实验室自动化近年来已成为深受科研机构、产业领域、检验检测行业关注的热点技术。据Nature期刊封面报道，英国利物浦大学的研究人员建造了世界上第一台自主移动机器人科学家，可进行7×24小时连续工作并自行进行实验，从而首次实现了从实验设备自动化向操作人员自动化的突跃。
欧美发达国家的实验室自动化已经逐渐向智能化和机器人化转变，涉及的领域和程度越来越广泛。
在市场需求和各种外因环境的综合作用下，国内投资机构近两年也在较密集地出手智慧实验室，相比一年疯狂吸金数百亿的互联网医疗、人工智能等领域而言，智慧实验室的投资来得更加理性，但同时也看得更长远。
一、智慧实验室发展背景
国内实验室数字化、自动化发展较晚，但发展速度快，早期通过大力购买仪器、招募团队等方式扩张科研力量。随着创新药企、检验检测等机构的不断涌现，实验室基础建设的逐渐完善，国内实验室开始向数字化、智能化迭代升级，逐渐从野蛮生长向精耕细作进化，从劳动密集型向脑力密集型转变。
随着实验规模扩大，实验室诸多阻碍越来越明显。如实验室管理合规风险、实验室人员工作稳定性和发展路径不明、数据非标准化管理和处理，以及大量人力重复性劳动带来的流程不可控、效率低等问题。
同时，受外部大环境影响，不同的行业根据自身发展状况会应需而变。如医疗行业，如何增加研发效率是很重要的问题，利润缩减催生医疗行业自动化、数字化需求。智慧实验室一定程度上可以提高研发效率，大量生物公司的竞争也使降本增效成为必然趋势。
二、智慧实验室特点
智慧实验室建设的主要目的是推动实验室检测高效率、高效益、高质量发展。在发展建设过程中，综合利用传感技术、控制技术以及互联网技术、大数据技术、人工智能技术、自动控制技术、机器人技术等先进技术和网络及计算机开发工具，构建在一定程度上能够感知实验室人员心理、语言或行为诉求并自动实现这些诉求的现代化实验室。
智慧实验室应当具备以下特点：
1、自动感知能力
智慧实验室能够将实验室人员、设备、样件、环境等要素信息化，并能感知人员、设备、样件、环境等的状态。例如：通过装配温度传感器、压力传感器、湿度传感器等测量环境信息，通过射频识别技术（RFID）或二维码识别器感知设备及样件状态，通过高清识别器感知人员面部状态等。
2、信息收集分析能力
智慧实验室能够收集、存储感知系统收集的各类数据，并借助一定算法将数据转化为实验室人员的心理、语言或行为诉求。例如：收集实验室不同种类仪器设备的使用次数和开机时间，通过对设备使用次数和开机时间的统计，进行仪器设备的合理化配置。
3、自动实现诉求能力
智慧实验室能够将代表实验室人员诉求的信息转变成控制信息，并通过控制系统（如步进电机、继电器、机器手、显示器等）自动实现实验室人员的诉求，进而逐步优化对人员、设备、样件、环境等要素的管理。
三、智慧实验室建设方向
1、完善建设标准和评价体系
智慧实验室功能需求千差万别，但一般都是由管理系统、感知系统、信息传输系统、信息处理系统、执行系统的全部或部分组成，如果没有统一的标准，很难实现各系统之间、不同实验室之间的适配性，特别是涉及传感器接口、数据存储等多领域协作的部分。
因此，必须加快制定智慧实验室建设标准，明确智慧实验室的内涵、基本功能和基本框架，明确数据格式、智能设备及传感器接口标准，建立科学的智慧实验室评价体系，即实验室智慧程度的评价标准，有助于加速推进智慧实验室的产品开发和推广普及。
2、加快关键智能传感器研发
智能传感器是获取实验室数据的基础，是实现实验室运行由人员管理转向信息化智慧管理的关键技术。随着新一代信息技术的发展，新一代传感器应具有零功耗、无线按需连接、多维信息集成、网络协议与集成化、适应多种特殊环境等特征。
我国目前使用的先进传感器大部分依赖进口，传感器领域的技术水平已与欧美等国家形成差距，成为“卡脖子”技术难题。推进传感器等关键领域基础理论、基础算法、装备材料等研发突破与迭代应用已被写入“十四五”规划纲要，为加快传感器核心技术研究和产业应用提供有力保障。
3、注重数据挖掘和价值实现
先进传感器技术解决了数据采集问题，大数据和云计算可以实现海量数据的存储和快速运算，随着数据存储和计算成本的不断降低，数据挖掘成为体现数据价值的关键步骤。数据挖掘是对大量的、粗糙的、不清晰的数据进行处理，挖掘出隐蔽在数据当中的一些事先不为人知的、但是有意义的知识及信息的过程。除需要数据挖掘师的专业算法和理论外，实验室用户对于数据的合理判断也是实现数据价值的重要环节。首先要明确具有统计价值的数据，同时注重对历史规律进行总结，在此基础上提出发展趋势的科学假设，打通数据采集和数据挖掘之间的通道，提升数据挖掘效率。
4、强化论证，分布实施
效益是实验室建设的最终目的。在建设智慧实验室之前应当强化论证，考虑投入与产出效益问题，量力而行，坚决杜绝赶时髦、摆花架子。全国各类实验室协会、学会等社会团体组织是促进实验室建设和技术发展的重要力量，各社会团体组织应当重视智慧实验室发展的内需动力和产生的行业牵引，在所在行业、地区范围内深入调查研究，提出智慧实验室发展需求和建议措施，有序有力推动智慧实验室发展。
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