1  介紹

電子實驗記錄在國外如火如荼，在國內(nèi)方興未艾。作為一款兼具管理型和工具型特點的軟件在其實施方式和實施策略上尤其獨特之處。完全采取管理型軟件的思維去做ELN肯定是行不通的。想要做好ELN的實施，必須充分地理解實驗室研究人員的研究工作，而不是僅僅去調(diào)研大面上的東西，諸如試劑信息，人員信息，幾個表格之類的?？梢哉f，你對用戶工作理解的程度決定了ELN中實驗?zāi)０逶O(shè)計的高度。要做到這一點，首先要分析你的目標(biāo)用戶（即生物，工藝，合成，分析等等）具體是怎樣開展日常研究活動。理解這些過程將對ELN的開發(fā)、配置、部署產(chǎn)生重要影響，也是一個ELN項目成功的必要條件。

ELN最終的實施成果體現(xiàn)在實驗?zāi)０宓脑O(shè)計上，實驗?zāi)０宓脑O(shè)計又決定于兩個因素，一個是實驗過程所涉及到的數(shù)據(jù)，還一個是實驗室內(nèi)部的協(xié)作方式。

2  實驗記錄數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)分析

實驗操作和記錄是一個物流和信息流并行的過程。從物流的角度講，實驗時所用到各種試劑，原材料都屬于輸入性的流入，而產(chǎn)生的樣品則是輸出。從輸入到輸出的轉(zhuǎn)換過程則是由實驗人員的實驗操作和儀器設(shè)備協(xié)同作用所引起的。從信息流的角度講，項目的背景信息、原材料的各種屬性、儀器設(shè)備的各種運行條件、實驗操作的各種參數(shù)都是輸入，輸出的則是樣品的各種性能或結(jié)論性數(shù)據(jù)，這中間涉及各種數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、分析、計算的處理過程。從實驗開始到實驗結(jié)束就是一個數(shù)據(jù)不斷產(chǎn)生的過程。

從ELN實施的角度來講，我們需要將ELN能提供的數(shù)據(jù)容器與目標(biāo)用戶所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)匹配起來。我們需要把實驗過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)分成兩類，一類是輸入型的數(shù)據(jù)，一類是輸出型的數(shù)據(jù)。對于輸入型的數(shù)據(jù)必須仔細(xì)分析實驗的全過程，將數(shù)據(jù)源都找出來，常見的輸入數(shù)據(jù)源有儀器數(shù)據(jù)（包括儀器基本信息和測試數(shù)據(jù)）、實驗過程觀測數(shù)據(jù)、外部文獻(xiàn)數(shù)據(jù)、項目背景信息、原材料信息、以及他人提供的數(shù)據(jù)。這里特別需要注意的是實驗過程產(chǎn)生的樣品相關(guān)數(shù)據(jù)，從物流的角度講，樣品屬于輸出型流出，但從信息的角度講，樣品的分析測試數(shù)據(jù)屬于實驗的輸入數(shù)據(jù)。以上各種輸入型數(shù)據(jù)經(jīng)過數(shù)據(jù)抽?。‥xtract）、清洗（Cleaning）、轉(zhuǎn)換（Transform）、裝載（Load）后進(jìn)入各種統(tǒng)計計算工具處理得出結(jié)果。從ELN滿足數(shù)據(jù)記錄完整性的目的來講，ELN必須能夠存放或關(guān)聯(lián)所有的輸入型數(shù)據(jù)和輸出型數(shù)據(jù)（結(jié)論），包括中間處理過程。ELN模板的設(shè)計者要也要考慮輸入和輸出的數(shù)據(jù)分別放在ELN的哪些模塊中，以及這些模塊之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系。我們經(jīng)常看到一些單位的實驗記錄本只記載了如何做的實驗，對于實驗的結(jié)果與結(jié)論絲毫沒有提及，這樣的實驗記錄其實是沒有任何意義的。

搞清楚數(shù)據(jù)來源和輸出之后，我們需要進(jìn)一步分析這些數(shù)據(jù)源的格式和使用方式。數(shù)據(jù)的格式和使用方式是分不開的。很多數(shù)據(jù)源，特別是儀器一般會提供多種數(shù)據(jù)格式的文件，這時就需要我們結(jié)合數(shù)據(jù)的使用方式去決定其使用格式了。例如對于紅外光譜，可以輸出圖片型的光譜圖，也可以輸出光譜的散點數(shù)據(jù)，如果僅僅是判斷物質(zhì)結(jié)構(gòu)用圖片就夠了，但如果需要與其他光譜進(jìn)行比較，那么散點數(shù)據(jù)就是必須的了。在ELN中，我們需要根據(jù)數(shù)據(jù)的使用格式選擇合適的模塊存放數(shù)據(jù)。如果數(shù)據(jù)要參與計算的，那么就盡量結(jié)構(gòu)化。在數(shù)據(jù)使用方式上，我們除了考慮單個實驗中的數(shù)據(jù)使用，也要考慮全局性的數(shù)據(jù)利用，例如對項目全局，或?qū)嶒炛g進(jìn)行數(shù)據(jù)的抽取和比較，也會進(jìn)一步限定數(shù)據(jù)的記錄格式。特別是針對結(jié)果或結(jié)論型的數(shù)據(jù)，由于其已經(jīng)是一個實驗最終結(jié)果了，在單個實驗記錄中以任何形式存放都是合適的，但如果這些數(shù)據(jù)將來要參與跨實驗或跨項目的利用，在存放形式就需要專門考慮。

在數(shù)據(jù)的利用形式上，還要考慮到查詢。電子記錄的優(yōu)點在于數(shù)據(jù)查詢和挖掘，并從多個實驗相結(jié)合的角度將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為信息的能力。這方面的分析將決定數(shù)據(jù)的存儲方式和將來數(shù)據(jù)的可利用程度。

以上是從靜態(tài)的角度講針對每一個不同的用戶群體，不同的研究領(lǐng)域，需要根據(jù)其數(shù)據(jù)的特點設(shè)計滿足需要的記錄方式。當(dāng)然這也是在實驗?zāi)０逶O(shè)計中主要考慮的方面，但實驗室中協(xié)作是避免不了的。除非你完全忽視其存在，否則這種協(xié)作關(guān)系最終也會影響到實驗?zāi)０宓脑O(shè)計形態(tài)。

3  實驗記錄工作流分析

僅僅在ELN中實現(xiàn)實驗記錄的功能在現(xiàn)在這個時代背景下是不能充分滿足用戶需求的。這個需求既是管理上的，也是技術(shù)上的。ELN項目實施的成功想要獲得管理人員的認(rèn)可，僅僅去展示如何去做實驗記錄是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。說到底，實驗記錄太接地氣了。從技術(shù)上講，日常人員之間協(xié)作產(chǎn)生的數(shù)據(jù)交換本身也是在ELN中建立這種流程體系的內(nèi)在需求。

電子實驗記錄的工作流分成兩種，一種是實驗記錄的審簽流程，一種是實驗人員之間的協(xié)作流程。

對于第一種工作流來說，屬于鋼性需求。不管對于任何行業(yè)，紙質(zhì)記錄的見證人簽字都是必須的，這一點如果馬虎對待，發(fā)生專利糾紛時就有苦頭吃了。紙質(zhì)記錄遷移到電子記錄同樣要遵循見證人簽字的流程。如果你去調(diào)研實驗人員，他們對這個需求不會太敏感，甚至不會太在乎。如果去調(diào)研法務(wù)部門或者知識產(chǎn)權(quán)部門，回答就會截然不同。除了見證人簽字，有些單位還要求進(jìn)行審核，包括實驗方案的審核和實驗結(jié)果的審核，這種情況下就要在一般的兩級見證人簽字的工作流中增加節(jié)點。

對于第二種工作流，主要是指人員與人員之間在數(shù)據(jù)上的協(xié)作。不同的領(lǐng)域，不同部門之間的協(xié)作方式往往不一樣。與前述的文檔審批工作流不一樣的是這種數(shù)據(jù)協(xié)作的工作流還往往會影響到實驗?zāi)０宓脑O(shè)計。下面分別說明。

在一個實驗由多個人協(xié)作完成的情境中，在創(chuàng)建實驗后，主要負(fù)責(zé)人和實驗的參與人都需要在實驗中補充數(shù)據(jù)。實驗記錄在實驗人員之間逐次傳遞，數(shù)據(jù)補充完整的實驗記錄最后回到實驗創(chuàng)建者手中。舉個例子說明一下，一些工藝學(xué)研究就屬于這種類型。不管是化學(xué)工藝還是生物工藝，往往執(zhí)行輪班作業(yè)。采用紙質(zhì)記錄時往往在記錄工藝參數(shù)之后要寫上記錄人，而電子記錄則會從登陸系統(tǒng)的人的身份上去判斷。

很多實驗室都會有一些資源上的共享，例如分析配制的母液，緩沖液，中間體、載體、細(xì)胞系等等，這些資源大家都可以用，但這些資源創(chuàng)建的過程是實驗室中某一些人做的，只有他們那里才有詳細(xì)的記錄。當(dāng)我們需要使用這些資源時就需要引用其創(chuàng)建過程，以表明物品和數(shù)據(jù)的源頭。體現(xiàn)在ELN中就需要根據(jù)這些資源的編號能快速獲取其制備過程的記錄，或者將這些記錄鏈接到使用者的實驗記錄上。

這里還要說到的一種是樣品的傳遞，既包括實物的傳遞也包括信息的傳遞。這些樣品的去向主要有兩個，一個是傳統(tǒng)的分析實驗室，一個是活性評價實驗室（或者叫性能評價實驗室）。對于分析實驗室已經(jīng)配備了LIMS系統(tǒng)的用戶來說，需要的只是ELN與LIMS之間做好整合:以前在LIMS中提交樣品轉(zhuǎn)移到ELN中提交樣品，分析結(jié)果也直接返回到eLN中來。對于沒有任何信息系統(tǒng)的用戶來說，此時很可能會提出要求在ELN中實現(xiàn)樣品提交和結(jié)果返回的功能。對于提交到活性評價實驗室的樣品，即便上了LIMS的用戶也很少將這種合作關(guān)采用LIMS去實現(xiàn)，此時就需要用戶權(quán)衡放在哪個系統(tǒng)中了。

4  對需求進(jìn)行分級

搜集到的需求一般有三類:

  ? 必須有

  ? 期望有

  ? 最好有

搜集到這些需求之后，首先要與軟件本身所有的功能做差異分析。把那些軟件現(xiàn)有功能滿足不了的需求單獨列出來，再按照上面的三個層次進(jìn)行分級。這里重點是第一個層次，也就是剛需“必須有”。滿足這個條件的需求必須符合兩個關(guān)鍵標(biāo)準(zhǔn)，第一是軟件本身無法通過配置實現(xiàn)，二是該項功能能顯著提高用戶的工作效率，或者對數(shù)據(jù)完整性十分必要。滿足這兩個條件，就必須通過二次開發(fā)實現(xiàn)了，好在現(xiàn)在很多ELN都提供二次擴展的功能。把必須實現(xiàn)的功能開發(fā)完成，ELN就可以開始部署了?！逼谕小焙汀白詈糜小暗男枨笤谟脩魧嶋H體驗之后再逐步實現(xiàn)，有些甚至可能都不需要實現(xiàn)了，因為用戶在軟件使用后想法也會發(fā)生改變。用戶在不了解軟件的時候提的一些想法可能并沒有實際意義，停留在紙面上，看起來比較美好而已。

在功能實現(xiàn)方面，在國外早期做ELN實施時有一個提法叫“Paper on Glass”,,意思是僅僅是把原來紙質(zhì)的換成了玻璃屏幕的，換句話說就是把用筆寫僅僅換成鍵盤輸入。這樣做的目的就是盡量不改變現(xiàn)有的記錄習(xí)慣，讓用戶更快地上手用起來，然后在用的過程中逐步把相關(guān)的功能加進(jìn)來。當(dāng)然這是很早期的做法，現(xiàn)在的ELN，即便功能最簡單的也會或多或少要用戶做些改變，例如說原來直接寫的變成讓用戶下拉選擇的，原來要自己用計算器算一下的變成了自動計算的，這些小的方面的變化不僅沒有使用戶感到太突兀，反而帶來了很多便利，大家樂于接受，從數(shù)據(jù)管理的角度來說規(guī)范了數(shù)據(jù)錄入，避免了錯誤，改善了檢索的效度。僅僅把手寫輸入改為鍵盤錄入，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不是ELN 的最終目的，如今的產(chǎn)品經(jīng)過十多年的發(fā)展早已具備適應(yīng)各個領(lǐng)域的特色化功能，包括化學(xué)反應(yīng)的錄入和計量學(xué)計算，溶液配制、計算與統(tǒng)計等諸多功能。

總之，實施的策略就是逐步添加功能，先加上比較簡單的，易于使用的，后續(xù)再采用錦上添花的方式不斷加入。這是一個不斷進(jìn)化的過程，即便再先進(jìn)智能化的東西一步到位會讓很多的實驗人員一時茫然無措，反而會起到反作用。