基于硬件在環(huán)的大學(xué)生遠(yuǎn)程協(xié)同創(chuàng)新基地建設(shè)研究與探索

李德山　羅天洪

[摘要]本文提出了把硬件實(shí)物條件融入大學(xué)生遠(yuǎn)程協(xié)同創(chuàng)新基地的方法,能解決反復(fù)(重復(fù))再現(xiàn)有關(guān)創(chuàng)新活動(dòng)、資源共享、和因物理技術(shù)(條件)限制而不能完成的創(chuàng)新活動(dòng)等問題,研究了本地物理創(chuàng)新基地建設(shè)、數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)、軟件接口技術(shù),把傳統(tǒng)的大學(xué)生物理創(chuàng)新基地建設(shè)拓展到更廣的網(wǎng)絡(luò)虛擬環(huán)境。

[關(guān)鍵詞]硬件 大學(xué)生遠(yuǎn)程協(xié)同創(chuàng)新基地 內(nèi)容 手段

大學(xué)生創(chuàng)新基地建設(shè)的研究,旨在探索新的大學(xué)生人才培養(yǎng)模式,著眼于激發(fā)大學(xué)生的創(chuàng)新思維,拓寬學(xué)生思維方式,使之能創(chuàng)造性地運(yùn)用所學(xué)的知識(shí),去分析問題、解決問題,提高學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力。

網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展,虛擬實(shí)驗(yàn)室已逐漸成熟,然而純粹的虛擬實(shí)驗(yàn)室,有太多的理想成分,與現(xiàn)實(shí)環(huán)境和對象不符。

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、信息技術(shù)、多媒體技術(shù)的發(fā)展,提出硬件在環(huán)的遠(yuǎn)程協(xié)同虛擬創(chuàng)新基地研究,目的是解決傳統(tǒng)創(chuàng)新基地中設(shè)備投資大、維護(hù)工作艱巨、缺乏靈活性、人機(jī)交互能力差、可視化程度低、計(jì)算能力低、無資源共享性等問題。

一、基于硬件在環(huán)的大學(xué)生遠(yuǎn)程協(xié)同創(chuàng)新基地建設(shè)內(nèi)容

1.本地物理創(chuàng)新基地建設(shè)

本地物理創(chuàng)新基地建設(shè)是整個(gè)遠(yuǎn)程協(xié)同創(chuàng)新基地建設(shè)的重點(diǎn),以全校各專業(yè)大學(xué)生為基本對象,以創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力的訓(xùn)練為核心,以培養(yǎng)高素質(zhì)、復(fù)合型人才為宗旨,以不斷孵化創(chuàng)新人才、創(chuàng)新作品、創(chuàng)新思想等創(chuàng)新教育成果為目標(biāo),努力建設(shè)一個(gè)基本涵蓋創(chuàng)新體系內(nèi)容,可以對學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新思維訓(xùn)練、團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新訓(xùn)練、知識(shí)整合項(xiàng)目訓(xùn)練、科研成果轉(zhuǎn)化訓(xùn)練等各種層次訓(xùn)練的全方位開放式創(chuàng)新實(shí)踐訓(xùn)練基地。具體的建設(shè)內(nèi)容包括:

(1)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室

創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室主要是運(yùn)用目前世界上最先進(jìn)的創(chuàng)意組件和可編程控制器等對大學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新訓(xùn)練。通過對工程問題的觀測、分析、更新、設(shè)計(jì)、實(shí)踐,激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí),培養(yǎng)創(chuàng)新能力。

(2)創(chuàng)新技術(shù)模擬中心

創(chuàng)新技術(shù)模擬是創(chuàng)新訓(xùn)練的核心,其主要任務(wù)是通過實(shí)際創(chuàng)新產(chǎn)品的研制,讓學(xué)生體驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)及其制作的全過程。模擬訓(xùn)練主要面向已經(jīng)過基礎(chǔ)創(chuàng)新訓(xùn)練,具備了一定的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)和實(shí)踐技能的高年級學(xué)生,打破常規(guī),打破學(xué)科及專業(yè)的限制,讓學(xué)生根據(jù)自己的特長和愛好選擇不同的訓(xùn)練模塊,參與創(chuàng)新訓(xùn)練。

(3)創(chuàng)新成果孵化中心

創(chuàng)新成果孵化中心的主要工作是搭建創(chuàng)新項(xiàng)目綜合開發(fā)孵化平臺(tái),聘派專門的導(dǎo)師對具有較高實(shí)用價(jià)值的創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)和項(xiàng)目進(jìn)行指導(dǎo),為創(chuàng)新項(xiàng)目提供必要的試驗(yàn)場地、設(shè)備等條件以及資金扶持,最終將這些創(chuàng)新成果推向社會(huì),轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力。為學(xué)有余力的優(yōu)秀同學(xué)提供一個(gè)綜合設(shè)計(jì)、開發(fā)的實(shí)驗(yàn)場所,鼓勵(lì)學(xué)生自主選題,大膽創(chuàng)新,掌握先進(jìn)的設(shè)計(jì)方法和手段,提高獨(dú)立工作能力和綜合素質(zhì)。

(4)創(chuàng)新培訓(xùn)中心

開設(shè)創(chuàng)造性思維集訓(xùn)、設(shè)計(jì)與制造培訓(xùn)、管理創(chuàng)新基礎(chǔ)培訓(xùn)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及電子商務(wù)培訓(xùn)以及MCSE網(wǎng)絡(luò)工程師JAVA程序員考試培訓(xùn)等模塊,快速提高各種創(chuàng)新能力。

2.硬件在環(huán)的大學(xué)生遠(yuǎn)程協(xié)同創(chuàng)新基地建設(shè)接口技術(shù)研究

硬件在環(huán)的遠(yuǎn)程協(xié)同創(chuàng)新基地建設(shè)的接口技術(shù)包括:各類物理試驗(yàn)對象的數(shù)字化仿真建模與商用仿真軟件之間的接口技術(shù),以及研究商用仿真軟件之間的接口技術(shù)、仿真模型與傳感器以及轉(zhuǎn)換器等硬件接口技術(shù)、研究人機(jī)接口等,以支撐遠(yuǎn)程協(xié)同(耦合)仿真試驗(yàn),實(shí)現(xiàn)傳感器硬件再現(xiàn)試驗(yàn),實(shí)現(xiàn)仿真及虛擬試驗(yàn)的人機(jī)交互,在試驗(yàn)環(huán)境下仿真人員能透明訪問數(shù)據(jù)資源、操作仿真工具及仿真模型等。

3.硬件在環(huán)的大學(xué)生遠(yuǎn)程協(xié)同創(chuàng)新基地集成系統(tǒng)平臺(tái)研究

該平臺(tái)主要由人機(jī)操作界面層、中間層和模型資源層組成。集成式的人機(jī)操作界面,提供界面友好的數(shù)據(jù)輸入、輸出、模型輸入、仿真和虛擬試驗(yàn)的三維動(dòng)態(tài)輸出、圖表及數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)輸出、仿真運(yùn)行過程監(jiān)控及后處理,以及上面功能的網(wǎng)絡(luò)化通訊實(shí)現(xiàn)等。中間層,提供集成人機(jī)操作界面層與模型資源層的通訊連接和控制支持,集成應(yīng)用軟件(工具)包括CAD/CAE等,以及數(shù)字化模型、仿真軟件Matlab、Adams等之間的交互。模型資源層,提供模型管理,仿真與虛擬試驗(yàn)結(jié)果管理,以及有關(guān)數(shù)據(jù)庫的管理等。

二、基于硬件在環(huán)的大學(xué)生遠(yuǎn)程協(xié)同創(chuàng)新基地建設(shè)實(shí)現(xiàn)技術(shù)

1.遠(yuǎn)程協(xié)同創(chuàng)新基地的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)的實(shí)現(xiàn)方法

遠(yuǎn)程協(xié)同創(chuàng)新基地,特別是在線課程,音視頻媒體的重要性是不言而喻的,實(shí)現(xiàn)窄帶網(wǎng)絡(luò)的音視頻傳輸最好的解決方案就是流式媒體的傳輸方式,使音頻和視頻形成穩(wěn)定和連續(xù)的傳輸流和回放流的一系列技術(shù)、方法和協(xié)議成為需要解決的主要技術(shù)問題。在網(wǎng)絡(luò)中基于時(shí)間的連續(xù)實(shí)時(shí)傳輸流式數(shù)據(jù),允許播放器立即開始表現(xiàn)數(shù)據(jù),而不用等到所有數(shù)據(jù)下載完成再來播放。

2.硬件在環(huán)的大學(xué)生遠(yuǎn)程協(xié)同創(chuàng)新基地系統(tǒng)接口技術(shù)實(shí)現(xiàn)方法

用CORBA作為集成建模及仿真工具交互技術(shù),CORBA是對象管理組織(OMG)為解決分布式處理環(huán)境(DCE)中,硬件和軟件系統(tǒng)的互連而提出的一種解決方案。它提供了面向?qū)ο髴?yīng)用的互操作標(biāo)準(zhǔn),是一種標(biāo)準(zhǔn)的面向?qū)ο髴?yīng)用程序體系規(guī)范,是一種被廣泛承認(rèn)的、具有良好應(yīng)用前景的系統(tǒng)集成標(biāo)準(zhǔn)。CORBA結(jié)合了計(jì)算機(jī)工業(yè)的兩個(gè)重要趨勢:面向?qū)ο筌浖_發(fā)和分布式計(jì)算,提供了在異構(gòu)分布環(huán)境下不同機(jī)器上的不同應(yīng)用的互操作的能力和將多個(gè)對象系統(tǒng)無縫互連的能力,來實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)對象數(shù)字化仿真模型與商用仿真軟件之間/商用仿真軟件之間接口技術(shù)、仿真模型與傳感器等硬件接口技術(shù)、研究人機(jī)接口技術(shù)。

3.集成系統(tǒng)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)方法

虛擬試驗(yàn)集成系統(tǒng)平臺(tái)的層次設(shè)計(jì),將系統(tǒng)功能劃分到表集成人機(jī)操作界面層、中間層和模型資源層;進(jìn)行邏輯設(shè)計(jì),將每一層的功能進(jìn)一步細(xì)化為相對獨(dú)立的模塊;利用軟件開發(fā)工具實(shí)現(xiàn)各模塊的功能;利用數(shù)據(jù)庫工具建立模型資源層;利用JAVA快速開發(fā)工具編寫開發(fā)具有網(wǎng)絡(luò)訪問功能的集成人機(jī)操作界面層。

三、結(jié)束語

本文探索了基于硬件在環(huán)的大學(xué)生遠(yuǎn)程協(xié)同虛擬創(chuàng)新基地研究的基本內(nèi)容和實(shí)現(xiàn)手段,研究了本地物理創(chuàng)新基地建設(shè)、數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)、軟件接口技術(shù)。通過在虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中的共享硬件資源、設(shè)備控制、遠(yuǎn)程計(jì)算、測量數(shù)據(jù)采集/管理/分發(fā)等,實(shí)現(xiàn)多用戶資源共享,讓學(xué)生可以在更靈活的時(shí)間、廣闊的領(lǐng)域和逼真的虛擬環(huán)境里進(jìn)行溝通并提供支持。

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