大数据时代实验室管理改革方向

摘要：

阐述了大数据的概念、特征、相关技术和面临的挑战，大数据时代实验室管理提升带来的新方向，包括实验室大数据的采集、存储与处理、分析决策系统等的建立，更加注重保密和法律问题，对实验室管理新特点也做了分析。

关键词：

大数据；实验室；管理

海量数据已经使我们进入了大数据时代，数据信息的来源、传播速度和传播数量正在影响、改变着人们的思维方式和生活、工作习惯。近年来，基于“大数据”的实验室管理系统的开发以及互联网的实验室管理技术正在兴起[1，2]，那么“大数据”究竟是什么，“大数据”的发展将会给实验室的日常管理带来何种影响或进步，实验室工作者又将如何面对直至驾驭这种进步，是本文主要讨论的问题。

一、“大数据”的概念，特征，相关技术和面临的挑战

（一）“大数据”的概念

一般比较公认的“大数据”概念是：数据量大；数据处理迅速；数据类型多样；数据价值高，密度低。美国互联网数据中心（IDC）将大数据定义为：为更经济地从高频率的、大容量的、不同结构和类型的数据中获取价值而设计的新一代架构和技术[3]。另一个对大数据较为抽象的概念是，一种在数据量增长迅速、信息来源繁多庞杂中，实现管理智能的思维形态[4，5]。

（二）“大数据”特征

简称4V特征。为Volume（数据量大）、Variety（种类多）、Value（价值低）、Velocity（高速处理和响应）[6-9]。（1）Volume。指的是由网络应用、科学研究产生的数据量，及从这些数据衍生出来的数据非常庞大。（2）Va-riety。数据有多种数据源，数据类型多样，结构复杂。（3）Value。在大量数据中，有价值的不多，即价值密度较低。（4）Velocity。大量的数据要求对数据快速处理，实时分析，从分析结果中解释并预测事物的发展。

（三）“大数据”面临的挑战

（1）如何将复杂的数据整合成有机合理的结构成为面临的问题。（2）时效性即对数据处理系统的高速、低耗要求是一个挑战。（3）涉及隐私保护等安全问题，是数据处理和分析的重要方面。（4）高能耗是大数据发展的制约瓶颈。（5）大数据分析结果差异化。复杂的分析过程导致差异的分析结果，差异结果在现实生活中不同程度地影响着人们，反而可能制约了获取知识的能力[10，11]。

二、大数据时代实验室管理的框架[12-15]

高校实验室是高校教学、科研和实训的综合体。科学，规范，高效，安全的现代化管理方式，是实验室管理的发展方向与目标。大数据技术可将先进的网络技术与数据库结合，引入到实验室管理的理念中，提高实验室的信息化管理技术。通过对大量数据的有效分析，为管理者提供决策功能。通过各个信息平善建立，有力保障高校教学和科研有序进行。大数据时代，利用大数据技术实现实验室高效管理要建立和完善以下系统。

（一）建立实验室大数据的采集系统

主要分为实验室管理信息系统，按角色划分分为学生，实验室管理员和系统管理员，数据包含各种预约信息，成绩查询和登记等系统，实验室仪器设备的基本信息，购买、使用、维护、保养、维修、报废等数据，实验试剂和耗材的信息，实验室人员的管理信息，实验室管理文件信息。采集的数据要尽量使数据全面，完整，从各个方面反映事物的真实性。因此在数据采集阶段要合理设计数据的结构和内容。

（二）建立实验室大数据的存储和处理系统

在采集数据中要做到采集数据完整性和实效性。完整性指信息的统计不仅有简单的数据，还可以采用图片、视频等数据。实效性是指对采集的数据及时更新，如实验室易耗品的使用情况、仪器设备的使用状态、仪器的预约状态等。

（三）实验室管理中通过对大数据进行分析进而形成决策

以往对实验室的管理和决策很大程度上依赖于经验。大数据下管理的决策、预警主要依靠数据的分析。对出现的问题提出后，带着问题对相关的数据分析，提供给管理者解决的方案。

（四）大数据使用过程中的保密和法律问题

大数据一个巨大的优点是数据资源共享，但实验室内很多数据是只能在有限范围内分享的，比如最新的科研数据、客户的送检结果等。因此实验室管理中，在充分发挥大数据优势的同时也要注意信息保密和法律方面的管理。

三、大数据时代实验室管理的特点

（一）实验室安全管理职能化

实验室安全是实现实验室功能的基础保证。门禁系统取代门锁，刷卡出入，视频监控系统可对实验室进出人员控制和监督，并促进实验人员责任心的建立。远程实验室仪器控制和报警系统，可帮助技术人员远程控制实验仪器的操作和电源开关，及时监控实验室仪器和周围环境的安全动态。

（二）实验室试剂耗材的管理更加动态、实时

通过数据库对试剂耗材的使用情况数据分析，在最短的时间内对试剂耗材进行预定和补充，对未来的实验所需加以预测分析。同时对试剂耗材的供货方式，供货速度，供货厂家等分析，可对供货商进行有效控制和监督，保证试剂耗材的质量和安全使用。

（三）实验仪器标准化网络管理

实验仪器的唯一条形码识别管理系统，可保证实验仪器从入库，使用，维护的全网络公开、开放。实验室仪器的预约系统可保证大型仪器管理共享，保证仪器的高效使用。使用全程电子记录和监控，可有效统计和分析仪器的使用率，对今后仪器购买提供有效数据。实验室准入制度的网络化学习、考试、准入，不仅保证实验室仪器者的基本素质，而且对仪器的正常高效运转提供必要保障。另外，反馈的数据提供进一步的网络支持。

（四）实验规章制度和课程多样化学习

写实、生动的动画模拟，可以将刻板文字化的规章制度转化更易接受和领会的方式，加深制度的学习和认识，避免实际中因制度不严格执行导致的失误。很多在现实中危险的事故和实验，可结合大数据的分析和模拟，建立新型的实验教学课程，让学生了解不同实验操作过程可能发生的危害，让学生感受和探索，以避免真正危险事故的发生。

（五）实验室人员管理升级与升级管理

人员管理可在数据系统中划分不同角色，分配不同权限，承担相应义务。实验室人员的管理是为更好保证实验室安全高效运转，实验技术人员可根据现象分析、统计分析，积极协助科研人员的技术开发、仪器升级等工作，并通过数据系统及时了解实验中亟待解决的问题。

四、结语

我国要建设创新型国家，必须全面实施科教兴国与人才强国战略。人才培养是人才强国的重要基础。实验室是人才培养与人才施展才华的基础条件，提升实验室管理水平，更好的服务于人才培养与人才发挥聪明才智，是实验室管理工作持之以恒的追求。大数据时代无疑为这种追求提供了方向和目标。

作者：张艳艳 韩涛 高秀芝 黄漫青 丁轲 单位：北京农学院食品科学与工程学院

参考文献：

[1]崔德凤，张永红，沈红.浅谈高校重点实验室信息化平台建设[J].北京教育，2013，（2）：48-49

[2]李密生，忻圣婷，肖欣.基于校园网的实验教学管理系统的设计[J].实验室科学，2014，（4）：61-66

[3]张意轩，于洋.大数据时代的大媒体[N].人民日报，2013-01-17.

[4]刘智慧，张泉灵.大数据技术研究综述[J].浙江大学学报，2014，48（6）：957-972.

[5]马建光，姜巍.大数据的概念、特征及其应用[J].国防科技，2013，（4）：10-16.

[6]霍梦兰.大数据时代的问题挑战与应对策略[J].科技视界，2014，（34）：206，311.

[7]王萍丽，吴政，吴英昊.大数据时代军队现代远程教育发展问题研究[J].继续教育，2014，（12）：47-49.

[8]吴梅.大数据及其对地矿分析测试工作的启示———以贵州地质矿产中心实验室为例[J].价值工程，2014，（17）：234-235.

[9]方巍，郑玉，徐江.大数据：概念、技术及应用研究综述[J].南京信息工程大学学报，自然科学版，2014，6（5）：405-419.

[10]李勇辉.大数据概念辨析及应对措施[J].互联网天地，2014，（1）：11-13.

[11]王书伟.大数据时代政府部门间信息资源共享策略研究[D].长春：吉林大学，2013.

[12]陈昌兴.高校实验室信息化的云计算策略与方法[J].实验技术与管理，2014，（1）：221-224.

[13]程琳琳，王旭，程延俊等.实验室信息管理系统（LIMS）在实验室科学管理中的应用[J].热带农业工程，2014，（1）：16-20.

[14]杜阳龙.浅析高校实验室信息化综合管理平台的构建[J].现代企业教育，2014，（10）：59.

[15]葛日波，，王颖.以信息化平台建设为依托的实验室管理模式创新与实践[J].实验技术与管理，2014，（1）：15-18.