10、生命科学实验室中的软件与自然用户界面发展

生命科学实验室中的软件与自然用户界面发展

实验室软件的崛起与演变

自85年前康拉德·楚泽（Konrad Zuse）开发出第一台可自由编程的计算机以来，计算机不仅成为我们生活中不可或缺的一部分，还彻底改变了我们的工作方式。在现代实验室中，运行专业软件的计算机不仅支持和实现数据处理、可视化和存储，还能控制设备、规划和执行实验，并在实验室基础设施中发挥着至关重要的作用。

计算机可用性的提升与技术创新同步进行。早期的程序存储在穿孔带上，操作需要高度的专业知识，因此用户范围非常有限。随着键盘、内容显示面板和命令行界面（CLIs）的引入，用户可以使用普通书面语言与软件进行交互，使计算机在先驱者小圈子之外也能得到应用。计算化学家在理论物理学家之后，成为实验室计算机的早期使用者。计算系统在实验室中的发展仍在继续，并且越来越重要。

近年来，随着实验室4.0和数字孪生等新技术概念的引入，微控制器和单板计算机等小型计算系统成为研究和生产环境的重要组成部分。这些廉价的现成系统是许多定制实验室自动化解决方案的基础。

随着数据量的增加和设备接口的不断改进，科学实验室对支持所有数据和工作流程相关任务的软件解决方案的需求应运而生。实验室信息管理系统（LIMS）应运而生，它作为实验室工作流程中所有数据的单一联系点。早期的LIMS解决方案依赖指定的硬件来生成自动化数据和工作流程报告，而后来的版本则利用了常见的个人计算机架构。客户端/服务器结构的实施允许软件服务的分发，实现了指定网络内多个用户和实例的协作交互。LIMS的常见功能包括样品管理、设备集成和数据交换，能够对实验进行结构化和全面的记录。这些系统可以涵盖特定标准，如GAMP和21 CFR Part 11，以满足监管要求。