基于AI人工智能技術(shù)實(shí)驗室管理系統(tǒng)的設(shè)計

文/魏 法 高海闊

隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，而以人工智能技術(shù)的發(fā)展最為迅猛，它在自動化領(lǐng)域當(dāng)中的應(yīng)用使自動化領(lǐng)域更加具備了智能化的鮮明特點(diǎn)[1]。并且隨著國家大力推進(jìn)高等教育的深化改革，實(shí)踐教學(xué)已成為人才培養(yǎng)方案中比重非常高的一部分，實(shí)驗室是學(xué)生進(jìn)行實(shí)踐操作必不可少的場所。而原有的實(shí)驗室管理體制已不適應(yīng)現(xiàn)在各大高校研究所的需求，管理時間不靈活、安全性不可靠、成本較高等一些傳統(tǒng)舊體制嚴(yán)重阻礙了實(shí)踐教學(xué)的改革，市場亟需一種與現(xiàn)代人工智能相結(jié)合的高效實(shí)驗室管理系統(tǒng)的出現(xiàn)。

一、現(xiàn)階段實(shí)驗管理存在的問題

(一)人工智能技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入發(fā)展高峰期[2]。當(dāng)前人工智能已在自動駕駛、智能導(dǎo)航、智能計算預(yù)測等領(lǐng)域應(yīng)用和發(fā)展，給人們帶來了極大的方便。但在實(shí)驗室管理方面，智能化還沒有大面積應(yīng)用，甚至單純依靠人工管理，已經(jīng)不符合時代發(fā)展的需要。

(二)隨著實(shí)驗室開放程度增大，實(shí)驗室人員流動大，進(jìn)出實(shí)驗室人工登記信息繁瑣，長期以來，浪費(fèi)很多紙張，不易于實(shí)驗室管理人員查找和記錄，容易出錯。社會高素質(zhì)應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式要求增加高校的技能實(shí)踐訓(xùn)練課程，要求學(xué)生增加課余實(shí)踐的時間，實(shí)驗室供全校全天使用，對實(shí)驗室管理和運(yùn)營方式有了更加大的挑戰(zhàn)。

圖1 智能供電功能

(三)實(shí)驗室管理人員經(jīng)常身兼數(shù)職，不能一直在實(shí)驗室監(jiān)控實(shí)驗室當(dāng)前情況。當(dāng)實(shí)驗室發(fā)生火災(zāi)等情況時，管理人員往往由于情況變大、變糟才知道，不能及時得到實(shí)驗室的反饋，而錯過了處理的最佳時機(jī)，造成了很多不必要的損失。

二、基于AI人工智能技術(shù)實(shí)驗室管理系統(tǒng)項目技術(shù)基礎(chǔ)

(一)互聯(lián)網(wǎng)和云計算技術(shù)。以計算機(jī)為基礎(chǔ)，通過互聯(lián)網(wǎng)將系統(tǒng)采集的信息時時更新在實(shí)驗室網(wǎng)絡(luò)平臺上，通過云計算，將信息歸納整理，攝像頭識別采集的圖像與數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，通過云計算，系統(tǒng)執(zhí)行云計算結(jié)果。

(二)圖像識別技術(shù)。當(dāng)下人工智能熱，圖像識別是其核心技術(shù)，隨著人工智能神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)、螞蟻算法等技術(shù)的將逐漸成熟，電子眼攝像頭采集信息已經(jīng)非常準(zhǔn)確，廣泛應(yīng)用于很多領(lǐng)域，極大地方便了事情的處理。

(三)機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)。該技術(shù)以概率論、逼近論、算法復(fù)雜度理論等多門學(xué)科為基礎(chǔ)，通過互聯(lián)網(wǎng)做傳輸媒介，與數(shù)據(jù)庫連接在一塊，讓系統(tǒng)通過傳感器感知外界行為，主動進(jìn)行模仿，使系統(tǒng)在處理事件過程中更加人性化、智能化。

三、項目功能介紹

基于AI人工智能技術(shù)的實(shí)驗室管理系統(tǒng)在保障實(shí)驗室各項工作高效率和高質(zhì)量運(yùn)營下，實(shí)現(xiàn)了無人智能管理，具有如下功能：

(一)面部識別學(xué)生ID，自動登記信息。當(dāng)有人進(jìn)入實(shí)驗室，系統(tǒng)自動通過“電子眼”攝像頭識別學(xué)生面部信息，與數(shù)據(jù)庫進(jìn)行對比，登記人員信息。如果是實(shí)驗室成員，識別通過后，系統(tǒng)自動開門、開燈，如果不是則發(fā)出語音警告，并進(jìn)行信息統(tǒng)計，供管理人員查看。

(二)智能配電功能。當(dāng)下太陽能、風(fēng)能等發(fā)電技術(shù)已經(jīng)非常成熟，使用這些可循環(huán)能量已成時代需求，本功能使其更加完善。當(dāng)可循環(huán)能量發(fā)電不足或出生故障時，系統(tǒng)智能識別，自動切換到正常220v市電供電，完全不影響實(shí)驗室學(xué)生用電，如圖1。

(三)遠(yuǎn)程通信，通過互聯(lián)網(wǎng)平臺查看實(shí)驗室動態(tài)情況。系統(tǒng)通過溫度傳感器、光照傳感器、檢測電流計等傳感器采集實(shí)驗室各項參數(shù)，時時更新在實(shí)驗室指定網(wǎng)絡(luò)平臺上，供實(shí)驗室管理人員查看，及時了解實(shí)驗室情況以及為管理實(shí)驗室做參考。管理人員也可通過在平臺操控系統(tǒng)控制的攝像頭查看實(shí)驗室，更加直觀的觀察實(shí)驗室，讓實(shí)驗室管理更加靈活、方便，降低管理成本。

四、結(jié)語

基于AI人工智能技術(shù)的實(shí)驗室管理系統(tǒng)，通過當(dāng)下的人工智能熱，將圖像識別、機(jī)器學(xué)習(xí)、互聯(lián)網(wǎng)與云計算等新興潮流實(shí)用技術(shù)結(jié)合在一塊，徹底改變了傳統(tǒng)的實(shí)驗室管理體制，能夠高效穩(wěn)定實(shí)現(xiàn)實(shí)驗室無人化管理。

經(jīng)過實(shí)驗室測試，該系統(tǒng)可以高效運(yùn)行。如果成本允許，通過優(yōu)化軟件算法和硬件支持，系統(tǒng)性能還可以進(jìn)一步提高，該系統(tǒng)能夠會更好的運(yùn)行。也希望基于AI人工智能技術(shù)實(shí)驗室管理系統(tǒng)的設(shè)計能為正在做或想要做相關(guān)研究的科研人員提供一些參考。

[1]田迎新，薛海霞.基于人工智能技術(shù)分析電氣自動化的發(fā)展前景[J].電子技術(shù)與軟件工程，2017.

[2]賀倩.人工智能技術(shù)發(fā)展研究[J].電子信息科技，2016(02).