現(xiàn)代信息技術(shù)助力大精儀器實(shí)現(xiàn)全面透明開放的可控化高效管理

摘 要 現(xiàn)代信息技術(shù)助力大精儀器管理，與大精儀器管理相關(guān)聯(lián)的各環(huán)節(jié)（包括國家主管部門、學(xué)校職能部門、儀器管理人員及用戶等）均能第一時(shí)間獲取大精儀器管理的相關(guān)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，每個(gè)環(huán)節(jié)都成為監(jiān)督和被監(jiān)督的對象，從而激發(fā)每個(gè)環(huán)節(jié)的最大潛能，實(shí)現(xiàn)大精儀器高度公開、高度透明、高度可控有序及高效管理?；谝痪€儀器管理人員視角，探索信息技術(shù)（包括有線監(jiān)控模塊、掃碼控、人臉識別/視頻監(jiān)控等）助力大精儀器實(shí)現(xiàn)全面透明開放的可控化管理。

關(guān)鍵詞 信息技術(shù)；大精儀器；大精儀器管理；綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)室；有線監(jiān)控模塊；掃碼控；人臉識別/視頻監(jiān)控

中圖分類號：G657 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

文章編號：1671-489X（2024）16-0034-05

0 引言

隨著社會的飛速發(fā)展，我國研究與試驗(yàn)發(fā)展（R&D）經(jīng)費(fèi)投入繼續(xù)保持較快增長，投入強(qiáng)度持續(xù)提升。《2022年全國科技經(jīng)費(fèi)投入統(tǒng)計(jì)公報(bào)》顯示，2022年，全國共投入研究與試驗(yàn)發(fā)展（R&D）經(jīng)費(fèi)30 782.9億元，其中分活動主體看，高等學(xué)校經(jīng)費(fèi)2 412.4億元[1]。在高等學(xué)校歷年的科研經(jīng)費(fèi)支出中，很大一部分用于購置大型精密貴重儀器設(shè)備（簡稱大精儀器）[2]。大精儀器技術(shù)含量高、價(jià)格昂貴、生產(chǎn)廠家壟斷性強(qiáng)、場地要求苛刻、維修維護(hù)費(fèi)用高，如何管理好、利用好、開發(fā)好這些大精儀器便成為高校管理工作的重中之重。

當(dāng)今世界正在向信息化時(shí)代邁進(jìn)，現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展極其迅速，正在深刻改變?nèi)藗兊纳?、學(xué)習(xí)和工作方式[3]。高等院校的大精儀器作為科教強(qiáng)國的物質(zhì)基礎(chǔ)和技術(shù)支撐，也是國家和社會的公共資源，在信息化時(shí)代更應(yīng)走在信息化革命的前列，借助現(xiàn)代信息技術(shù)，實(shí)現(xiàn)大精儀器的全方位開放共享，保證社會各個(gè)領(lǐng)域都能在第一時(shí)間快速便捷地得到樣品測試和技術(shù)共享服務(wù)。與此同時(shí)，現(xiàn)代信息技術(shù)應(yīng)用于大精儀器管理，可以促使儀器管理高度公開和透明化，真正實(shí)現(xiàn)大精儀器向社會各個(gè)領(lǐng)域的全方位開放。

有關(guān)現(xiàn)代信息技術(shù)應(yīng)用于大精儀器管理的文獻(xiàn)不多，相關(guān)文獻(xiàn)集中在現(xiàn)代信息技術(shù)應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)室管理或大精儀器管理的功能介紹或影響[4-7]，如李亞南等[8]介紹了河北農(nóng)業(yè)大學(xué)通過建立網(wǎng)絡(luò)信息平臺，明顯提高了大精儀器使用率和開放共享率。有關(guān)利用現(xiàn)代信息技術(shù)助力監(jiān)督、協(xié)調(diào)、優(yōu)化大精儀器資源，實(shí)現(xiàn)大精儀器公開、透明、可控有序、高效管理的文獻(xiàn)很少。筆者基于一線儀器管理人員視角，對大精儀器管理模式的歷史變革、現(xiàn)代信息技術(shù)應(yīng)用于大精儀器管理后大精儀器管理模式出現(xiàn)的變化以及如何讓一線儀器管理人員加以全面推廣等進(jìn)行詳細(xì)論述。

1 傳統(tǒng)的記賬式大精儀器管理模式

在現(xiàn)代信息技術(shù)引入之前，大精儀器的管理一直采用記賬式管理模式，手動錄入每臺儀器的使用記錄及其維修維護(hù)記錄等，同儀器一并保存直至儀器報(bào)廢。這種記賬式的管理模式原始簡單，存在諸多弊?。?/p>

1）手動錄入臺賬，可能出現(xiàn)漏記錄、錯(cuò)記錄、多記錄等情況；

2）臺賬保存不當(dāng)易損壞和丟失；

3）除儀器管理人員外，職能部門和用戶等較難獲取儀器的實(shí)時(shí)使用狀態(tài)，直接影響大精儀器的開放和共享程度；

4）用戶只能通過電話或者熟人介紹，才能獲取相關(guān)儀器信息，嚴(yán)重影響大精儀器的開放率和共享率，甚至部分儀器因?yàn)闊o人知曉而一直擱置到報(bào)廢。

現(xiàn)代信息技術(shù)應(yīng)用于大精儀器管理必將帶來顛覆性的改變，只要職能部門的政策恰當(dāng)，儀器管理人員精準(zhǔn)實(shí)施，涉及大精儀器管理的相關(guān)環(huán)節(jié)均能從現(xiàn)代信息技術(shù)的應(yīng)用中獲得相應(yīng)的技術(shù)福利。

2 現(xiàn)代信息技術(shù)用于大精儀器管理的發(fā)展歷程

進(jìn)入21世紀(jì)以來，現(xiàn)代信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，帶來大精儀器管理的全面技術(shù)革新?，F(xiàn)代信息技術(shù)應(yīng)用于大精儀器管理的模式主要包括有線監(jiān)控模塊下的單項(xiàng)管理模式、掃描二維碼控制（簡稱掃碼控）[9]下的可控管理模式、人臉識別[10]/視頻監(jiān)控下的可控有序管理模式。

2.1 有線監(jiān)控模塊下大精儀器的單向管理模式

有線監(jiān)控模塊基于有線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，通過在連接大精儀器的電腦上加裝監(jiān)控模塊，學(xué)校職能部門或儀器管理人員即可通過有線網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)遠(yuǎn)端監(jiān)控大精儀器的使用情況，用戶可以通過學(xué)校職能部門相應(yīng)網(wǎng)站查詢儀器相關(guān)信息及其實(shí)時(shí)使用狀態(tài)。此種方式完全改變了傳統(tǒng)臺賬式的大精儀器管理模式，涉及大精儀器管理和使用的相關(guān)人員均能獲取儀器的實(shí)時(shí)信息，有利于儀器的管理，儀器的使用率和共享率都顯著提高[8]。然而，有線監(jiān)控模塊也存在一定的缺點(diǎn)：

1）很多連接大精儀器的電腦現(xiàn)存的網(wǎng)口已用于控制儀器及從儀器獲取數(shù)據(jù)，沒有多余的網(wǎng)口，或者由于儀器軟件的兼容性不適合安裝有線控制模塊，從而較難實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)端控制；

2）通過有線網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)端控制，若網(wǎng)絡(luò)不通或信號不好，便無法有效控制；

3）有線監(jiān)控模塊只能監(jiān)控電腦，無法對操作者進(jìn)行監(jiān)控，仍需手動進(jìn)行臺賬登記。

這種模式不但沒有減輕大精儀器管理人員的負(fù)擔(dān)，反而因信息公開透明、用戶量增加而增加了大精儀器管理人員的負(fù)擔(dān)。十余年前，不少高等院校開始推廣在大精儀器上安裝有線監(jiān)控模塊，但據(jù)悉安裝有線監(jiān)控模塊的儀器少之又少，這同大精儀器管理人員擔(dān)心安裝該模塊會增加工作量有直接關(guān)系，導(dǎo)致有線監(jiān)控模塊推廣到大精儀器管理上遇到了阻礙。

2.2 掃碼控下大精儀器的可控管理模式

掃碼控即掃描二維碼控制。掃碼控采用控制電腦電源的方式實(shí)現(xiàn)大精儀器的管理，通過手機(jī)App自動識別二維碼，在驗(yàn)證儀器管理或使用人員的身份信息后，有使用權(quán)限的用戶通過藍(lán)牙打開電源控制器使用儀器。同有線模塊控制相比，掃碼控借助手機(jī)的4G/5G無線網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)監(jiān)控用戶和控制連接儀器的電腦雙保險(xiǎn)模式，使用儀器的用戶必須通過身份驗(yàn)證方可操作儀器，方便儀器管理人員授權(quán)給有資格的用戶，沒有資格的用戶無法上機(jī)操作。與此同時(shí)，已獲得授權(quán)的用戶通過掃碼控上機(jī)操作儀器，用戶信息及上下機(jī)時(shí)間均被遠(yuǎn)端控制服務(wù)器全程監(jiān)控，用戶在使用儀器時(shí)更加謹(jǐn)慎，出現(xiàn)錯(cuò)誤會及時(shí)告知大精儀器管理人員，從而大大降低了誤操作的概率。

基于掃碼控給大精儀器管理帶來的好處和便捷，儀器管理人員非常認(rèn)同并愿意推廣，但掃碼控也存在不足之處：

1）掃碼控是控制電腦電源，如果使用者更換電腦電源，便可以跳過掃碼控實(shí)現(xiàn)上機(jī)操作；

2）掃碼控是輸入身份信息，未授權(quán)的用戶可借用已授權(quán)用戶的身份信息上機(jī)操作儀器，雖然未授權(quán)用戶出現(xiàn)誤操作導(dǎo)致儀器損壞后能追蹤到已授權(quán)用戶的責(zé)任，但儀器停機(jī)檢修會降低儀器的使用率，因無法及時(shí)測試而給相關(guān)用戶造成工作的暫停，將會嚴(yán)重影響學(xué)校教學(xué)科研的進(jìn)程。

2.3 人臉識別/視頻監(jiān)控下大精儀器的可控有序管理模式

人臉識別控制通過安裝具有人臉識別功能的門禁，門禁通過有線或4G/5G網(wǎng)絡(luò)將信息傳給學(xué)校遠(yuǎn)端服務(wù)器，只有身份驗(yàn)證通過的人員方能進(jìn)入大精儀器實(shí)驗(yàn)室使用儀器；或在連接儀器的電腦上安裝人臉識別軟件，打開連接儀器的電腦，通過識別驗(yàn)證后進(jìn)行樣品測試。由此可見，人臉識別下大精儀器的管理模式成功彌補(bǔ)了掃碼控存在的不足，大精儀器使用人員需完全符合身份方可使用儀器，結(jié)合視頻監(jiān)控實(shí)時(shí)掌握操作人員使用儀器情況，可精準(zhǔn)全面控制大精儀器。同時(shí)，人臉識別系統(tǒng)除了完全監(jiān)控儀器的使用記錄，也極大地約束和規(guī)范了儀器使用人員在大精儀器室的一切行為，大精儀器管理人員可以精準(zhǔn)追蹤儀器的使用印記，人臉識別/視頻監(jiān)控實(shí)現(xiàn)了大精儀器的可控有序管理。

3 現(xiàn)代信息技術(shù)助力大精儀器實(shí)現(xiàn)全面透明

開放的可控化高效管理

隨著現(xiàn)代信息技術(shù)應(yīng)用于大精儀器管理的大力推廣，給大精儀器管理的各個(gè)環(huán)節(jié)均帶來便利，包括分管大精儀器的國家各級主管部門、學(xué)校職能部門、大精儀器管理人員、用戶等。對于面向校內(nèi)外廣大師生完全開放的大精儀器實(shí)驗(yàn)室，儀器使用人員必須完全掌握儀器的操作流程且取得大精儀器管理人員的授權(quán)后方可上機(jī)操作，這讓大精儀器的管理從混亂變得有序，從管理困難到可控管理，從低效煩瑣到高效簡單，使儀器使用率和共享率得以不斷提高。

依托華東師范大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院的上海市綠色化學(xué)與化工過程綠色化重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（簡稱綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)室）成立于2003年，經(jīng)歷了整個(gè)現(xiàn)代信息技術(shù)助力大精儀器管理的全過程，學(xué)校職能部門推出的每一項(xiàng)新的有助于大精儀器管理的信息技術(shù)，綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)室均非常積極配合和使用，因此取得非常明顯的成效。

圖1是綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)室大精儀器及其管理人員統(tǒng)計(jì)圖，可以看出，近20年來，綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)室大精儀器管理人員僅從3人增至5人，但大精儀器的臺數(shù)以及大精儀器的金額均成倍增長。其中，人均管理大精儀器的臺數(shù)從2001年的1臺增至2011年的4臺，2021年增至7臺；人均管理大精儀器的金額從2001年的80萬元增至2021年的1 310萬元。在儀器臺數(shù)和金額均快速增長的情況下，綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)室在大精儀器管理上仍然井井有條，這除了綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)室大精儀器管理人員踏實(shí)肯干外，更多歸功于現(xiàn)代信息技術(shù)助力。

綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)室的所有大精儀器均面向校內(nèi)外師生開放，所有用戶均能上機(jī)自助操作測試，早期傳統(tǒng)儀器管理模式下，大精儀器管理人員需要現(xiàn)場陪同每一位用戶操作使用儀器。如前所述，有線監(jiān)控模塊并未對大精儀器的管理提供明顯的便利，僅有助于學(xué)校職能部門的數(shù)據(jù)監(jiān)控，以及方便校內(nèi)外師生預(yù)約和使用儀器。掃碼控的出現(xiàn)給大精儀器管理人員帶來非常大的便捷，可以讓大精儀器管理人員不須一對一現(xiàn)場陪同，只需集中培訓(xùn)用戶，將權(quán)限授權(quán)給取得使用資格的用戶，然后用戶通過掃碼控登錄使用儀器。這就使得大精儀器管理人員的工作量大幅度下降，從而可以接管更多臺大精儀器。現(xiàn)在每位大精儀器管理人員雖然管理7臺儀器，但工作量并沒有明顯增加。

大精儀器實(shí)驗(yàn)室安裝人臉識別/視頻監(jiān)控后，大精儀器管理人員的工作量進(jìn)一步減輕，因?yàn)槿四樧R別把閑雜無關(guān)人員全部拒之門外，視頻監(jiān)控可以幫助記錄大精儀器操作人員每一步操作，這也無形中規(guī)范了大精儀器使用人員的使用行為。

與此同時(shí)，學(xué)校職能部門、大精儀器管理人員以及師生用戶通過遠(yuǎn)端服務(wù)器?？蓪?shí)時(shí)知曉儀器的使用狀況。職能部門通過大數(shù)據(jù)篩選，對于大精儀器的使用率和共享率給出準(zhǔn)確判斷，對于學(xué)校從宏觀層面制定后續(xù)購置大精儀器的計(jì)劃起到至關(guān)重要的作用，也可用于考核大精儀器管理人員，作為篩選優(yōu)秀的管理人員的依據(jù)之一。大精儀器管理人員通過大數(shù)據(jù)可實(shí)時(shí)掌握儀器的動態(tài)，包括精準(zhǔn)知曉儀器使用狀態(tài)、使用人員的信息及其出錯(cuò)情況等，實(shí)現(xiàn)高效的可控化管理。同時(shí)，這樣也便于儀器每天24小時(shí)全方位開放，儀器管理人員不需要隨時(shí)隨地在現(xiàn)場陪同。用戶被授權(quán)后，只要儀器空閑，任何時(shí)間均可預(yù)約使用儀器，極大地提高了儀器的使用率和共享率。

圖2是華東師范大學(xué)2020年3月—2021年1月大精儀器機(jī)時(shí)數(shù)統(tǒng)計(jì)圖。學(xué)校2020年下半年開始試行推廣掃碼控、人臉識別/視頻監(jiān)控等現(xiàn)代信息技術(shù)用于管理大精儀器，從圖中數(shù)據(jù)可以看出，2020年9月起，學(xué)校的使用機(jī)時(shí)數(shù)大幅增長，2021年1月的使用機(jī)時(shí)數(shù)約為2020年9月的三倍。這同學(xué)校全面使用掃碼控、人臉識別/視頻監(jiān)控等現(xiàn)代信息技術(shù)管理大精儀器有直接關(guān)系，調(diào)研表明，現(xiàn)代信息技術(shù)助力優(yōu)化協(xié)調(diào)大精儀器管理的各個(gè)環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)大精儀器可控化有序管理，可以實(shí)現(xiàn)大精儀器的全面公開透明開放。

圖3為現(xiàn)代信息技術(shù)助力大精儀器管理的各級關(guān)系示意圖。如前所述，現(xiàn)代信息技術(shù)助力大精儀器管理，讓大精儀器的管理呈現(xiàn)公開、透明、實(shí)時(shí)和便利的特點(diǎn)，讓參與大精儀器管理的各個(gè)環(huán)節(jié)都能獲得大精儀器管理的實(shí)時(shí)狀態(tài)、利用率和共享率。國家各級主管部門根據(jù)每臺大精儀器管理的實(shí)時(shí)狀況，從宏觀層面及時(shí)制定、調(diào)整和優(yōu)化有關(guān)大精儀器方面的政策，實(shí)現(xiàn)大精儀器的配置更合理，進(jìn)一步提高儀器的利用率和共享率，使每一臺大精儀器都能最大化發(fā)揮效能，服務(wù)社會，帶動社會的進(jìn)步和發(fā)展。學(xué)校職能部門根據(jù)每臺大精儀器管理的實(shí)時(shí)狀況，可以精準(zhǔn)協(xié)調(diào)優(yōu)化學(xué)校大精儀器資源，及時(shí)調(diào)整優(yōu)化大精儀器管理人員的崗位，并根據(jù)大精儀器的利用率和共享率來考核大精儀器管理人員，及時(shí)激勵(lì)優(yōu)秀的管理人員，充分發(fā)揮大精儀器的潛能，為整個(gè)學(xué)校乃至社會提供更優(yōu)質(zhì)的共享服務(wù)。儀器管理人員利用掃碼控、人臉識別/視頻監(jiān)控等現(xiàn)代信息技術(shù)手段，可以高效管理儀器，為用戶提供更優(yōu)質(zhì)的服務(wù)，儀器管理變得可控有序，實(shí)現(xiàn)每天24小時(shí)全方位開放共享?，F(xiàn)代信息技術(shù)助力大精儀器管理，也使用戶在準(zhǔn)確獲取大精儀器的信息方面變得更加便捷，用戶通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)查詢和預(yù)約，及時(shí)獲得大精儀器的服務(wù)。同時(shí)，用戶使用大精儀器各方面的實(shí)時(shí)情況為國家主管部門提供了大數(shù)據(jù)反饋，國家主管部門可以精準(zhǔn)管理整個(gè)社會的大精儀器資源，使大精儀器的管理更加有序、和諧、高效。

大精儀器管理的公開、透明、實(shí)時(shí)和便利等特點(diǎn)，使得大精儀器的開放程度達(dá)到前所未有的高度，管理人員必須更加積極地提供共享服務(wù)，國家各級主管部門必須及時(shí)整合大數(shù)據(jù)和反饋大精儀器相關(guān)信息給各級子部門，學(xué)校職能部門必須實(shí)時(shí)協(xié)調(diào)優(yōu)化大精儀器及其人力資源，用戶必須及時(shí)預(yù)約可提供服務(wù)的儀器，快速完成課題組安排的科研任務(wù)。現(xiàn)代信息技術(shù)助力大精儀器管理讓每個(gè)環(huán)節(jié)都成為監(jiān)督和被監(jiān)督的對象，從而激發(fā)每個(gè)環(huán)節(jié)的最大潛能，實(shí)現(xiàn)大精儀器可控有序高效的全面開放。

4 結(jié)束語

現(xiàn)代信息技術(shù)應(yīng)用于大精儀器管理，給國家主管部門、學(xué)校職能部門、管理人員和用戶均帶來前所未有的便捷，儀器的使用率和共享率大幅度提高，儀器管理的可控化程度加強(qiáng)，并顯著降低了大精儀器管理人員的工作量?，F(xiàn)代信息技術(shù)應(yīng)用于大精儀器的管理激發(fā)了每個(gè)環(huán)節(jié)的潛能，促使高等院校優(yōu)化配置大精儀器資源，加速大精儀器的全面開放以保證用戶更公平高效地利用大精儀器資源。在大精儀器管理中，應(yīng)盡快全面推廣使用現(xiàn)代信息技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)大精儀器全面透明開放的可控化高效管理。

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作者簡介：薛青松，博士，高級工程師。