數字化實(shí)驗室主要通過(guò)實(shí)驗室數據的數字化、儀器設備與IT系統的聯(lián)網(wǎng)來(lái)實(shí)現。實(shí)現實(shí)驗室數據的數字化是實(shí)驗室日常工作中一個(gè)嚴峻挑戰。目前已經(jīng)有許多不同類(lèi)型的電子實(shí)驗室記錄(ELNs)和實(shí)驗室信息管理系統(LIMS)可供使用，但不是所有的實(shí)驗室都使用統一的系統管理數字化文件。某些移動(dòng)輸入設備，例如，平板電腦和智能手機的發(fā)展都有利于數字化系統的應用和推廣。許多實(shí)驗室都會(huì )使用數據格式完全不同的數據，例如，Word、Excel、PDF和圖像格式的通用數據格式，也常常要用到一些特殊格式的數據。 為了能夠在更大范圍內使用這些數據，根據數據產(chǎn)生的過(guò)程來(lái)管理組織數據很有必要。圖像數據和其他格式的數據相互比較，無(wú)需把所有的圖譜并排進(jìn)行對比，只把具有可比性的譜圖文件相互比較就可以了，要利用大數據首先要解決小數據的問(wèn)題，但大多數實(shí)驗室都存在的難題是小數據太多卻難以關(guān)聯(lián)。在利用大數據的過(guò)程中，首先要制定標準，利用制定的標準可以把實(shí)驗過(guò)程中的數據輕松的匯總到一起，進(jìn)行整理分類(lèi)，實(shí)現相互比較。但迄今為止還沒(méi)有能夠將跨學(xué)科實(shí)驗室數據進(jìn)行格式的統一。二、儀器設備與IT系統的聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗設備和檢測儀器都算是實(shí)驗室的數據采集設備，它們可以記錄、生成大量數據。這些數據常常都被保存在聯(lián)網(wǎng)的計算機中，沒(méi)有聯(lián)網(wǎng)接口的話(huà)，可以保存在網(wǎng)絡(luò )驅動(dòng)器中。因不同工作組之間面臨分散式的設備配置帶來(lái)的問(wèn)題，因此限制了數據暢通無(wú)阻的傳輸，即使使用U盤(pán)也很難自動(dòng)把儀器的結果數據與實(shí)驗室報告文檔數據建立起一一對應的聯(lián)系。為了填補實(shí)驗室儀器設備與IT系統間的空白，儀器設備制造商、實(shí)驗室用品生產(chǎn)廠(chǎng)、科研機構和制藥企業(yè)合作成立了一個(gè)名為“SiLA快速集成”的國際性組織，制定了實(shí)驗室儀器設備控制的統一標準。這一標準的目的是不同生產(chǎn)廠(chǎng)家生產(chǎn)的設備有著(zhù)統一的接口，即所謂的PMS過(guò)程管理系統接口。這一PMS過(guò)程管理系統接口可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò )服務(wù)器或者經(jīng)互聯(lián)網(wǎng)的安全連接來(lái)登錄、訪(fǎng)問(wèn)。這樣一來(lái)，同一實(shí)驗室的工作者就可以在不同的計算機上通過(guò)登錄訪(fǎng)問(wèn)網(wǎng)絡(luò )，登錄的計算機可以是在同一大樓內的不同計算機，也可以是另一個(gè)地區的任一計算機，登錄后可以任意訪(fǎng)問(wèn)一臺儀器設備，進(jìn)行過(guò)程參數的輸入，同時(shí)接收設備數據。在自動(dòng)化控制環(huán)境中，還可以對整個(gè)檢測過(guò)程或文件錄入過(guò)程進(jìn)行遠程遙控或監控。
SiLA實(shí)驗室的自動(dòng)化標準中有用以集成各儀器設備的不同途徑。例如，通過(guò)與SiLA實(shí)驗室自動(dòng)化兼容的驅動(dòng)器，它能把不符合標準規定的設備通訊納入到網(wǎng)絡(luò )服務(wù)器的管理之中。SiLA接口轉換器能夠為儀器操作提供一個(gè)兼容的平臺，經(jīng)網(wǎng)絡(luò )服務(wù)器與過(guò)程管理系統建立通訊。在方案里，SILA兼容平臺通過(guò)網(wǎng)絡(luò )服務(wù)器把第三方與過(guò)程管理系統連接起來(lái)，有助于各種設備的兼容，并能把實(shí)驗室中已經(jīng)安裝的儀器設備與實(shí)驗室中的IT網(wǎng)系統連接起來(lái)。
很多成功的案例都表明可以實(shí)現實(shí)驗室各儀器設備間的連接，然而，數字化試驗記錄、實(shí)驗室管理系統LIMS之間的連接，但這種連接常常是復雜的，且成本高。在未來(lái)，或許實(shí)驗室儀器設備可以實(shí)現即開(kāi)即用的連接。把數字化實(shí)驗記錄集成到與實(shí)驗室自動(dòng)化標準SiLA兼容的過(guò)程管理系統中，正如弗勞恩霍夫研究所協(xié)會(huì )與Labfolder公司合作開(kāi)發(fā)的方案那樣，可以極大地簡(jiǎn)化大量實(shí)驗室儀器設備的常規連接。下一個(gè)必要的方案就是制定統一的連接協(xié)議標準，有了標準才能將在儀器設備上檢測的數據和填寫(xiě)的數字化實(shí)驗記錄之間建立起相互關(guān)聯(lián)。這一標準的目的是建立一個(gè)基礎平臺，并能夠最大限度地看清基礎平臺中保存的數據。當過(guò)去的數據自動(dòng)地應用在新過(guò)程優(yōu)化中時(shí)，集成、靈活的實(shí)驗室在使用過(guò)程中變得易如反掌了，這才可以說(shuō)是真正實(shí)現了大數據應用。
