当今世界，信息技术日新月异，数字化、网络化、智能化深入发展，有力地推动着实验室的建设。数字化、网络化、智能化似乎成为未来实验室的发展方向。数字化、网络化、智能化是现代科技的赋能技术。赋能技术为科研发展注入了新动能，正在深刻改变着实验室生态，改变着实验室人员的工作方式（见图1）。对实验室设计与建造提出了新的挑战。

图1 数字化、网络化、智能化改变了实验室生态

数字化、网络化、智能化是现在最热门的话题。但赋能技术替代不了人类的创新的思维，替代不了现代实验技术发展、精密实验仪器和整套的技术装备的进步。在赋能技术新时代，实验室设计的重点不在于赋能，而在于用赋能技术来创新，更好发挥新的实验技术、精密的实验仪器和整套的技术装备效能，以取得更多具有自主知识产权的成果。因此在推动赋能技术的同时，要重视实验室设计与建造中出现的新思路、新理念、新措施。如何使设计更有利于创新、更便于科研实验，更有助于取得科研成果，而且不仅要满足当前实验室的需要，还要能适应未来科研需求的实验环境。本文不是说明实验室的数字化、网络化、智能化设计，而是阐述数字化、网络化、智能化推动下实验室设计的对策。在赋能技术新时代，人的思维或实验活动不能依赖于赋能技术，甚至被赋能技术所束缚、所迷惑，变成一个个面对电脑的独立个体。因此，如今实验室设计与建造更要注重：

＞建立融合交汇的开放空间与社区；

＞确立明确定义的流通模式与运营模式；

＞高度灵活与适应性强的设施。

为此，本文将从以下几个方面来探讨实验室设计的新思路、新理念、新措施：

＞ 建立“学术社区”理念，注重团队研究与促进学术互动；

＞“开放”实验室和“封闭”实验室的融合设计；

＞数字化、网络化、智能化赋能技术对实验室设计的要求；

＞ 加强实验室设施的灵活性以能适应不断变化的科研需求；

01建立“学术社区”的设计理念

现代科学并非仅是一人关在小屋内的苦思冥想，是一个团队，是不同学科协同，更像是一种强烈的社会活动。而实验室是科学的摇篮，是科学研究的基地，科技发展的源泉，对科技发展起着非常重要的作用。为此，现代实验室的一个重要的设计理念是将实验室看成是一个学术社区，而不仅仅是一个工作场所。这要求实验室各科研团队在工作期间，不仅要重视每个科研团队的作用，更要重视科研团队内的学术交流，各科研团队之间的学术交流，甚至不同实验室、不同的学科间的学术互动。这种交流与互动对于现代科研都是十分重要，即使是实现了数字化、网络化、智能化的实验室更要重视这种面对面的交流与互动，探讨、争论、甚至碰撞，均有可能迸发出创意的火花，结出丰硕的成果。

图2 玻璃隔墙的实验室

现代科学研究变得越来越跨学组、跨学科，而协作研究需要具有不同专业知识的科学家团队组成一个研究部门。现代实验室常常会要求计算机仿真专家和生物信息学家直接与湿实验室研究人员一起工作来分析和研究，科学家比以往更需要数据专家的协助。最有创造力和成功的科学家们对彼此工作的实质和风格熟悉。但各自带领着科研团队忙碌地工作着，要抽出专门时间拜访对方，长时间交谈实属不易。为此，研究机构与设计团队正在寻找新方法，加强交流与互动，以提高成本效益的方式加强科学合作，努力将多学科专业知识融合在一起。要设计这样一种环境，在实验工作期间，便于相互了解，较为理想的是采用玻璃围挡或隔断。玻璃隔墙可以让人们互相看到对方，了解彼此。视野开阔，又有各自的空间（见图2）。而且在餐饮、茶点的时间，哪怕是共享空间的溜达、走廊的邂逅，都有机会休息片刻、聊上几句，这将变得十分重要。一个关键考虑的设计思路是使得交谈的场所无所不在。因此，现代实验室的设计思路的标志之一，跳出仅仅局限于工作场所的设计。而是设计一个高效的学术社区，无所不在的交流场所，在空间上处处体现出学术社区的价值。

图3 随意聚集，彼此交谈的场所

02“开放”实验室和“封闭”实验室的融合设计

图4 开放式实验室

开放实验室和封闭实验室之间的利弊讨论了很长时间。通常认为开放式实验室是支持基于多团队的研究工作。而封闭式实验室是基于适应单一团队研究。

一般来说，开放式被描述为任何使用大型、开放空间，隔墙很少且最小化（见图4）。现代实验空间似乎设计顺应了这一趋势，几乎没有隔墙以及用可移动的模块化家具，形成了开放的交互式的工作区。开放式的设计致力于创建实验室空间来支持基于协作、跨学科团队的工作，研究人员共享工作台空间和设备。实验室采用开放式的设计概念好像从90年代中期就开始了，包括湿实验室、工程实验室和干计算机科学设施在内的各种各样的实验室已被设计为开放实验室。协作，跨学组和跨学科研究方法的发展促进了开放式实验室。现在，协作需求的增加和实验室的物理适应性被视为实现科学突破的必要条件。在开放概念实验室中，设备和工作台空间可以共享，从而降低了研究基础架构的总体成本。

图5 封闭式实验室

尽管封闭式实验室是传统的设计，但由于其自身的特点，在某些情况下仍需要传统的封闭实验环境（见图5）。封闭式实验室是根据每个团队的研究特点与需求定制的实验室，特别是工艺流程等信息，配置了特定实验装备。因此，封闭式实验室是为每个重要的科研团队提供实验室工作环境的基础。封闭实验室需要建立所有必要的空间，使研究团队成员彼此之间能够正常操作，但布局不要过度安排，便于今后变更。因为研究也在不断变化，研究人员希望他们的工作空间不但更具有可定制性，并能够根据需要改变实验室工作台的设置和辅助区域。有些团队进行独特的科研活动，或更重视自己从事的科研的隐私性，不愿意共享设备或用品、共享资源。更愿意在私密、宁静的封闭式实验室，而不是嘈杂的开放式实验室。还有一个大问题，就是实验室安全性问题。如化学实验室、放射实验室等不断散发有害物。如在一个大空间的开放式实验室中，万一某有害物质失控。意味着整个开放式实验室必须立刻被关闭。有些实验室中需要进行封闭式实验环境才能进行特定类型的研究或操作某些特定的设备，例如：核磁共振（NMR）设备，电子显微镜，组织培养等就必须在单独的专用空间的实验室内。

图6 融合设计实验室

图7 融合设计图实验室

综上所述开放实验室和封闭实验室各有利弊，我们不应将开放实验室和封闭实验室对立起来，为什么不可以将开放式实验室和封闭式实验室的优融合起来？

一个融合成功且通用的设计，不仅具有独立、封闭的实验室和辅助区域，还融合在开放式实验室空间内，可直接由封闭式实验室进入共享的开放式实验室空间。又允许在开放式实验室的特定的小区域进行输入和存储，如设置安静的角落和间隔。这些角落和间隔可以采用家具或隔板来划分，在需要时为研究人员提供独立的小空间。图6与图7显示了融合设计的两个案例。在某些情况下，设计可以根据需要而变更，当研究人员需要一个独立的空间时，可以使用一个单独的封闭式实验室。当团队合作有益时，就能使用一个共享的开放实验室。

这种成功的融合设计为实验室实现数字化、网络化、智能化创造了条件。

沈晋明，同济大学教授、博士生导师。现任中国建筑学会暖通空调分会常务理事长，中国洁净技术分会副主任委员，中国医学装备协会医用洁净装备分会专家委员会主任委员。先后获国家省部级科技奖8项，在国内外杂志发表论文300多篇，专著5本，获发明专利7项，参与编写《综合医院建筑技术规范》、《医院洁净手术部建筑技术规范》、《洁净室施工验收规范》等国家标准与规范5部。2014年获吴元炜暖通空调奖，2017年获许钟麟净化科技奖。