大數(shù)據(jù)技術(shù)在實(shí)驗(yàn)室管理中的應(yīng)用研究

劉芳

【關(guān)鍵詞】實(shí)驗(yàn)室管理;應(yīng)用研究;大數(shù)據(jù)技術(shù)

【中圖分類號(hào)】TP311.52;G647【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A【文章編號(hào)】1674-0688（2021）06-0102-03

1 大數(shù)據(jù)應(yīng)用到實(shí)驗(yàn)室管理中的必要性

隨著信息時(shí)代的到來(lái)及大數(shù)據(jù)的出現(xiàn)，許多行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和工作習(xí)慣正在發(fā)生改變，這種改變也在影響著實(shí)驗(yàn)室管理質(zhì)量。隨著技術(shù)的創(chuàng)新及人們意識(shí)的進(jìn)步，現(xiàn)今的社會(huì)宛如“信息工廠”，每天都會(huì)有大量的信息集中產(chǎn)生，人們幾乎每天都在和數(shù)據(jù)打交道，基于這樣的時(shí)代背景，無(wú)論是生活模式還是思維方式都在不斷更新，大數(shù)據(jù)的應(yīng)用給實(shí)驗(yàn)室的管理指明了新的方向，開(kāi)發(fā)和更新實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)已經(jīng)成為一種新的思路，也是一種必然趨勢(shì)。通過(guò)大數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)室管理的融合，可以大幅度提高實(shí)驗(yàn)室運(yùn)行效率與質(zhì)量，確保實(shí)驗(yàn)室安全、穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室的管理能力，作用十分顯著。

2 大數(shù)據(jù)的基本介紹

2.1 大數(shù)據(jù)的定義

想要靈活使用大數(shù)據(jù)，讓大數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)室管理深度融合，就要首先搞清楚大數(shù)據(jù)的含義，明確大數(shù)據(jù)的特征及優(yōu)越性，掌握大數(shù)據(jù)的核心技術(shù)，只有這樣，才能提高實(shí)驗(yàn)室管理效率。大數(shù)據(jù)，顧名思義，其涉及的數(shù)據(jù)量是相對(duì)龐雜的，數(shù)據(jù)量非常大，并且要求有較高的數(shù)據(jù)傳播能力及信息處理速度，這是大數(shù)據(jù)的主要特征，也是核心要求，信息的處理能力要強(qiáng)，既要保障信息處理的可靠性與真實(shí)性，又要保證信息處理效率，只有在處理速度較快的情況下，才能獲取高質(zhì)量的數(shù)據(jù)集群，從而滿足數(shù)據(jù)類型多樣化的需求。數(shù)據(jù)的密度雖然很低，但是可以保持很高的價(jià)值。相關(guān)學(xué)者經(jīng)過(guò)一系列的科學(xué)研究指出，大數(shù)據(jù)的出現(xiàn)加快了社會(huì)前進(jìn)步伐，可以更加從容地面對(duì)現(xiàn)今被信息充斥的復(fù)雜環(huán)境，讓信息處理的效果更理想，可以從眾多信息中快速搜索到有應(yīng)用價(jià)值的信息。抽象來(lái)講，大數(shù)據(jù)更像是信息處理工具，是一種能夠?qū)崿F(xiàn)信息智能轉(zhuǎn)換的先進(jìn)理念。

2.2 大數(shù)據(jù)的特點(diǎn)

大數(shù)據(jù)之所以一經(jīng)推出就能夠在較短時(shí)間內(nèi)大范圍應(yīng)用，主要是因?yàn)榇髷?shù)據(jù)的優(yōu)越性，目前隨著信息需求量的增加，人們對(duì)信息數(shù)據(jù)的渴望越來(lái)越強(qiáng)烈，想最大限度地滿足這種需求，就要借助大數(shù)據(jù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。大數(shù)據(jù)的特點(diǎn)具體可以用“4V”進(jìn)行總結(jié)和概括。首先是Variety。大數(shù)據(jù)中的數(shù)據(jù)來(lái)源相對(duì)復(fù)雜，并且種類十分繁雜，多樣化特征明顯。其次是Value。在大數(shù)據(jù)的現(xiàn)實(shí)使用中，雖然存在海量數(shù)據(jù)，但是真正對(duì)使用者有價(jià)值的數(shù)據(jù)其實(shí)屈指可數(shù)，因此大數(shù)據(jù)具有價(jià)值密度低的顯著特征[1]。再次是Volume。結(jié)合相關(guān)的研究表明，現(xiàn)實(shí)生活中產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)主要來(lái)源于網(wǎng)絡(luò)，這些數(shù)據(jù)的基數(shù)非常龐大，而且在二次利用中，這些數(shù)據(jù)還會(huì)繼續(xù)衍生，從而得到更加龐大的數(shù)據(jù)量。最后是Velocity。這是大數(shù)據(jù)的一種潛在特征，對(duì)海量的數(shù)據(jù)進(jìn)行高質(zhì)量的實(shí)時(shí)分析和快速處理，最終得到有應(yīng)用價(jià)值的信息，在此基礎(chǔ)上對(duì)結(jié)果進(jìn)行科學(xué)的解釋，同時(shí)可以對(duì)發(fā)展趨勢(shì)做好提前預(yù)判。

2.3 大數(shù)據(jù)的基本架構(gòu)

（1）商業(yè)智能系統(tǒng)架構(gòu)。商業(yè)系統(tǒng)簡(jiǎn)稱BI，是大數(shù)據(jù)的核心構(gòu)架，其重要性在使用中被逐漸呈現(xiàn)出來(lái)，商業(yè)系統(tǒng)架構(gòu)的搭建需要數(shù)據(jù)源，并且要保證數(shù)據(jù)源的質(zhì)量，確保數(shù)據(jù)的真實(shí)、可靠，大多數(shù)數(shù)據(jù)都是來(lái)自歷史業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，所以可以成為企業(yè)運(yùn)行狀態(tài)的一種記錄。傳統(tǒng)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)，發(fā)揮關(guān)鍵作用的是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換服務(wù)，其功能性非常強(qiáng)大，可以從多種數(shù)據(jù)源中準(zhǔn)確、快速地提取出所需數(shù)據(jù)，并完成數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)化。

（2）Lambda架構(gòu)。Lambda架構(gòu)從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)，更像是一種分布式的信息處理平臺(tái)，可以同時(shí)完成多種信息的處理，其最大的優(yōu)勢(shì)在于可以完成高效率的處理計(jì)算，并且還能夠具備讀寫(xiě)分離等功能，滿足復(fù)雜性隔離要求，容錯(cuò)率比較高，同時(shí)兼具低時(shí)延和可擴(kuò)展性。其架構(gòu)示意圖如圖1所示。

3 基于大數(shù)據(jù)時(shí)代的實(shí)驗(yàn)室管理

現(xiàn)今，隨著實(shí)驗(yàn)需求的增多，許多高規(guī)格實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)正在有條不紊地進(jìn)行，為了提升實(shí)驗(yàn)室的管理水平，將實(shí)驗(yàn)室的最大優(yōu)勢(shì)發(fā)揮出來(lái)，需要通過(guò)大數(shù)據(jù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，打造更加智能的實(shí)驗(yàn)室管理平臺(tái)，以此優(yōu)化管理成果，確保各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)可以高質(zhì)量完成。以高校實(shí)驗(yàn)室為例，作為學(xué)校的重要場(chǎng)地，需要進(jìn)行嚴(yán)格的控制管理，將教學(xué)和實(shí)訓(xùn)結(jié)合起來(lái)，為高校教學(xué)質(zhì)量的提升做好保障。因此，高校實(shí)驗(yàn)室作為一個(gè)綜合體，應(yīng)該將其自身價(jià)值發(fā)揮出來(lái)，結(jié)合新技術(shù)（特別是大數(shù)據(jù)技術(shù)），將實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)和大數(shù)據(jù)完全融合，以提升實(shí)驗(yàn)室管理能力。這項(xiàng)工作任重道遠(yuǎn)，需要高層領(lǐng)導(dǎo)的重視，將實(shí)驗(yàn)室建設(shè)與管理作為高校核心任務(wù)，提高實(shí)驗(yàn)室的現(xiàn)代化建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，打造智能化管理系統(tǒng)，將實(shí)驗(yàn)室管理推向更高的層次，實(shí)現(xiàn)科學(xué)、高效和規(guī)范管理，提升實(shí)驗(yàn)室利用效率，并且最大限度地延長(zhǎng)實(shí)驗(yàn)設(shè)備的使用壽命，將實(shí)驗(yàn)室最大價(jià)值體現(xiàn)出來(lái)?，F(xiàn)實(shí)表明，借助大數(shù)據(jù)可以實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的實(shí)驗(yàn)室管理，將先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和教學(xué)資源數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)合起來(lái)，從而提高實(shí)驗(yàn)室的信息化管理能力與水平，確保信息技術(shù)得到高效利用。同時(shí)，管理者可以借助大數(shù)據(jù)平臺(tái)，對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析，將分析出的數(shù)據(jù)作為合理決策的依據(jù)。信息數(shù)據(jù)平臺(tái)的建立，可以保證數(shù)據(jù)的流通和共享?；诖髷?shù)據(jù)，實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)的優(yōu)化升級(jí)已經(jīng)勢(shì)在必行。大數(shù)據(jù)的應(yīng)用主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

3.1 實(shí)驗(yàn)室的采集系統(tǒng)

實(shí)驗(yàn)室信息管理是一項(xiàng)十分全面和復(fù)雜的工作，涉及眾多環(huán)節(jié)，在管理系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)采集的地位十分突出。因此將大數(shù)據(jù)和信息采集系統(tǒng)融合，可以大幅度提高實(shí)驗(yàn)室信息的利用率，效果十分顯著。實(shí)驗(yàn)室主要使用對(duì)象除了管理員之外，剩余的就是實(shí)驗(yàn)人員，實(shí)驗(yàn)室采集數(shù)據(jù)的構(gòu)成相對(duì)復(fù)雜，是由多種預(yù)約信息和登記信息組成[2]。除了這些內(nèi)容，還包括一些設(shè)備基本信息，以及相關(guān)的實(shí)驗(yàn)材料和采購(gòu)藥劑信息等。基于這樣的前提，數(shù)據(jù)的采集要做到?jīng)]有遺漏，確保全面和完整，可以最直觀反映真實(shí)性，確保實(shí)驗(yàn)室采集系統(tǒng)的可靠。想要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，可以借助大數(shù)據(jù)的核心技術(shù)，對(duì)數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)合理設(shè)計(jì)，并且不斷優(yōu)化系統(tǒng)內(nèi)容，通過(guò)大數(shù)據(jù)的應(yīng)用，實(shí)驗(yàn)室采集系統(tǒng)可以更加權(quán)威，采集的信息將會(huì)更加真實(shí)，有利于后續(xù)信息的查找和再次利用。

3.1.1 Python語(yǔ)言

Python語(yǔ)言是目前較為流行的一種數(shù)據(jù)分析語(yǔ)言，因?yàn)槠涔δ艿膬?yōu)越性已經(jīng)發(fā)展演變成為一種主流技術(shù)，屬于大數(shù)據(jù)技術(shù)的典型代表，其具有代碼量小的顯著特征，并且還具備較為豐富的類庫(kù)，可以同時(shí)儲(chǔ)備大量信息。此外，其便捷性也比較顯著。Python語(yǔ)言系統(tǒng)中，Numpy、Pandas及Seaborn都是應(yīng)用范圍較廣的，并且廣為人知。在應(yīng)用過(guò)程中，工作人員可以通過(guò)收集信息的方式，清晰、直觀地了解實(shí)驗(yàn)室的使用頻率，實(shí)際應(yīng)用中，只要給pie函數(shù)提供一些參數(shù)，就可以得到人們所需的真實(shí)信息。

3.1.2 數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)

數(shù)據(jù)挖掘是一項(xiàng)大數(shù)據(jù)的核心技術(shù)，可以將有效信息合理利用，從大量可能殘缺不全的數(shù)據(jù)中找到可以利用的信息，或者從隨機(jī)的數(shù)據(jù)中將有價(jià)值的信息和重要的知識(shí)提取出來(lái)。由此可見(jiàn)信息挖掘技術(shù)的重要性。隨著大數(shù)據(jù)在實(shí)驗(yàn)室管理中應(yīng)用程度的加深，對(duì)其研究逐漸增多，以Fayyad等人為代表的設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)，搭建出高質(zhì)量的多階段模型，這一模型的提出受到大家的關(guān)注和認(rèn)可。主要是從原始較為混亂的數(shù)據(jù)中完成數(shù)據(jù)的初步選擇，將選擇出的數(shù)據(jù)作為任務(wù)數(shù)據(jù)，在此技術(shù)上，通過(guò)一系列技術(shù)手段，完成數(shù)據(jù)的處理與轉(zhuǎn)化，系統(tǒng)可以自動(dòng)將處理完的數(shù)據(jù)標(biāo)記出來(lái)，最終將其轉(zhuǎn)換成有用數(shù)據(jù)，這是提取關(guān)鍵數(shù)據(jù)的前提條件。在完成這一項(xiàng)內(nèi)容后，就可以從眾多數(shù)據(jù)中，快速且精準(zhǔn)找到需要的模式，對(duì)信息進(jìn)行分析評(píng)估，篩選出具有價(jià)值的內(nèi)容。

利用Fayyad多階段分析模型，就可以充分掌握實(shí)驗(yàn)室的應(yīng)用情況，分析實(shí)驗(yàn)人員在做實(shí)驗(yàn)時(shí)是否存在錯(cuò)誤行為和不規(guī)范的操作，以此約束試驗(yàn)對(duì)象，嚴(yán)格按照試驗(yàn)流程完成相關(guān)操作，確保試驗(yàn)的安全性，并且可以最大限度地提高實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的可靠性，效果十分顯著。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，學(xué)生，難免會(huì)遇到一些無(wú)法解決的問(wèn)題，當(dāng)出現(xiàn)這些錯(cuò)誤操作時(shí)，系統(tǒng)都會(huì)將學(xué)生的行為記錄下來(lái)。在今后的實(shí)驗(yàn)室管理中，老師只需要查看系統(tǒng)，就可以糾正學(xué)生的行為，開(kāi)展針對(duì)性指導(dǎo)，這樣的實(shí)驗(yàn)效果將會(huì)更加理想。通過(guò)教師端，全面掌握學(xué)生的個(gè)人實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，更加便于觀察學(xué)生的實(shí)驗(yàn)行為，幫助學(xué)生查找問(wèn)題所在，促使學(xué)生養(yǎng)成良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣，從而提升實(shí)操能力。真正掌握實(shí)驗(yàn)的方法，激發(fā)出對(duì)實(shí)驗(yàn)的興趣，避免因操作失誤對(duì)實(shí)驗(yàn)物品的損壞，大大提高了實(shí)驗(yàn)室的管理質(zhì)量。這種先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)室管理模式和傳統(tǒng)相比，管理效果更加理想，管理流程更加清晰、透明，值得大范圍推廣。基于數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，每學(xué)期結(jié)束后，老師可以將重要信息進(jìn)行匯總，將難題分布表公布出來(lái)，這樣的方式將會(huì)提醒教師在今后的教學(xué)中要進(jìn)行針對(duì)性指導(dǎo)，幫助學(xué)生攻克實(shí)驗(yàn)的難度，從而提升教學(xué)質(zhì)量。除此之外，因?yàn)閷?shí)驗(yàn)室使用過(guò)程中，每天都會(huì)有大量數(shù)據(jù)形成，除了學(xué)生的操作行為外，還包括實(shí)驗(yàn)室流通情況、實(shí)驗(yàn)時(shí)間等重要信息，借助大數(shù)據(jù)技術(shù)，可以將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)合理、有效分類，并完成實(shí)體之間的關(guān)聯(lián)，進(jìn)而全面掌握設(shè)備使用的真實(shí)情況及學(xué)生的任務(wù)完成情況等，確保實(shí)驗(yàn)室管理的實(shí)際效果。

3.2 實(shí)驗(yàn)室的儲(chǔ)存和整理系統(tǒng)

除了采集系統(tǒng)，儲(chǔ)存和整理系統(tǒng)也是實(shí)驗(yàn)室管理的核心內(nèi)容，無(wú)論是采集數(shù)據(jù)還是存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，內(nèi)容的真實(shí)性都是一項(xiàng)重要指標(biāo)，是不容忽視的。必須保障系統(tǒng)中的信息準(zhǔn)確、無(wú)誤，否則便失去了實(shí)驗(yàn)室管理的意義。信息完整性通常是指除了基本數(shù)據(jù)需要統(tǒng)計(jì)，還需加附加一些圖片、視頻資料，這樣可以更加直觀分析數(shù)據(jù)。信息實(shí)效性就是要求在信息統(tǒng)計(jì)和存儲(chǔ)時(shí)，需要及時(shí)更新數(shù)據(jù)。例如：實(shí)驗(yàn)室設(shè)備損耗情況及庫(kù)存情況等信息要及時(shí)更新，追蹤實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備的報(bào)廢與真實(shí)使用情況，以提高管理水平。針對(duì)上述問(wèn)題，想要大幅度提高實(shí)驗(yàn)室管理效率，就要采用大數(shù)據(jù)的核心技術(shù)，改善實(shí)驗(yàn)室傳統(tǒng)管理模式，提高智能化管理水平。結(jié)合現(xiàn)實(shí)情況可以發(fā)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)室的日常管理多采用“以人為主”的管理模式，難免在實(shí)驗(yàn)室管理中會(huì)出現(xiàn)人為失誤情況，導(dǎo)致管理效果不理想。目前，隨著科技進(jìn)步，現(xiàn)代化的管理理念已經(jīng)滲透到實(shí)驗(yàn)室管理中，借助大數(shù)據(jù)平臺(tái)，建立資源共享機(jī)制，可以全面提升實(shí)驗(yàn)室的管理能力。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，基于大數(shù)據(jù)，實(shí)驗(yàn)室管理的效益大幅度提升，通過(guò)大數(shù)據(jù)技術(shù)的運(yùn)用，實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)得到進(jìn)一步的優(yōu)化，在提升信息共享能力的同時(shí)，信息的準(zhǔn)確性也得到較好的保障?，F(xiàn)階段的實(shí)驗(yàn)室管理，為了應(yīng)對(duì)較為復(fù)雜、多樣的信息，需要轉(zhuǎn)變管理思想，將先進(jìn)的數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)應(yīng)用到管理系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)多角度、全方位的綜合管控，強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)室的作用，在提高實(shí)驗(yàn)室運(yùn)行效率的同時(shí)，保證實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)安全、可靠。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]秦菁，梁潔儀，蘇杜威，等.應(yīng)用精益管理方法提升實(shí)驗(yàn)室管理水平[J].食品安全質(zhì)量檢測(cè)學(xué)報(bào)，2020，11（23）：8621-8626.

[2]吳曉冰.桌面云技術(shù)在高校實(shí)驗(yàn)室管理中的應(yīng)用[J].電子測(cè)試，2020（22）：70-71，65.