LIMS系統中標準管理模塊的創新與應用

關鍵詞：LIMS，標準管理，互聯網爬蟲，DBN，自動采集與更新，智能匹配

DOI編碼：10.3969/j.issn.1002-5944.2024.12.024

保障人民群眾的食品藥品安全一直是食品藥品監管的重點工作。近年來，各地政府積極支持基層食品藥品承檢機構的檢測能力建設與發展。由于機構改革的進行，各地組建了新的綜合性的實驗室，在實際運行過程中，基層的檢驗檢測機構在標準管理方面往往面臨標準數據更新不及時、人工操作繁瑣等問題[1]。為了加強實驗室規范化管理，確保實驗結果準確可靠，基層檢驗機構不斷深入發展實驗室信息管理系統（LIMS）的建設，促進了食藥檢行業中檢驗標準的信息化管理[2]。

結合工作的需要，我們通過引入互聯網爬蟲和DBN技術，并在LIMS標準管理系統中進行研究與實踐，旨在通過該項技術創新提升標準管理的效率和智能化程度，研究通過以下兩方面進行。

1 利用精細化互聯網爬蟲實現標準自動采集與實時更新

1.1 精細化爬蟲設計

為了更高效地抓取和更新標準數據，我們設計了一種精細化的互聯網爬蟲。該爬蟲不僅具備基本的網頁抓取功能，還能通過模擬登錄、處理驗證碼等高級技術應對數據源網站的反爬蟲機制。同時，我們利用多線程和異步處理技術，大幅提高了數據抓取的速度和效率。

1.2 數據解析與清洗

爬蟲抓取的數據往往包含大量的HTML標簽和無關信息，因此需要進行精細化的數據解析和清洗。我們采用正則表達式、XPath和CSS選擇器等多種技術，準確提取出所需的標準信息，并通過數據清洗算法去除重復、無效和錯誤數據，確保最終存儲到數據庫中的數據是準確、完整和有效的。

1.3 實時更新機制

為了實現標準的實時更新，我們設計了一種基于時間戳和增量抓取的更新機制。爬蟲程序會定期檢查數據源網站上標準數據的更新時間戳，并與本地數據庫中存儲的時間戳進行對比。一旦發現新的更新，爬蟲會立即啟動增量抓取程序，只抓取新增或修改的數據部分，從而大大減少了數據抓取和更新的時間和資源消耗。

2 利用DBN構建智能匹配模型實現標準智能推薦

在構建LIMS軟件中的標準應用智能推薦系統時，我們將檢品名稱、檢品小類和檢驗類型作為最重要的要素，這些要素能夠直接關聯到實驗室工作中所使用的標準，因此它們對于生成準確的推薦至關重要。同時，最近使用的標準通常具有較高的推薦價值。以下是如何結合這些要素以及最近使用的標準來構建智能推薦系統的簡要說明：

2.1 數據整合

首先，確保LIMS系統中包含了檢品名稱、檢品小類、檢驗類型以及與之相關聯的標準使用記錄。對于每個檢品，系統應該能夠追蹤其歷史檢驗記錄，包括所使用的標準。

2.2 特征工程

將檢品名稱、檢品小類和檢驗類型轉換為適合機器學習模型處理的特征。例如，可以使用獨熱編碼（One-Hot Encoding）處理類別數據，或者使用詞嵌入技術處理文本數據。

對于最近使用的標準，可以引入時間衰減因子，以便在推薦時給予更近時間段內的使用記錄更高的權重。

2.3 模型構建

選擇適合的機器學習模型來捕捉特征與標準使用之間的關系。考慮到推薦的實時性和準確性要求，可以采用如矩陣分解、深度學習模型（如循環神經網絡RNN處理序列數據）等先進算法。

在模型訓練過程中，優化目標應該是最大化準確地推薦與給定檢品名稱、檢品小類和檢驗類型相匹配的標準。

2.4 推薦邏輯

當用戶輸入檢品名稱、檢品小類和檢驗類型時，系統首先檢索與之最相關的歷史檢驗記錄。

接下來，根據最近使用的標準和其他相關因素（如標準的熱門程度、用戶的個性化偏好等），為當前檢品生成一個推薦標準列表。

最后，將推薦列表呈現給用戶，供其選擇和使用。

2.5 反饋循環與模型更新

用戶對推薦結果的反饋（如采用、忽略或提供新的建議）應被收集并用于模型的持續改進。

定期組織數據更新和模型重訓練，以確保推薦系統能夠跟上實驗室標準的變化和用戶需求的發展。

通過這種方式，LIMS軟件中的標準應用智能推薦系統能夠不斷適應實驗室工作的動態變化，為用戶提供更加高效和準確的支持。

3 應用效果與展望

通過實際應用驗證，我們發現這兩項創新點在LIMS標準管理中取得了顯著的效果提升。精細化的互聯網爬蟲技術大大提高了標準數據的采集效率和更新及時性，而DBN智能匹配模型則為用戶提供了精準、個性化的標準推薦服務[3]。同時新的標準管理模式可以實現對藥品、食品等行業的標準方法目錄查詢和電子文檔無紙化管理，標準分類整理、受控、發放、查新、修訂、變更、作廢回收等環節[4-6]，建立標準數據庫并結合信息化的科學管理模式[7-9]。展望未來，我們將繼續探索更多先進的技術和方法在LIMS標準管理中的應用潛力，如利用自然語言處理技術對標準文本進行更深入的分析和理解，以及結合用戶反饋數據對智能匹配模型進行持續優化和迭代，為信息管理提供電子終端服務等[10 -11]。相信隨著技術的不斷進步和創新應用的深入拓展，LIMS系統中的標準管理將迎來更加智能化、高效化的新時代。

作者簡介

劉薇，本科，主管藥師，研究方向為食品藥品標準管理與實驗室質量管理。

王琪，通信作者，本科，主管藥師，研究方向為實驗室質量管理與食品藥品檢驗檢測。

涂堅，本科，高級工程師，研究方向為實驗室軟件系統開發與設計。

（責任編輯：張瑞洋）