聚光科技自主創(chuàng)新的水質(zhì)全自動AI實驗室，依托領(lǐng)先的自動化技術(shù)、高度集成的自動化系統(tǒng)和智能算法，成功實現(xiàn)了從樣本送達、檢測到數(shù)據(jù)分析的全流程無人化、自動化與智能化操作，顯著提升了生態(tài)環(huán)境水質(zhì)監(jiān)測效率，展現(xiàn)了新質(zhì)生產(chǎn)力在生態(tài)環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域的深度融合與應(yīng)用。
無論是杭州亞運會期間的水質(zhì)監(jiān)測保障，蘇州金雞湖的日常水樣檢測，還是云南撫仙湖的全自動實驗室水樣分析，聚光科技的創(chuàng)新科技始終在水質(zhì)守護的最前線發(fā)揮著不可或缺的作用。
這一切的背后，離不開聚光科技軟件開發(fā)團隊的智慧與不懈努力。正是他們通過不斷優(yōu)化的代碼與創(chuàng)新的算法，搭建了邁向智能化未來的橋梁。
今天是“1024程序員節(jié)”，@所有程序員們，節(jié)日快樂！我們特別邀請聚光科技環(huán)科事業(yè)部軟件中心的陳工，從軟件開發(fā)的角度，分享水質(zhì)全自動AI實驗室的核心技術(shù)，以及團隊背后的動人故事。
01智能驅(qū)動水質(zhì)監(jiān)測揭秘全自動AI實驗室的高效運作
水質(zhì)全自動AI實驗室是如何運作的呢？
陳工解釋道，實驗室的每臺儀器都配有獨立顯示屏，并通過流水線軌道緊密連接。樣品被精確分配到各個樣品杯，沿著軌道自動傳送到相應(yīng)的儀器進行分析。而這一切的核心，是由后臺軟件系統(tǒng)精密控制，實現(xiàn)全流程的自動化、智能化和無縫銜接。
儀器采集數(shù)據(jù)后，分析結(jié)果會立即傳送至中央軟件系統(tǒng)，系統(tǒng)對數(shù)據(jù)進行匯總處理，并實時顯示在實驗室中央的大屏上。大屏清晰展示了各個采樣點的水質(zhì)狀況，便于快速掌握全局。
與傳統(tǒng)水質(zhì)分析實驗室相比，水質(zhì)全自動AI實驗室通過自動化儀器和軟件系統(tǒng)實現(xiàn)了樣品的送樣、傳輸、檢測、分析，極大減少了人工干預(yù)，確保了整個分析過程的高效性和一致性。在檢測量大、檢測項多、出具檢測報告時間緊迫的情況下，實驗室依然能夠快速、高效地發(fā)出水質(zhì)風(fēng)險預(yù)警，極大提升了應(yīng)對效率和響應(yīng)能力。
“水質(zhì)全自動AI實驗室基于國家采測分離‘9+X’項目，成功集成了多種水質(zhì)監(jiān)測技術(shù)，結(jié)合ICP-MS、全自動流動注射、全自動離子色譜等創(chuàng)新儀器，實現(xiàn)了水體中高錳酸鹽指數(shù)、氨氮、總磷、總氮、COD等多項關(guān)鍵指標的全流程自動化監(jiān)測，為全面評估水質(zhì)提供了可靠的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。”陳工介紹道。
“當(dāng)樣本數(shù)量達到一定規(guī)模時，系統(tǒng)通過智能算法對海量監(jiān)測數(shù)據(jù)進行清洗、整理和分析，能夠迅速發(fā)現(xiàn)水質(zhì)變化趨勢，并進行預(yù)測和預(yù)警，助力相關(guān)部門及時作出科學(xué)決策。”
02破解技術(shù)難題軟件開發(fā)團隊實現(xiàn)全面智能化調(diào)度
當(dāng)談到軟件開發(fā)團隊面臨的最大挑戰(zhàn)時，陳工指出，最大的難題在于深入理解實驗室儀器及其復(fù)雜的操作模式。她解釋道，實驗室里儀器種類繁多，且操作流程各有不同。有些儀器能夠同時處理多個樣品，而有些則需要逐一分析，甚至樣品容器的形態(tài)和分析時間也各不相同。
程序員不僅需要掌握每臺儀器的使用方法，還要將這些不同的操作流程標準化，以便有效整合到自動化平臺中，同時優(yōu)化流程以提升系統(tǒng)效率。例如，一臺儀器可能需要一小時完成分析，而另一臺僅需幾分鐘。如何通過智能調(diào)度最大化流水線效率，成為了關(guān)鍵問題。
為了解決這些問題，軟件設(shè)計不僅需要考慮業(yè)務(wù)邏輯，還必須在系統(tǒng)架構(gòu)和硬件控制上實現(xiàn)全局性與系統(tǒng)性的智能調(diào)度。具體來說，全局性通過分布式架構(gòu)設(shè)計，確保系統(tǒng)在多節(jié)點和多模塊環(huán)境下的協(xié)同工作；系統(tǒng)性則通過采用微服務(wù)架構(gòu)，使各模塊解耦合，實現(xiàn)靈活擴展和高效維護。在算法層面，通過動態(tài)規(guī)劃和優(yōu)先級調(diào)度算法優(yōu)化調(diào)度，實現(xiàn)資源的最優(yōu)配置。通過這些技術(shù)手段，系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)全面智能化調(diào)度，確保業(yè)務(wù)邏輯、硬件控制和系統(tǒng)架構(gòu)的有機結(jié)合，提升整體性能和可靠性。
03從“關(guān)燈實驗室”到“機器視覺”推動智能化環(huán)境監(jiān)測新突破
隨著實驗室自動化的深入，陳工團隊還開發(fā)了“關(guān)燈實驗室”系統(tǒng)，專門用于處理一些特殊樣本，例如毒品類的血液分析。近期，團隊在杭州公安部門進行了成功演示，展示了這一技術(shù)的應(yīng)用潛力。
此外，團隊還引入了“機器視覺”技術(shù)，通過攝像頭進行圖像識別和計算，賦予機器人類似“眼睛”的能力，使其能夠自主定位目標。例如，在樣品處理過程中，機器人需將試管精準放置到特定位置，操作精度達到毫米級。這一技術(shù)為環(huán)境監(jiān)測帶來了全新的高精度解決方案。
04積極擁抱AI技術(shù)引領(lǐng)高端科學(xué)儀器智能化變革
AI的快速發(fā)展正深刻改變著工作和生活。陳工指出，在編程和算法優(yōu)化方面，AI為開發(fā)人員提供了強大的輔助工具，能夠快速篩選出最優(yōu)算法。這類AI工具的應(yīng)用不僅提升了工作效率，還使程序員能夠?qū)⒕性诟邉?chuàng)造性的工作上。
“我們期待AI技術(shù)能進一步融入實驗室解決方案，推動整個系統(tǒng)實現(xiàn)更高水平的智能化發(fā)展，使監(jiān)測技術(shù)邁向新高度。”
聚光科技始終堅持自主創(chuàng)新，聚焦主業(yè)、打造精品，走在科技創(chuàng)新的最前沿。公司積極應(yīng)用AI、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)（IoT）、云計算、5G等前沿技術(shù)，持續(xù)推出滿足客戶需求的高質(zhì)量產(chǎn)品與解決方案，大力發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力，推動產(chǎn)業(yè)向高端化、綠色化和智能化發(fā)展，加快實現(xiàn)關(guān)鍵核心技術(shù)的自主可控和國產(chǎn)替代，為我國實現(xiàn)高水平科技自立自強、建設(shè)科技強國貢獻更大力量。
