大數據技術在實驗室管理的應用

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【摘要】隨著科技的進步，實驗項目明顯增多，現階段實驗室的建設與管理呈現出良好的態勢，逐漸受到社會關注。為了避免資源浪費，提升實驗的安全性，需要結合現實需求采取有效措施加強對實驗操作行為的約束與規范，在此基礎上建立相對完善的實驗室管理體系。想要提高實驗室管理效率，保證實驗工作可以在安全氛圍中進行，可以廣泛應用大數據技術，合理開發和優化實驗室管理系統，以此解決實驗室管理現存的問題?；诖?，文章對大數據的應用展開全面、深入的分析，以期進一步提高實驗室管理水平。

【關鍵詞】實驗室管理；應用研究；大數據技術

1大數據應用到實驗室管理中的必要性

隨著信息時代的到來及大數據的出現，許多行業標準和工作習慣正在發生改變，這種改變也在影響著實驗室管理質量。隨著技術的創新及人們意識的進步，現今的社會宛如“信息工廠”，每天都會有大量的信息集中產生，人們幾乎每天都在和數據打交道，基于這樣的時代背景，無論是生活模式還是思維方式都在不斷更新，大數據的應用給實驗室的管理指明了新的方向，開發和更新實驗室管理系統已經成為一種新的思路，也是一種必然趨勢。通過大數據和實驗室管理的融合，可以大幅度提高實驗室運行效率與質量，確保實驗室安全、穩定運轉，增強實驗室的管理能力，作用十分顯著。

2大數據的基本介紹

2.1大數據的定義

想要靈活使用大數據，讓大數據和實驗室管理深度融合，就要首先搞清楚大數據的含義，明確大數據的特征及優越性，掌握大數據的核心技術，只有這樣，才能提高實驗室管理效率。大數據，顧名思義，其涉及的數據量是相對龐雜的，數據量非常大，并且要求有較高的數據傳播能力及信息處理速度，這是大數據的主要特征，也是核心要求，信息的處理能力要強，既要保障信息處理的可靠性與真實性，又要保證信息處理效率，只有在處理速度較快的情況下，才能獲取高質量的數據集群，從而滿足數據類型多樣化的需求。數據的密度雖然很低，但是可以保持很高的價值。相關學者經過一系列的科學研究指出，大數據的出現加快了社會前進步伐，可以更加從容地面對現今被信息充斥的復雜環境，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用價值的信息。抽象來講，大數據更像是信息處理工具，是一種能夠實現信息智能轉換的先進理念。

2.2大數據的特點

大數據之所以一經推出就能夠在較短時間內大范圍應用，主要是因為大數據的優越性，目前隨著信息需求量的增加，人們對信息數據的渴望越來越強烈，想最大限度地滿足這種需求，就要借助大數據來實現。大數據的特點具體可以用“4V”進行總結和概括。首先是Variety。大數據中的數據來源相對復雜，并且種類十分繁雜，多樣化特征明顯。其次是Value。在大數據的現實使用中，雖然存在海量數據，但是真正對使用者有價值的數據其實屈指可數，因此大數據具有價值密度低的顯著特征[1]。再次是Volume。結合相關的研究表明，現實生活中產生的大量數據主要來源于網絡，這些數據的基數非常龐大，而且在二次利用中，這些數據還會繼續衍生，從而得到更加龐大的數據量。最后是Velocity。這是大數據的一種潛在特征，對海量的數據進行高質量的實時分析和快速處理，最終得到有應用價值的信息，在此基礎上對結果進行科學的解釋，同時可以對發展趨勢做好提前預判。

2.3大數據的基本架構

（1）商業智能系統架構。商業系統簡稱BI，是大數據的核心構架，其重要性在使用中被逐漸呈現出來，商業系統架構的搭建需要數據源，并且要保證數據源的質量，確保數據的真實、可靠，大多數數據都是來自歷史業務數據，所以可以成為企業運行狀態的一種記錄。傳統關系型數據庫，發揮關鍵作用的是數據轉換服務，其功能性非常強大，可以從多種數據源中準確、快速地提取出所需數據，并完成數據的轉化。（2）Lambda架構。Lambda架構從本質上來說，更像是一種分布式的信息處理平臺，可以同時完成多種信息的處理，其最大的優勢在于可以完成高效率的處理計算，并且還能夠具備讀寫分離等功能，滿足復雜性隔離要求，容錯率比較高，同時兼具低時延和可擴展性。其架構示意圖如圖1所示。

3基于大數據時代的實驗室管理

現今，隨著實驗需求的增多，許多高規格實驗室的建設正在有條不紊地進行，為了提升實驗室的管理水平，將實驗室的最大優勢發揮出來，需要通過大數據來實現，打造更加智能的實驗室管理平臺，以此優化管理成果，確保各項實驗可以高質量完成。以高校實驗室為例，作為學校的重要場地，需要進行嚴格的控制管理，將教學和實訓結合起來，為高校教學質量的提升做好保障。因此，高校實驗室作為一個綜合體，應該將其自身價值發揮出來，結合新技術（特別是大數據技術），將實驗室管理系統和大數據完全融合，以提升實驗室管理能力。這項工作任重道遠，需要高層領導的重視，將實驗室建設與管理作為高校核心任務，提高實驗室的現代化建設標準，打造智能化管理系統，將實驗室管理推向更高的層次，實現科學、高效和規范管理，提升實驗室利用效率，并且最大限度地延長實驗設備的使用壽命，將實驗室最大價值體現出來?，F實表明，借助大數據可以實現高質量的實驗室管理，將先進的網絡技術和教學資源數據庫結合起來，從而提高實驗室的信息化管理能力與水平，確保信息技術得到高效利用。同時，管理者可以借助大數據平臺，對結果進行分析，將分析出的數據作為合理決策的依據。信息數據平臺的建立，可以保證數據的流通和共享。基于大數據，實驗室管理系統的優化升級已經勢在必行。大數據的應用主要體現在以下幾個方面。

3.1實驗室的采集系統

實驗室信息管理是一項十分全面和復雜的工作，涉及眾多環節，在管理系統中，數據采集的地位十分突出。因此將大數據和信息采集系統融合，可以大幅度提高實驗室信息的利用率，效果十分顯著。實驗室主要使用對象除了管理員之外，剩余的就是實驗人員，實驗室采集數據的構成相對復雜，是由多種預約信息和登記信息組成[2]。除了這些內容，還包括一些設備基本信息，以及相關的實驗材料和采購藥劑信息等?；谶@樣的前提，數據的采集要做到沒有遺漏，確保全面和完整，可以最直觀反映真實性，確保實驗室采集系統的可靠。想要實現這一目標，可以借助大數據的核心技術，對數據的結構合理設計，并且不斷優化系統內容，通過大數據的應用，實驗室采集系統可以更加權威，采集的信息將會更加真實，有利于后續信息的查找和再次利用。3.1.1Python語言Python語言是目前較為流行的一種數據分析語言，因為其功能的優越性已經發展演變成為一種主流技術，屬于大數據技術的典型代表，其具有代碼量小的顯著特征，并且還具備較為豐富的類庫，可以同時儲備大量信息。此外，其便捷性也比較顯著。Python語言系統中，Numpy、Pandas及Seaborn都是應用范圍較廣的，并且廣為人知。在應用過程中，工作人員可以通過收集信息的方式，清晰、直觀地了解實驗室的使用頻率，實際應用中，只要給pie函數提供一些參數，就可以得到人們所需的真實信息。3.1.2數據挖掘技術數據挖掘是一項大數據的核心技術，可以將有效信息合理利用，從大量可能殘缺不全的數據中找到可以利用的信息，或者從隨機的數據中將有價值的信息和重要的知識提取出來。由此可見信息挖掘技術的重要性。隨著大數據在實驗室管理中應用程度的加深，對其研究逐漸增多，以Fayyad等人為代表的設計團隊，搭建出高質量的多階段模型，這一模型的提出受到大家的關注和認可。主要是從原始較為混亂的數據中完成數據的初步選擇，將選擇出的數據作為任務數據，在此技術上，通過一系列技術手段，完成數據的處理與轉化，系統可以自動將處理完的數據標記出來，最終將其轉換成有用數據，這是提取關鍵數據的前提條件。在完成這一項內容后，就可以從眾多數據中，快速且精準找到需要的模式，對信息進行分析評估，篩選出具有價值的內容。利用Fayyad多階段分析模型，就可以充分掌握實驗室的應用情況，分析實驗人員在做實驗時是否存在錯誤行為和不規范的操作，以此約束試驗對象，嚴格按照試驗流程完成相關操作，確保試驗的安全性，并且可以最大限度地提高實驗數據的可靠性，效果十分顯著。在實驗過程中，學生，難免會遇到一些無法解決的問題，當出現這些錯誤操作時，系統都會將學生的行為記錄下來。在今后的實驗室管理中，老師只需要查看系統，就可以糾正學生的行為，開展針對性指導，這樣的實驗效果將會更加理想。通過教師端，全面掌握學生的個人實驗能力，更加便于觀察學生的實驗行為，幫助學生查找問題所在，促使學生養成良好的實驗習慣，從而提升實操能力。真正掌握實驗的方法，激發出對實驗的興趣，避免因操作失誤對實驗物品的損壞，大大提高了實驗室的管理質量。這種先進的實驗室管理模式和傳統相比，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?；跀祿诰蚣夹g，每學期結束后，老師可以將重要信息進行匯總，將難題分布表公布出來，這樣的方式將會提醒教師在今后的教學中要進行針對性指導，幫助學生攻克實驗的難度，從而提升教學質量。除此之外，因為實驗室使用過程中，每天都會有大量數據形成，除了學生的操作行為外，還包括實驗室流通情況、實驗時間等重要信息，借助大數據技術，可以將實驗數據合理、有效分類，并完成實體之間的關聯，進而全面掌握設備使用的真實情況及學生的任務完成情況等，確保實驗室管理的實際效果。

3.2實驗室的儲存和整理系統

除了采集系統，儲存和整理系統也是實驗室管理的核心內容，無論是采集數據還是存儲數據，內容的真實性都是一項重要指標，是不容忽視的。必須保障系統中的信息準確、無誤，否則便失去了實驗室管理的意義。信息完整性通常是指除了基本數據需要統計，還需加附加一些圖片、視頻資料，這樣可以更加直觀分析數據。信息實效性就是要求在信息統計和存儲時，需要及時更新數據。例如：實驗室設備損耗情況及庫存情況等信息要及時更新，追蹤實驗儀器設備的報廢與真實使用情況，以提高管理水平。針對上述問題，想要大幅度提高實驗室管理效率，就要采用大數據的核心技術，改善實驗室傳統管理模式，提高智能化管理水平。結合現實情況可以發現，實驗室的日常管理多采用“以人為主”的管理模式，難免在實驗室管理中會出現人為失誤情況，導致管理效果不理想。目前，隨著科技進步，現代化的管理理念已經滲透到實驗室管理中，借助大數據平臺，建立資源共享機制，可以全面提升實驗室的管理能力。

4結語

綜上所述，基于大數據，實驗室管理的效益大幅度提升，通過大數據技術的運用，實驗室管理系統得到進一步的優化，在提升信息共享能力的同時，信息的準確性也得到較好的保障?，F階段的實驗室管理，為了應對較為復雜、多樣的信息，需要轉變管理思想，將先進的數據庫技術應用到管理系統中，實現多角度、全方位的綜合管控，強化實驗室的作用，在提高實驗室運行效率的同時，保證實驗室數據安全、可靠。

參考文獻

［1］秦菁，梁潔儀，蘇杜威，等．應用精益管理方法提升實驗室管理水平［J］．食品安全質量檢測學報，2020，11（23）：8621-8626．

［2］吳曉冰．桌面云技術在高校實驗室管理中的應用［J］．電子測試，2020（22）：70-71，65.

作者：劉芳 單位：福建師范大學協和學院