黑燈實驗室，點亮石化未來

文/王海坤

目前，傳統石化實驗室存在通檢流程繁瑣、效率有待提升、人員替代問題、降本、安全性亟待提高、高質量數據產出較少等一系列痛點……AI驅動的黑燈實驗室，應運而生。

AI驅動的黑燈實驗室，是通過集成機器學習AI算法管理平臺、協作式機器人及自動化設備，實現實驗全流程無人化操作與閉環控制。該系統可自主完成樣品處理、儀器控制、數據分析和報告生成等任務，特別適用于高重復性、高危險性或特殊環境需求的實驗場景，且支持24小時無人值守運行。

當前，中國正加快培育新質生產力，科技創新引領產業深刻變革。在此進程中，AI驅動的黑燈實驗室正在成為驅動石油石化領域加強科研創新、提升運營效率、保障數據合規的核心引擎。數智化的分析測試技術不僅能顯著減少人為誤差、提升數據可靠性與可追溯性，更能借助AI等前沿技術實現深度數據挖掘與預見性維護。

近日，在新質生產力背景下，就石化領域實驗室技術迭代方向、未來實驗室是什么樣子等問題，來自能源、化工與科研領域的專家進行了一場深入的探討。

實踐與前沿探索

中國石油石化：各位領導、專家好！未來，石化領域的實驗室將演化成什么樣子，業界都很期待。特別是AI驅動的黑燈實驗室的出現，備受關注。黑燈實驗室，聽起來很炫酷，極具未來感。目前，在這方面安捷倫有哪些實踐？

葛奇：在自動化實驗室方面，安捷倫最早進行探索實踐的領域就是石化行業。三四年前，安捷倫秉承“以客戶為核心”的初衷，在中國設立了“實驗室生產力創新中心”，專門應對實驗室數智化的需求，與合作伙伴、客戶共同打造具有全球影響力的數字化、智能化實驗室集群。

石化行業的檢測實驗室具有一些特點，比如樣品類型、分析方法相對固定，重復性比較高，且24小時運營。這些特點與自動化實驗室的應用場景比較匹配。就安捷倫的視角來看，目前在石化實驗室的前沿實踐領域，中國客戶是走在前列的。

到目前為止，安捷倫交付最多的自動化實驗室是在石化行業。在新能源和新材料領域，我們幫助客戶打造了黑燈實驗室。利用機器人和設備，這個實驗室實現了24小時運行，通過AI精準的理論計算以及高效的、自動化的不斷實驗驗證，可以快速地優化新材料合成路徑和反應條件，同時可以非常快速地合成所需的新材料。

中國石油石化：面對AI驅動的黑燈實驗室已經向石化行業走來這一現實，大型石化實驗室在未來應該有哪些布局和探索？

郭媛媛：大型石化企業實驗室覆蓋從原料到產品輸出以及環保安全等多領域的分析檢測。然而，面對日常檢測的高通量需求，傳統的人員操作檢測儀器流程較長、效率滯后。如何快速、準確地完成高通量檢測任務成為亟待解決的問題。

針對石化企業在高毒性化學品檢測、勞動密集型分析等領域的檢測需求，推進自動化實驗室建設是行之有效的解決方案。通過構建自動化實驗室體系，不僅能顯著提升檢測工作效率，而且能全面優化員工作業環境并強化實驗室安全保障。具體體現在三個方面。

一是在人力成本結構優化層面，隨著黑燈實驗室模式落地，基礎性、重復性的檢測任務可由智能機器人完成，大幅減少了對人工操作的依賴；二是在作業場景友好性方面，自動化系統可將檢測人員從高毒化學品接觸、高強度體力勞動等危險場景中解放出來；三是在資源利用效率層面，該模式對提升精密儀器利用率、降低實驗室整體能耗具有顯著的效益，能為成本控制提供有效支撐。

未來，期望隨著自動化與AI技術的推進，實現實驗室數據深度應用，并逐步構建實驗室智慧管理平臺，實現對設備、環境、安全等要素的全面集成與智能調度。

標準化與高質量數據

中國石油石化：在黑燈實驗室的發展過程中，標準化問題是關鍵所在，因為標準化決定了黑燈實驗室在未來能走多遠。對此，您有何看法？

遲海鵬：確實，標準對黑燈實驗室的發展會有很大的推動力，但現在各方仍在探索之中。

就目前而言，現有的行業標準可能是黑燈實驗室發展的阻礙，不管是對于實驗過程中的認證還是合規性。因為，人的操作習慣和機器人以及AI是完全不同的。黑燈實驗室在發展過程中一定要突破很多邊界。例如，人的使用習慣和操作習慣都要被推翻，不能用人的思維來考慮機器的思維。因為，二者具有很大的區別。

中國石油石化：石化實驗室從數字化、智能化到AI驅動，高質量數據起到的作用十分關鍵。請您談談黑燈實驗室在產生高質量數據方面的情況。

遲海鵬：AI驅動的黑燈實驗室將是一個主要的發展趨勢。這種實驗室以AI為大腦做本地化進化、自學習、自凈化、自編程，然后指揮全過程無人的黑燈實驗室來完成所有的試錯性研發以及重復性檢測。同時，產生的高質量數據再去訓練AI，讓它變得更聰明，從而形成一個閉環。這種實驗室具備“三要素”：本地化AI、全自動化的實驗室和高質量數據。

黑燈實驗室最重要的產出就是高質量數據。目前，中美之間AI較量的關鍵點就在高質量數據上。也就是說，穩定、快速地產生AI友好的高質量數據，是非常重要的。

通常，黑燈實驗室中會產生海量數據，如果全部記錄下來，存儲量將非常巨大。那么，哪些數據應該留下來、哪些可以去掉，這一決策非常關鍵。目前，我們正在這方面發力。我們關心實驗室全流程高質量數據的產生，不僅因為要保證AI友好的自學習，而且因為高質量數據一定是AI時代最重要的因素。

創新無處不在

中國石油石化：黑燈實驗室最重要的產出就是高質量數據。那么，在您看來，擁有AI時代這一最重要因素的黑燈實驗室，在研發領域將會展現出一幅怎樣的圖景呢？

遲海鵬：未來，AI驅動的研發型黑燈實驗室大概會是這樣的場景——比如針對一種新材料的研發，研究人員每天做的工作就是不斷地往實驗室樣品槽里放各種試劑，它就會快速自主迭代，產生一系列新的產品。假設這個研究人員是一名中學生，也可以委托一個自研發、自驅動的AI顧問平臺，由它來完成配方。這也說明，未來可能人人都是科學家，因為研發的邊界已經變得很低。同時，未來由AI推動的黑燈實驗室可能會帶來一個根本性的變化，那就是——創新變得無處不在。

另外，AI驅動的黑燈實驗室，由于在重復性、標準性以及固定的研發路徑下的效率更高、自學習能力更強，并且不會遺失任何歷史數據，還能產生高質量數據進行快速曲線預測，所以顯示出很高的研發效率。

中國石油石化：目前，有沒有AI推動的黑燈實驗室效率提升的一些具體的數據呢？

遲海鵬：黑燈實驗室作為一個新的范式，把生產力的主體從人變成AI，從而與傳統實驗室相比產生了巨大的差別。

AI推動黑燈實驗室效率提升確實非常可觀。就目前的實踐而言，開發出的效率最高的化學材料方面的研發型黑燈實驗室大概是傳統實驗室效率的數倍。而目前的檢測型黑燈實驗室與傳統實驗室相比，也基本能達到人員效率的數倍。

效率的提高來自哪里？第一，在由人操作的時候，實驗室的儀器之間需要操作空間，而黑燈實驗室杜絕了人的工作空間，所以工作面積得到了很大壓縮。AI甚至不需要機械臂，就可以操作和控制儀器。第二，黑燈實驗室儀器的數量會明顯減少。第三，黑燈實驗室的投資會減少，這是由于黑燈實驗室大規模節省了實驗面積，相應的投資也大幅減少了。第四，黑燈實驗室的能耗會大幅減少，因為黑燈實驗室不用考慮人的感受即舒適性，或者出于對健康的考慮需要對有毒性殘留作出規定，等等。

總之，黑燈實驗室相比傳統實驗室，將更有效率、更安全、更穩定，而且不會有數據錯誤，也不會出現人為主觀因素參與導致的一系列問題。

5到10年快速普及

中國石油石化：展望未來，在石化領域，AI驅動的黑燈實驗室需要多長時間可能實現普遍的應用？為什么？

遲海鵬：我想借兩年前我們做的預測來回答這個問題，而這個預測現在仍然有效。那就是，未來3至5年AI驅動的黑燈實驗室會廣泛用于檢測，然后再賦能生產。原因在于市場的推動作用。

我們看到，化工行業的檢測領域在技術革命或是方法更新上已經很長時間沒有什么變化了，在延續原來的檢測方法，生產工藝也沒有太大的變化。通過AI驅動的黑燈實驗室的接入，其產生的高質量數據可以對質量進行提前預測從而指導生產。這將帶來一場革命，將產生新的經濟價值，從而快速促進黑燈實驗室的落地與普及。

在這個領域，盛虹石化是走在前沿的。據統計，僅今年半年左右的時間，跟隨盛虹石化的腳步，在化工領域準備嘗試黑燈實驗室的大型企業就增加了幾十家。所以，根據我們的預測，未來5至10年，在化工行業的研發領域，黑燈實驗室的普及率將會快速增長。

中國石油石化：請郭總暢想一下，如果AI驅動的黑燈實驗室在大型石化企業實現，相關領域會發生怎樣深刻的變化？

郭媛媛：如果黑燈實驗室在大型石化企業實現，將會從以下幾個方面產生變化。

首先是人員成本變化。黑燈實驗室落地后，簡單、重復性的工作可交由機器人去做，減少了基礎性、規律性操作對人工檢測的需求。其次是對檢測人員作業場景的友好性。它可將人從繁重、高毒危險化學品等相關實驗中“解救”出來。通常，在石化行業實驗室做測試分析要穿重型防護服，因為是高毒環境，所以防護必須從面部到軀干再到手部。一旦黑燈實驗室實現了，這些將成為過去時。再次，高毒實驗室的排風所帶來的高能耗投入也將被大幅降低，因為人員操作而帶來的泄漏或者是微小的無密閉等情況將被完全避免。最后，實驗室繁重的體力工作也不再需要研究人員來進行，比如清洗樣品等。在一切變化中，最重要的是，實驗室的安全性將大大提高，安全從本質上得到了保證。

開放合作迎轉變

中國石油石化：正如各位所言，AI驅動的黑燈實驗室改變了實驗室運行的范式。那么，它將給中國的化工市場帶來怎樣的變化呢？

遲海鵬：我們已經看到AI驅動的黑燈實驗室是一個范式的革命，它會推動科研革命，也會成為未來工業革命的重要組成部分。大家應該主動去擁抱它，主動去嘗試它。

AI驅動的黑燈實驗室可能會帶動一次技術革命，特別是用檢測的高質量數據去賦能生產的調優。目前，中國的化工市場價值約為十多萬億元。通過AI驅動的黑燈實驗室這類數智化實驗室的普及和運用，我們計算出投資優化的幅度在一成左右，這相當于帶動了一次技術革命。可以預見，這給中國的化工市場帶來的變化將是非常巨大的。

中國石油石化：面對未來，各位就AI驅動的黑燈實驗室還想對業界說點什么？

葛奇：對石化行業而言，AI驅動的黑燈實驗室是機遇，也是挑戰。要想真正地落地，最重要的是整個業界要有一個開放、合作的態度，要和客戶、合作伙伴一起合力創新，才能有共贏的結果。因為，實驗室的數智化過程不是一次性的，它是一個不斷演化迭代的過程。實驗室的數智化也不是一家企業可以獨立完成的。所以，我們一定要本著開放和合作的態度，去合力解決問題。

郭媛媛：未來的實驗室一定是高度自治的“智能體”，它會成為整個企業全流程的智慧大腦。整個化工行業都應該用開放、友好的態度去擁抱這一新事物。

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