现检验数据大范围共享;支持实验室大数据的分析与应用;提升用户对服务的满意度。 

实验室资源的数字化管理：检验项目与方法的数字化管理,设备的数字化管理,实验室人员的数字化管理,试剂耗材的数字化管理；

实验室环境的数字化建设与管理：实验室环境监测，网络环境建设；

体系文件的数字化建设与管理：管理要素,技术要素；

检验流程的数字化管理：检验申请,标本采集,检验过程(标前处理,检验设备数据采集,质量控制),检验报告,信息查询等其他业务的数字化；

实验室数据的数字化管理：实验室数据管理平台建设,实验室数据安全,大数据下的实验室数据分析；

数字化实验室的优点

提高实验效率：数字化实验室可以实现实验过程的自动化和智能化，减少人工操作的时间和精力，提高实验效率；

减少实验误差：数字化实验室采用高精度的传感器和测量设备，可以减少实验数据的误差，提高实验精度；

提高数据共享性：数字化实验室可以将实验数据存储在云端或本地服务器上，方便多个用户共享和访问，提高数据共享性；

便于数据分析：数字化实验室可以对实验数据进行自动分析和处理，帮助研究人员更好地理解实验结果，提出新的研究思路；

数字化实验室的配置

数字化实验室一般由传感器、数据采集器、计算机及相关数据处理软件等构成的测量、采集、处理设备和与之配套的相应的实验仪器装备组成的实验室。基于传感器的计算机实时数据采集和基于计算机数据处理软件的计算机建模和图象分析等技术是数字化实验室的两大技术支撑。

计算器硬件：数字化实验室需要大量计算机硬件来支持实验教学和科学研究，包括台式机、笔记本电脑、服务器、交换机路由器等。这些配置越高，实验效果就越好。

虚拟化平台：数字化实验室的虚拟平台包括虚拟机、操作系统虚拟化等，通过虚拟化技术可以实现多个虚拟机同时运行不同实验的需求。虚拟化技术可以提高实验室的利用率，减少设备支出、管理和维护成本。

仿真软件：数字化实验室开展的实验往往需要借助仿真软件。针对不同的学科领域，有不同类型的仿真软件，如电路仿真软件、数值计算软件、多媒体仿真软件等等。仿真软件具有较高的可重复性和可靠性，可以大大提高实验效率，并且对于某些危险实现项目具有很好的应用价值。

测试仪器：数字化实验室设备中最重要的一部分是测试仪器。各种类型的测试仪器都是数字化实验室必需的，如示波器、频谱分析仪、信号源、逻辑分析仪等。测试仪器室数字化实验室的“眼睛”、“耳朵”和“手”，可以检测和分析电信号、光信号、声信号等。

数据采集器：数字化实验室的数据采集器可以从多种来源获取数据，并将其储存在一个中心位置，以便后续的分析、处理和使用。它可以帮助实验室迅速获取数据并对其进行过滤和整合，从而减少错误和冗余。数据采集器具备实时采集、自动存储、即时显示、即时反馈、自动处理和自动传输功能，保证了数据的真实性、有效性、实时性和可用性。

传感器：数字化实验室除了电子设备外，还需要大量传感器来完成对各种物理、化学、生物参数的测量。传感器种类繁多、如温度传感器、湿度传感器、压力传感器、光电传感器、生物传感器等。传感器可以将各种参数转化为电信号，便于数字化实验室进行数据分析和处理。