管理型虛擬重構(gòu)實驗室

鐵瑞

摘要：文章從高校實驗室發(fā)展的現(xiàn)狀出發(fā)，通過建立資源重構(gòu)的管理型虛擬實驗室，打破實體實驗室的壁壘，破除學(xué)院二級管理的區(qū)隔，滿足大型試驗及實現(xiàn)資源在網(wǎng)絡(luò)信息平臺上的再組織，建設(shè)管理型的虛擬重構(gòu)實驗室。

關(guān)鍵詞：虛擬重構(gòu)實驗室；重構(gòu)；資源整合

長期以來，我國的大部分高校的實驗室或工程中心都處在規(guī)模發(fā)展的階段，隨著學(xué)校的學(xué)科的發(fā)展，根據(jù)某一時期的需要和某一學(xué)科的需要來采購實驗設(shè)備，管理上基本上是以實體實驗室為單位分戶管理。以河北省為例，目前有省部級以上重點實驗室（工程中心）281個，其中，國家級11個、省部級270個。目前一所省級綜合性重點高校一般都擁有15到20個大型實體科研實驗室（不包括教學(xué)型），然而隨著學(xué)科的不斷交叉融合，很多大型試驗受實體實驗室壁壘限制。如何打破這一壁壘，就成為解決這一問題的關(guān)鍵所在。

一、虛擬實驗室構(gòu)建的背景

目前，“虛擬實驗室”這一概念在我國的一些高校已經(jīng)出現(xiàn)并建立，虛擬實驗室被定義為是以計算機網(wǎng)絡(luò)為核心，將虛擬儀器通過網(wǎng)絡(luò)連接起來，以實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、分析和遠(yuǎn)程操作的一個系統(tǒng)。它一般具有透明性、資源共享性、互動操作性、用戶自主性、擴展性以及安全性等特點，是傳統(tǒng)實驗室無法比擬的。我國高校虛擬實驗室主要有教學(xué)型和科研型兩種。教學(xué)型的實驗室如清華大學(xué)的“電力系統(tǒng)及大型發(fā)電設(shè)備安全控制和仿真”國家重點實驗室等，主要用于輔助科學(xué)研究。科研型虛擬實驗室如中國科技大學(xué)物理仿真實驗軟件等。此外，還常用于校園模擬和仿真。

二、管理型虛擬重構(gòu)實驗室

（一）管理型虛擬重構(gòu)實驗室產(chǎn)生的背景

高校的實驗儀器設(shè)備在使用和日常管理上一般都依附于所屬的實驗平臺，而實驗平臺一般依附于所屬的院系。目前高校實行二級管理，在充分發(fā)揮各院系的工作積極性、創(chuàng)造性，提高管理效率的同時，也形成了高校內(nèi)部隱形區(qū)隔，這就造成了很多實驗設(shè)備不能共享，造成資源的浪費。大多數(shù)高校普遍采用的院校兩級開放共享平臺，實行“統(tǒng)管共用和專管公用”相結(jié)合的開放共享模式，這種管理模式的真正實施受到很多因素的制約，作為其實行的探路者，從決策的角度講就要求構(gòu)建一個在保證設(shè)備采購方式和管理方式不變的基礎(chǔ)上，維持資源學(xué)院所有制不變的情況下，借助網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、地理信息技術(shù)、可視化技術(shù)和虛擬化技術(shù)，在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下和信息平臺上，構(gòu)建一個實驗室（工程中心）資源重構(gòu)系統(tǒng)，即管理型的虛擬重構(gòu)實驗室。管理型虛擬重構(gòu)實驗室能夠從資源功能、類別、用途、服務(wù)領(lǐng)域和科研方向上，對分布在各學(xué)院和各實驗室的資源進(jìn)行歸納和梳理，打破資源空間、地域、時間和部門所有制的界限，實現(xiàn)科研資源在網(wǎng)絡(luò)信息平臺上的再組織，為全?？蒲匈Y源的整合、重構(gòu)、開放和共享提供一個理論可能、技術(shù)可行、實際可用的運作環(huán)境，順應(yīng)不同學(xué)科、不同單位科研關(guān)聯(lián)度越來越緊密，學(xué)科交融也越來越深的趨勢，為支撐大科研和大項目的開展創(chuàng)建良好的條件。

（二）管理型虛擬重構(gòu)實驗室建設(shè)內(nèi)容

管理型虛擬重構(gòu)實驗室是以網(wǎng)絡(luò)為媒介，以實體實驗設(shè)備為載體，通過樂高式組合實現(xiàn)適應(yīng)任何需求的實驗室建設(shè)。實驗室的運行完全是通過網(wǎng)絡(luò)平臺進(jìn)行，訪問者可以瀏覽現(xiàn)有的實體實驗室和虛擬重構(gòu)實驗室的情況及儀器設(shè)備，也可以根據(jù)自己需要創(chuàng)建新的虛擬重構(gòu)實驗室，虛擬重構(gòu)實驗室中可以任意添加系統(tǒng)中的儀器設(shè)備，根據(jù)需要任意組裝，成立的虛擬重構(gòu)實驗室使用后可以申請解散或者保留。根據(jù)儀器設(shè)備的使用情況系統(tǒng)可以自動記錄使用次數(shù)，已經(jīng)建成的虛擬重構(gòu)實驗室逐漸形成適應(yīng)使用用戶群的數(shù)據(jù)集成系統(tǒng)，為后續(xù)進(jìn)行同樣的實驗提供平臺。

（三）管理型虛擬重構(gòu)實驗室建設(shè)目標(biāo)

虛擬重構(gòu)實驗室的建設(shè)，旨在保證設(shè)備采購方式和管理方式不變的基礎(chǔ)上，維持資源學(xué)院所有制不變的情況下，借助網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、可視化技術(shù)和虛擬化技術(shù)，在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下和信息平臺上，構(gòu)建一個重點實驗室（工程中心）平臺信息享系統(tǒng)，實現(xiàn)以下目標(biāo)：

1. 能夠?qū)θ５膬x器設(shè)備、實驗室等科研資源信息整合，實現(xiàn)“系統(tǒng)互聯(lián)、信息互通、功能協(xié)同、資源共享、績效共贏”。

2. 能夠迅速建立起目標(biāo)明確的、專業(yè)化的虛擬重構(gòu)實驗室，將期望的、原來分散的資源整合組織在一起，而且可以取得“科研平臺專業(yè)化，資源管理集中化、資源使用共享化、資源運作分布化、資源狀況可視化”的效果。

3. 提供對儀器設(shè)備科研資源的高效、多樣化、可視化的導(dǎo)航、瀏覽和定位，使得用戶可以在短時間內(nèi)快速找到自己需要的科研資源信息，確定資源的確切位置和狀況。

4.通過對系統(tǒng)資源的使用頻率和平臺構(gòu)建的完整度情況，評價現(xiàn)有儀器設(shè)備的使用效率和作為缺失設(shè)備新增的可行性論證依據(jù)。

（四）管理型虛擬重構(gòu)實驗室功能

系統(tǒng)的總體功能包括：平臺展示、查詢定位服務(wù)、虛擬重構(gòu)實驗室管理、個人空間管理、系統(tǒng)資源管理和系統(tǒng)服務(wù)等主要功能。

1. 平臺展示服務(wù)，主要提供實驗室分類導(dǎo)航展示，實驗室簡介信息介紹，以及實驗室設(shè)備的詳情、圖片、視頻展示，使用戶從多角度更好的了解實驗室以及設(shè)備信息。

2. 查詢定位服務(wù)，主要從全校和實驗室角度分析，提供設(shè)備的精確與模糊查詢。結(jié)合多種查詢條件，方便用戶快速準(zhǔn)確的定位到所需要的設(shè)備。

3. 虛擬重構(gòu)實驗室管理，主要依靠設(shè)備之間的相似屬性和關(guān)聯(lián)進(jìn)行創(chuàng)建，內(nèi)部設(shè)備無須申請即可放入到公共實驗室內(nèi)，一個設(shè)備可以從屬于多個公共實驗室，方便用戶快速定位，提供上層決策支持。

4. 個人空間管理，主要為校內(nèi)每個教師用戶，提供一個用戶空間，進(jìn)行校內(nèi)設(shè)備和實驗室的瀏覽和查詢，申請和加入虛擬重構(gòu)實驗室，個人信息更新等。

5. 系統(tǒng)資源管理，主要是為系統(tǒng)管理人員，提供系統(tǒng)設(shè)備的導(dǎo)入、維護(hù)、審核，內(nèi)部用戶角色信息維護(hù)和權(quán)限分配，以及虛擬重構(gòu)實驗室的申請審核管理等。

6. 系統(tǒng)服務(wù)，主要實現(xiàn)對數(shù)據(jù)庫的管理。

三、管理型虛擬重構(gòu)實驗室建設(shè)的意義

隨著國家科研投入的不斷積累及增多，科研機構(gòu)的規(guī)模已經(jīng)基本健全，正逐步由規(guī)模建設(shè)向內(nèi)涵建設(shè)發(fā)展。虛擬重構(gòu)實驗室以其開放性、創(chuàng)新性、可擴充性、低成本性等一些非常優(yōu)越的特點，為管理部門以及科研教師實驗提供決策數(shù)據(jù)依據(jù)的一種系統(tǒng)性網(wǎng)絡(luò)平臺。該實驗室打破科研設(shè)備管理部門、安放位置的壁壘，按照設(shè)備的科研功能統(tǒng)一規(guī)劃、組織設(shè)備并按照學(xué)科方向分類，即時掌握實驗設(shè)備的使用效果，為不同管理部門的科研設(shè)備提供一致的展現(xiàn)接口。隨著系統(tǒng)應(yīng)用的普及，可以拓展服務(wù)領(lǐng)域進(jìn)行校校聯(lián)合或者校企聯(lián)合形成區(qū)域聯(lián)盟資源共享系統(tǒng)；在引進(jìn)人才或者拓展研究領(lǐng)域方面可根據(jù)擬進(jìn)人才科研需求，虛擬現(xiàn)有的平臺條件，根據(jù)需求為其提供后期的支撐，搭建完善的科研平臺；在項目可行性論證中，可以借助于該系統(tǒng)進(jìn)行基礎(chǔ)資源可行性論證，對項目開展的硬件環(huán)境和條件進(jìn)行評估；在拓展交叉學(xué)科研究開展中，為學(xué)科交叉研究的基礎(chǔ)資源具備程度進(jìn)行評估。

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*基金項目：河北省科學(xué)技術(shù)研究與發(fā)展計劃科技條件建設(shè)項目（項目編號：12963553D）。

（作者單位：燕山大學(xué)科學(xué)技術(shù)研究院）