人工智能技术在高校实验室管理中的应用研究

王清菊

[摘           要]  近年来，在我国教育事业快速发展的背景下，高校实验室管理面临更多挑战，为提升高校实验室管理水平，需要对传统的管理模式进行改变，通过人工智能技术促进高校实验室管理的创新，使高校实验室管理能够充分满足我国教学改革发展的需求。为实现这一目的，针对高校实验室运行存在的问题进行分析，探究人工智能技术在高校实验室管理中的应用，希望能为相关工作人员提供一些有效参考依据。

[关    键   词]  人工智能技术;高校;实验室管理;应用研究

[中图分类号]  G647                   [文献标志码]  A                    [文章编号]  2096-0603（2020）07-0198-02

当期我国教育改革不断深化，对技能型人才及创新性人才的需求越来越高，为满足人才培养的需求，高校对实验室建设的投入不断提高，在满足教学实践需求的同时，也给实验室管理工作带来更多问题。在进行高校实验室管理过程中，由于受到人员不足、仪器使用频率较高、实验室运行时间较长等因素的影响，难以保证实验室管理的整体效率，且容易出现各种各样的安全问题。面对这种情况，需要借助人工智能技术对高校实验室管理进行创新，促进高校实验室管理水平的提升，使其能够更好地服务于高校教育的发展，实现培养学生自主学习能力、创新能力及各方面综合能力的目标。

一、高校实验室运行存在的问题分析

（一）实验室的开放时间固定

在以往高校实验室管理过程中，实验室开放的时间都是固定的，需要用有限的时间完成教学实践，这就使得学生的学习时间比较紧张，难以保证学习质量。目前教学实践逐渐向多元化发展，教学模式也不断创新，使得教学实践的时间、形式和内容更加灵活，但是在进行实验室开放时间固定的情况下，难以保证实验的进度及整体效果，无法实现对实验仪器的高效利用[1]。

（二）不规范的设备操作带来较多维修成本

根据以往高校实验室的使用情况来看，部分学生存在操作不规范的情况，导致仪器设备受损问题频繁出现，给学校带来较大的损失。同时，在仪器设备损坏次数增多的情况下，也增加了仪器设备的维修难度，使得实验进度受到较大影响。造成设备操作不规范的主要原因就是仪器使用环境较差、学生未能经过专门的培训等等，这些都是实验室管理中要充分考虑到的问题。

（三）缺乏实验过程的监督管理及评价

在进行高校实验室管理工作时，需要对实验室的教学情况进行充分了解，便于对其进行合理评价，为高校实验室管理的改进提供更多依据。同时，需要对实验室运行情况及设备使用情况进行动态监控。在智能管理系统未能建好的情况下，常常出现补记录、补台账等不良现象，无法做出有效评价，给高校实验室管理带来一定挑战。

（四）实验室运行中的安全隐患较多

当前高校对实验室管理的投入不断增加，对安全设备的使用更加重视，但是在管理人员疏忽、仪器设备使用频率过高、学生人数不断增加的情况下，很容易出现各种各样的安全事故，比如压力容器、药品试剂及电力方面的操作问题造成的爆炸事故等，严重威胁实验室现场人员的生命安全[2]。而人工智能技术能够更好地进行实验室安全管理，使实验室运行中的安全隐患得到及时有效的解决。

二、人工智能技术及其应用分析

（一）技术方向

作为一种现代化的科学技术，人工智能在我国各个行业领域中得到了广泛应用，这一技术包括计算机视觉、语音识别、自然语音处理、机器学习等多个部分。就当前人工智能专业的发展情况来看，计算机视觉、语音识别、自然语言处理及机器学习是当前相关人员比较关注的技术方向，提高对人工智能技术的认识，有利于更好地运用这一技术，为我国人民提供更好的技术服务[3]。

（二）应用领域

1.计算机视觉

作为人工智能技术的重要部分，计算机视觉具有视频识别和图像识别两个部分，其涉及的技术被广泛应用到教育、政府、医疗、电力、边检、公安、军队、司法、金融等各个行业，且取得了较好的应用效果。同时，这一技术的主要场景包括文字识别、图片识别、人脸识别、视频监控、图像与视频编辑、医学影像诊断、工业视觉检测、三维图像视觉及智能驾驶等等。

2.语音识别

作为人工智能技术的重要部分，语音识别的主要作用就是对人类语音中含有的内容进行转换，使其能够成为字符序列、二进制编码等计算机可识别的输入。在语音识别技术的应用过程中，包括听写数据的记录、智能家居产品的控制、语音检索文档及语音导航等等。对于语音识别技术的应用，还可以与语音合成、机器翻译等技术相结合，使其能够成为一个更加复杂且实用性较高的应用，比如常见的语音翻译等等[4]。

3.自然语音处理

通过这一技术能够对自然语音的音、形和义等信息进行有效的处理和分析。通过自然语言的生成和理解能够进行人机之间的有效交流，是当前人工智能领域及其他相关领域比较关注的一个课题。一般在自然语音处理过程中，主要表现为语音识别、语音合成、信息抽取、文本校對、文本分类、文本摘要、机器翻译等几种形式，能够帮助计算机对自然语音进行理解。同时，自然语音生成及自然语言理解是这一技术的主要流程，其应用场景包括了社交媒体、情感分析、信息检索、自动回答、机器翻译等等。

4.机器学习

机器学习是人工智能技术的一大特点，能够根据使用需求进行自主学习，使人工智能技术的功能、作用得以充分发挥。同时，机器学习涉及计算机、线性代数、神经科学等多个学科，对技术人员的能力素质有着较高的要求。目前机器学习的应用场景包括模式识别、商品图片分类、广告点击行为预测、周期性数据预测、垃圾邮件过滤、大数据分析等等，在各个行业中体现出较高的应用价值。

三、人工智能技术在高校实验室管理中的应用策略分析

（一）构建智能化的实验室管理控制系统

为促进高校实验室管理的有效进行，使实验室能够实现不间断运行，需要安装感应式的身份识别系统。在传统的高校实验室建设中，普遍都是以读卡式的门禁系统进行身份识别，其中包括门禁控制器、感应卡、读卡器、电脑管理软件、通讯转换器、电锁、开门按钮、电源、消防联动、报警扩展等等，能够利用“一卡通”进行身份验证，经过验证后才可以进入实验室。然而在科技时代的背景下，人脸识别技术被广泛应用到各个行业领域，通过这一技术来取代传统的门禁系统，能够更加快速、准确地进行身份识别，避免因校园卡损坏、丢失等问题造成无法进入实验室等问题。同时，与传统技术相比，感应式的身份识别系统具有较高的适用性，在大型仪器中也有着较好的应用效果，可以与仪器设备联动，借助电脑管理软件对使用者的仪器使用情况进行记录，为实验室提供可靠的参考依据。

（二）构建智能化的实验室管理软件系统

通过人工智能技术构建实验室管理软件系统，能够有效提高实验室管理的效率，为使用者提供更好的服务[5]。首先，可以利用人工智能技术来构建实验室资源管理软件系统，便于对实验室资源进行高效利用。具体来讲，实验室资源管理的内容包括管理人员的基本信息、教学实验及承担项目信息、实验室仪器分类及相关档案信息、易耗品及药品存储及消耗信息等等。其次，可以利用人工智能技术构建功能完善的实验室开放预约系统，方便使用者提前进行预约，实现对实验室的高效利用。对于实验室开放预约系统的构建，其中包括使用者的基本信息、使用时间、设备使用资格、操作培训、管理员的审批权、实验室使用的预约取消通知等等。在经过实验室管理者的审批之后，才能够使用实验室及相关仪器设备。

（三）构建示范中心资源共享平台

随着高校教育事业的发展，实验室教学资源不断积累，对这些资源进行充分利用，能够有效提高学生的学习效率及学习质量。但是就实际情况来看，许多学校的实验教学资源存在利用率较低的情况，这主要就是因为缺乏可靠的资源共享平台。通过人工智能技术构建完善的示范中心资源共享平台，可以提高相关教学资源的利用率，使学生能够在不同的实验室进行学习，在提高学生实践能力的同时，促进不同学生之间的相互沟通、相互学习，使学生的学习效率及学习质量得以有效提升。对于示范中心资源共享平台的建设，其中的主要资源包括师资队伍、仪器设备、管理制度及教学方法等等。通过对不同学院、不同中心的资源进行整合，使资源共享平台的构建得以顺利实现。在资源共享平台的运行中，借助示范中心管理、示范中心开放、实践教学、仪器设备等几个模块进行资源管理，合理设置实验室管理软件系统及实验室管理控制系统的权限，实现对实验教学资源的有效整合，进而为学生提供丰富的学习资源[6]。

四、结语

综上所述，当前我国高校实验室管理逐渐暴露出一些不足，仅仅依靠传统的管理模式很难满足教学发展的要求，这就需要充分利用人工智能技术，实现对高校实验室管理的有效创新，从而促进高校实验室管理工作的有效进行，为教学实践的开展奠定有利基础。具体来讲，可以利用人工智能技术来构建实验室管理控制系统、实验室管理软件系统及示范中心资源共享平台，将人工智能技术的优势充分发挥出来，从而提高实验室及相关仪器设备的使用效率，為学校培养创新型人才提供更加有利的环境。

参考文献：

[1]侯良衡.人工智能及其应用[J].通讯世界，2019，26（12）：8-9.

[2]顾明远.人工智能时代的教育挑战[J].创新人才教育，2019（4）：5.

[3]朱燕祥，王勇军.人工智能技术在高校实验室管理中的应用[J].教育教学论坛，2019（50）：7-8.

[4]夏晨，张然，刘承君.人工智能技术在高校信息化服务中的应用[J].电子技术与软件工程，2019（23）：247-248.

[5]杨念，陈聪.浅谈高校人工智能实验室建设的研究[J].电子制作，2019（18）：67-68.

[6]马宪敏，苍圣.人工智能技术在高校实验室管理系统中的应用研究[J].中国新通信，2019，21（6）：107.

◎编辑 司 楠