在全自動(dòng)生物實(shí)驗(yàn)室中，有一個(gè)控制全局的“大腦”負(fù)責(zé)實(shí)驗(yàn)設(shè)備的調(diào)度和管理。這個(gè)大腦將根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康膩?lái)進(jìn)行流程的控制和優(yōu)化，讓所有儀器緊密配合，有條不紊地在最短時(shí)間內(nèi)完成最多的實(shí)驗(yàn)。那么它的運(yùn)行邏輯是什么？

實(shí)驗(yàn)調(diào)度，也就是在一定的約束條件下，對(duì)需要完成的任務(wù)，以及完成任務(wù)所需的資源進(jìn)行分配與次序安排。無(wú)論是簡(jiǎn)單的日程排布，還是復(fù)雜的項(xiàng)目管理，小到計(jì)算機(jī)的進(jìn)程調(diào)度，大到機(jī)場(chǎng)的航班調(diào)度，都涉及到任務(wù)與資源的統(tǒng)籌安排，也就都需要“調(diào)度”。

實(shí)驗(yàn)室智能化管理系統(tǒng)LIMS，在物理形態(tài)上是針對(duì)多種儀器設(shè)備的自動(dòng)化整合。獨(dú)立的儀器設(shè)備實(shí)現(xiàn)了單個(gè)實(shí)驗(yàn)步驟的智能化，而通過(guò)機(jī)械臂搬運(yùn)，樣本可以在儀器設(shè)備之間自動(dòng)化流轉(zhuǎn)，則實(shí)現(xiàn)了整個(gè)實(shí)驗(yàn)流程的自動(dòng)化。

實(shí)驗(yàn)室智能化中，對(duì)樣本的操作，例如移液（pipetting）、溫育（incubation）等，即為「調(diào)度」需要完成的“任務(wù)”，而這些操作所占用的儀器設(shè)備，則為「調(diào)度」完成任務(wù)所需的“資源”。

傳統(tǒng)工業(yè)自動(dòng)化中，為了追求較高的生產(chǎn)效率，產(chǎn)線的作業(yè)流程通常是反復(fù)優(yōu)化后的固定流程。而對(duì)于生命科學(xué)實(shí)驗(yàn)室而言，其自動(dòng)化系統(tǒng)需要進(jìn)行多種多樣的實(shí)驗(yàn)，作業(yè)流程通常是用戶配置的可變流程。因此，工業(yè)自動(dòng)化通常是“剛性”產(chǎn)線，而實(shí)驗(yàn)室智能化則相當(dāng)于“柔性”產(chǎn)線。

實(shí)驗(yàn)室智能化管理系統(tǒng)，雖然形態(tài)上是設(shè)備集成，但本質(zhì)上更像一種多層級(jí)的復(fù)雜設(shè)備。在這一復(fù)雜設(shè)備中，被集成的儀器設(shè)備是下層的執(zhí)行單元，它們負(fù)責(zé)執(zhí)行具體的實(shí)驗(yàn)操作；而這些執(zhí)行單元如何有效的協(xié)同工作，則由更上層的控制器統(tǒng)籌調(diào)度。

目前，實(shí)驗(yàn)室智能化解決方案的提供圖形化拖拽的方法，用于實(shí)驗(yàn)流程的定義，用戶可以靈活方便的對(duì)實(shí)驗(yàn)流程進(jìn)行修改。

控制器提供的圖形化拖拽方法，相當(dāng)于一種特殊的編程語(yǔ)言，用戶藉此語(yǔ)言可以對(duì)實(shí)驗(yàn)流程進(jìn)行“柔性”定義。

只有上層的控制器具備高效可靠的調(diào)度能力，整個(gè)智能化系統(tǒng)才能靈活應(yīng)對(duì)實(shí)驗(yàn)流程的“柔性”。

實(shí)驗(yàn)室智能化的目的在于提高工作效率，實(shí)驗(yàn)室智能化的關(guān)鍵則在于實(shí)現(xiàn)“高通量”。

在單通量的實(shí)驗(yàn)中，一般很少涉及資源沖突的問(wèn)題，而在多通量的實(shí)驗(yàn)中，不同通量的不同任務(wù)常常占用同一種設(shè)備資源，在這種情況下，資源沖突就不可避免。

資源沖突如果不能合理化解，多個(gè)實(shí)驗(yàn)通量同時(shí)進(jìn)行時(shí)，甚至有可能因?yàn)榛コ舛霈F(xiàn)“鎖死”。

實(shí)驗(yàn)室智能化正是在于解決這種多通量實(shí)驗(yàn)中的資源沖突，確保每個(gè)實(shí)驗(yàn)通量都能有條不紊的進(jìn)行。

有過(guò)實(shí)驗(yàn)經(jīng)歷的人一定非常清楚，真實(shí)的實(shí)驗(yàn)過(guò)程通常不是一帆風(fēng)順的，而是會(huì)充滿許多意想不到的波折。即使實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化，這種“波折”依然可能存在。

例如，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)流程的排布時(shí)，采用的是設(shè)備預(yù)估的運(yùn)行時(shí)間，但設(shè)備實(shí)際的運(yùn)行時(shí)間與預(yù)估時(shí)間相差許多；

再如，設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)了“可恢復(fù)性錯(cuò)誤”（Recoverable Error），需要在用戶干預(yù)后繼續(xù)運(yùn)行；

又如，某個(gè)設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)了故障，無(wú)法繼續(xù)參與實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)只能在其余的設(shè)備上進(jìn)行。

實(shí)驗(yàn)室智能化管理系統(tǒng)，像是一種特殊的產(chǎn)線，與傳統(tǒng)的工業(yè)產(chǎn)線相比，它最突出的特點(diǎn)在于作業(yè)流程的多變。除了實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的“意外”情況，某些實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景下，還可能需要根據(jù)特定的條件判斷來(lái)對(duì)實(shí)驗(yàn)流程做動(dòng)態(tài)的切換。

解決實(shí)驗(yàn)室管理的問(wèn)題，必須首先考慮其特殊性，并根據(jù)其特點(diǎn)進(jìn)行建模。對(duì)問(wèn)題模型進(jìn)行合理的抽象與構(gòu)建，是解決問(wèn)題的前提與關(guān)鍵。

實(shí)驗(yàn)室管理平臺(tái)目前已自主研發(fā)出應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)室智能化軟件，能夠?qū)`活定義的復(fù)雜實(shí)驗(yàn)流程進(jìn)行調(diào)度，可有效處理資源占用沖突、流程時(shí)間約束、設(shè)備池資源分配等實(shí)驗(yàn)并行運(yùn)行的關(guān)鍵問(wèn)題，且具備動(dòng)態(tài)管理的能力，作為實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化系統(tǒng)的“中樞”，能夠高效地對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)備與試劑耗材進(jìn)行調(diào)度與管理，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)的高通量運(yùn)行。未來(lái)，自動(dòng)化技術(shù)將推動(dòng)實(shí)驗(yàn)室高效運(yùn)作，實(shí)驗(yàn)室智能化應(yīng)用更好地應(yīng)用到實(shí)驗(yàn)室管理，為檢測(cè)行業(yè)輸出更多高效、專業(yè)的自動(dòng)化解決方案。