建设智慧实验室必须明确智慧实验室的含义，但什么是智慧实验室？笔者查阅大量文献，未发现明确的定义。智慧的本意是聪明才智，是生命所具有的基于生理和心理器官的一种高级创造思维能力，包含对自然与人文的感知、记忆、理解、分析、判断、升华等所有能力。智慧一词随着2008年IBM公司提出的智慧地球理念逐步走红，随后出现智慧城市、智慧社区、智慧工厂、智慧家居、智慧餐厅，甚至出现智慧厕所。什么是智慧实验室？笔者认为应当从IBM提出的智慧地球的本意出发，结合智慧的中文含义，说明智慧实验室的内涵。IBM公司提出的智慧地球有三大要素，分别是物联化、互联化、智能化（Instrumentation，Interconnectedness，Intelligence），即3I，实质就是指把新一代的IT、互联网技术充分运用到各行各业，把感应器嵌入、装备到全球的医院、电网、铁路、桥梁、隧道、公路、建筑、供水系统、大坝、油气管道，通过互联网形成物联网，而后通过超级计算机和云计算，使得人类以更加精细、动态的方式工作和生活，从而在世界范围内提升智慧水平[1]。因此，智慧实验室的基本内涵可以概括为综合利用传感技术、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。

2、智慧实验室特点

基于对智慧实验室内涵的分析，智慧实验室应当具备以下特点。

2.1 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[2-3]，通过高清识别器感知人员面部状态等。

2.2 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。

2.3 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。例如：实验室某研究人员经常将实验室内工作温度设定为25℃，那么只要此人来到实验室，系统会自动通过网络将控制信号传递至温度控制系统，将实验室内温度调整至25℃；实验人员运用多种方法进行某项实验，系统能够通过实验结果得出一定规律并自动给出实验参考方案。

3、智慧实验室构成系统及常用技术

3.1 构成系统智慧实验室除具备一般实验室所必需的建筑物、设施设备外，还具备五类重要系统，即管理系统、感知系统、信息传输系统、信息处理系统、执行系统。智慧实验室构成系统原理见图1。

3.1.1 管理系统管理系统主要实现实验室人员、设备、样品、方法、环境、能耗等的信息化管理，如建立人员安全培训、知识体系和权限管理，仪器设备验收、保养、计量、维修、报废全生命周期管理，实验方法的确认、验证、更新提醒等。

3.1.2 感知系统感知系统主要包括门禁系统、人脸识别系统、红外感知系统（如红外跟踪系统）、环境传感系统（温度传感系统、湿度传感系统、压力传感器、光线传感器等）、设备状态感知系统（如设备参数采集系统）、样件状态表征系统。

3.1.3 信息传输系统信息传输系统通过数据采集器、有线网络、无线传输技术（4G、5G、红外等）等将物联网感知信息传输到各类计算机服务器。

3.1.4 信息处理系统通过大数据、人工智能、区块链、仿真技术等先进技术编制具备自学习、自适应的处理系统软件，对互联网传递来的物联感知数据进行识别、判断，将处理后的控制信号通过网络系统传递到物联网终端，通过控制终端进行相应操作。

3.1.5 执行系统执行系统主要是将服务器发出的控制信息通过网络系统传递给各类需要动作的设备，如室内压力的新风阀门或排风阀门、门禁系统开关、窗帘控制步进电机等。有的感知系统和执行系统集成为一体。