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[1]。并且隨著國家大力推進(jìn)高等教育的深化改革,實踐教學(xué)已成為人才培養(yǎng)方案中比重非常高的一部分,實驗室是學(xué)生進(jìn)行實踐操作必不可少的場所。而原有的實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)合的高效實驗室管理系統(tǒng)的出現(xiàn)。
(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)隨著實驗室開放程度增大,實驗室人員流動大,進(jìn)出實驗室人工登記信息繁瑣,長期以來,浪費很多紙張,不易于實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踐訓(xùn)練課程,要求學(xué)生增加課余實踐的時間,實驗室供全校全天使用,對實驗室管理和運營方式有了更加大的挑戰(zhàn)。
圖1 智能供電功能
(三)實驗室管理人員經(jīng)常身兼數(shù)職,不能一直在實驗室監(jiān)控實驗室當(dāng)前情況。當(dāng)實驗室發(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,不能及時得到實驗室的反饋,而錯過了處理的最佳時機,造成了很多不必要的損失。
(一)互聯(lián)網(wǎng)和云計算技術(shù)。以計算機為基礎(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。
基于AI人工智能技術(shù)的實驗室管理系統(tǒng)在保障實驗室各項工作高效率和高質(zhì)量運營下,實現(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驗室各項參數(shù),時時更新在實驗室指定網(wǎng)絡(luò)平臺上,供實驗室管理人員查看,及時了解實驗室情況以及為管理實驗室做參考。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驗室,更加直觀的觀察實驗室,讓實驗室管理更加靈活、方便,降低管理成本。
基于AI人工智能技術(shù)的實驗室管理系統(tǒng),通過當(dāng)下的人工智能熱,將圖像識別、機器學(xué)習(xí)、互聯(lián)網(wǎng)與云計算等新興潮流實用技術(shù)結(jié)合在一塊,徹底改變了傳統(tǒng)的實驗室管理體制,能夠高效穩(wěn)定實現(xiàn)實驗室無人化管理。
經(jīng)過實驗室測試,該系統(tǒng)可以高效運行。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)能夠會更好的運行。也希望基于AI人工智能技術(shù)實驗室管理系統(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).