協(xié)同創(chuàng)新儀器共享平臺(tái)的研究與實(shí)現(xiàn)

劉行兵, 司 思, 劉孝飛, 張 震

(河南師范大學(xué) 計(jì)算機(jī)與信息工程學(xué)院, 河南 新鄉(xiāng) 453000)

隨著高校和科研機(jī)構(gòu)儀器設(shè)備數(shù)量越來越大,儀器設(shè)備管理不得當(dāng)、資源共享信息不及時(shí)、專業(yè)性操作和使用成本較高等問題日益凸顯。在此背景下,儀器資源共享成為重要發(fā)展趨勢[1-3]。為此,應(yīng)積極探索并建立健全科研儀器設(shè)備開放管理制度和獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)制,向社會(huì)提供科研資源開放服務(wù),解決科研儀器使用率低的問題[4]。搭建協(xié)同創(chuàng)新儀器共享管理平臺(tái),是促進(jìn)儀器設(shè)備開放、促進(jìn)儀器設(shè)備管理制度完善的重要舉措。

1 儀器共享平臺(tái)的發(fā)展現(xiàn)狀

一些發(fā)達(dá)國家很早就對儀器資源共享進(jìn)行研究。日本政府通過頒布相關(guān)的儀器資源使用法律法規(guī),提升企業(yè)、高校、研究機(jī)構(gòu)的主體優(yōu)勢,達(dá)到科技資源高效利用的目的；為貫徹完全開放、免費(fèi)使用的政策,美國國家儀器共享服務(wù)中心整合國內(nèi)實(shí)驗(yàn)室和研究機(jī)構(gòu)的科研成果和儀器資源,向社會(huì)提供共享服務(wù)；韓國政府為保障大型儀器設(shè)備使用效率,頒發(fā)相關(guān)法律法規(guī),在網(wǎng)絡(luò)上發(fā)布儀器共享指南和現(xiàn)有儀器目錄,進(jìn)行儀器使用申請受理,實(shí)行儀器共享會(huì)員制；德國聯(lián)邦物理技術(shù)研究部提供計(jì)量測試和應(yīng)用技術(shù)開發(fā)共享服務(wù),促進(jìn)技術(shù)交流和科技進(jìn)步[5]。

我國已建立了國家級(jí)、區(qū)域級(jí)、省級(jí)、市級(jí)以及校級(jí)的大型科學(xué)儀器設(shè)備共享平臺(tái)。通過跨地域、跨領(lǐng)域的構(gòu)建方式,最終建立了包括16個(gè)國家大型科學(xué)儀器中心在內(nèi)的國家儀器中心平臺(tái)；河北省最初的省級(jí)大型科學(xué)儀器資源共享服務(wù)平臺(tái)聯(lián)盟將變成更為廣泛、共享水平更高的環(huán)渤海地區(qū)大型科學(xué)儀器資源共享服務(wù)平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)；上海研發(fā)公共服務(wù)平臺(tái),包括了儀器、數(shù)據(jù)、專家、文獻(xiàn)、機(jī)構(gòu)等多種科研資源,可為大眾提供多種共享服務(wù),具有不同的共享模式[6]。

當(dāng)前儀器設(shè)備共享管理平臺(tái)還存在一些普遍問題,儀器設(shè)備科研資源信息不能及時(shí)共享,高校和科研機(jī)構(gòu)對于儀器設(shè)備的開放意識(shí)不強(qiáng)；共享管理制度不成熟,儀器設(shè)備利用率低,存在不必要的資源浪費(fèi)；儀器資源狀況信息化程度低,有些還只是紙質(zhì)文件,共享效率低。

2 協(xié)同創(chuàng)新儀器共享平臺(tái)的必要性

協(xié)同創(chuàng)新首先發(fā)源于20世紀(jì)初的美國,隨后逐步傳播到德國、英國等發(fā)達(dá)國家,20世紀(jì)90年代末期擴(kuò)散到中國,并在中國得到迅速發(fā)展。如今,政府、企業(yè)、高校、研究所的協(xié)同創(chuàng)新,加上國家推行的“2011計(jì)劃”,加快了協(xié)同創(chuàng)新的發(fā)展,協(xié)同創(chuàng)新已經(jīng)成為加快轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式、加強(qiáng)科技創(chuàng)新和提高國家競爭力的重要方式[7]。這種全新的創(chuàng)新合作模式,是以包括高校、研究機(jī)構(gòu)在內(nèi)的知識(shí)創(chuàng)新主體和企業(yè)這一技術(shù)創(chuàng)新主體為主要?jiǎng)?chuàng)新要素,以政府、金融機(jī)構(gòu)、中介組織、用戶等為次要?jiǎng)?chuàng)新要素,以實(shí)現(xiàn)科技創(chuàng)新為目的而進(jìn)行的各主體資源整合的網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)新模式,通過知識(shí)創(chuàng)新主體、技術(shù)創(chuàng)新主體及其他要素的深度合作和優(yōu)勢互補(bǔ),產(chǎn)生“1+1+1>3”的非線性效果[8-9]。

儀器共享是協(xié)同創(chuàng)新的重要組成部分,協(xié)同創(chuàng)新儀器共享平臺(tái)是儀器共享的創(chuàng)新模式。通過構(gòu)建協(xié)同創(chuàng)新儀器共享平臺(tái),促進(jìn)各創(chuàng)新主體之間的協(xié)同發(fā)展。協(xié)同創(chuàng)新儀器共享平臺(tái)與傳統(tǒng)儀器共享平臺(tái)在用戶群體、共享目的、操作要求等方面有著明顯不同。傳統(tǒng)開放性儀器共享平臺(tái)是面向全社會(huì)的,而協(xié)同創(chuàng)新儀器共享的用戶僅限于協(xié)同單位,提升了協(xié)同單位間密切的合作關(guān)系。傳統(tǒng)開放性儀器共享平臺(tái)的目的在于儀器的使用,而協(xié)同創(chuàng)新儀器共享平臺(tái)的目的在于協(xié)同創(chuàng)新。由于目的不同,相關(guān)方的共享積極性差別很大。傳統(tǒng)開放性儀器共享平臺(tái)要求儀器操作人員具備一定資質(zhì),而協(xié)同創(chuàng)新儀器共享平臺(tái)則僅需儀器操作人員具有操作能力,不一定要具有相關(guān)部門的認(rèn)可資質(zhì),減輕了儀器提供方技術(shù)隊(duì)伍考取相關(guān)資質(zhì)的負(fù)擔(dān)。鑒于上述不同,協(xié)同創(chuàng)新儀器共享平臺(tái)的設(shè)計(jì)有別于傳統(tǒng)的儀器共享平臺(tái)。

3 協(xié)同創(chuàng)新儀器共享平臺(tái)的設(shè)計(jì)

3.1 平臺(tái)的架構(gòu)

協(xié)同創(chuàng)新儀器共享管理平臺(tái)采用B/S結(jié)構(gòu),平臺(tái)的整體架構(gòu)如圖1所示。B/S結(jié)構(gòu)是以Web技術(shù)為主的結(jié)構(gòu)訪問模式,這種模式是將傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)中的中間服務(wù)器層分為應(yīng)用服務(wù)器和Web服務(wù)器兩個(gè)部分,其中用戶通過瀏覽器發(fā)出命令,Web服務(wù)器或應(yīng)用服務(wù)器訪問數(shù)據(jù)庫接口,反饋給瀏覽器[10-11]。

該平臺(tái)主要解決儀器統(tǒng)一管理問題,包括儀器展示、儀器預(yù)約、管理統(tǒng)計(jì)和技術(shù)咨詢等。在整個(gè)平臺(tái)的構(gòu)架中可以看出,協(xié)同單位用戶可以檢索儀器并查看儀器簡介、規(guī)格型號(hào)、費(fèi)用、技術(shù)指標(biāo)和服務(wù)內(nèi)容等基本信息,還可對所需的儀器設(shè)備進(jìn)行網(wǎng)上預(yù)約,預(yù)約信息審核通過后即可進(jìn)行測試。用戶在儀器預(yù)約之前,需要進(jìn)行注冊審核,普通用戶僅限于協(xié)同單位。此外,還可查看儀器共享管理平臺(tái)簡介、儀器設(shè)備相關(guān)信息和研發(fā)中心信息、儀器共享典型案例等。

3.2 平臺(tái)功能介紹

根據(jù)圖1管理平臺(tái)整體架構(gòu),結(jié)合實(shí)際情況,平臺(tái)分為前、后臺(tái)功能模塊。前臺(tái)模塊主要包括平臺(tái)簡介、信息中心、儀器資源、研發(fā)平臺(tái)、管理統(tǒng)計(jì)、典型案例,后臺(tái)功能模塊主要包括系統(tǒng)管理、儀器管理、用戶管理。

圖1 協(xié)同創(chuàng)新儀器管理共享平臺(tái)整體架構(gòu)

(1) 前臺(tái)6種功能具體內(nèi)容如下：

平臺(tái)簡介：詳細(xì)介紹協(xié)同創(chuàng)新儀器共享平臺(tái)的定位、意義、功能等,方便用戶了解平臺(tái)整體設(shè)計(jì)。

信息中心：主要發(fā)布儀器共享的相關(guān)新聞,主要包括動(dòng)態(tài)新聞、通知公告、行政法規(guī)、行業(yè)動(dòng)向等。

儀器資源：介紹協(xié)同創(chuàng)新儀器共享平臺(tái)中的各類儀器設(shè)備資源信息,用戶可根據(jù)自己的需求進(jìn)行儀器檢索、查詢和預(yù)約。

研發(fā)平臺(tái)：介紹國家級(jí)和省級(jí)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、工程技術(shù)中心、新型研發(fā)機(jī)構(gòu)等。

管理統(tǒng)計(jì)：主要統(tǒng)計(jì)儀器和用戶信息,進(jìn)行集中統(tǒng)一管理。

典型案例：收錄通過平臺(tái)開展的儀器共享典型案例,對優(yōu)秀案例進(jìn)行展示。

(2) 后臺(tái)功能具體內(nèi)容如下：

系統(tǒng)管理：主要是對平臺(tái)中新聞文章、專家信息、數(shù)據(jù)備份還原、系統(tǒng)設(shè)置和權(quán)限分配進(jìn)行管理。對平臺(tái)前臺(tái)新聞和專家信息進(jìn)行管理,及時(shí)更新新聞內(nèi)容和專家信息；數(shù)據(jù)備份和還原保證數(shù)據(jù)的安全性,以免系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)數(shù)據(jù)丟失；系統(tǒng)設(shè)置是對前臺(tái)網(wǎng)站基礎(chǔ)信息的設(shè)置,包括網(wǎng)站名稱、標(biāo)題及前臺(tái)頁面底部地址、郵箱、電話等；不同用戶權(quán)限不同,總管理員可以分配不同用戶和下級(jí)管理員的權(quán)限。

儀器管理：主要是對儀器設(shè)備及其使用的管理。儀器設(shè)備管理包括添加、查看、刪除、修改儀器基本信息等基本操作。此外,儀器管理員添加儀器信息時(shí),需經(jīng)總管理員審核后,平臺(tái)前臺(tái)頁面才會(huì)顯示出來。儀器使用管理包括審核儀器使用情況、申請情況及對使用儀器評價(jià)情況。對于用戶提交的儀器預(yù)約申請,管理員可在查看儀器設(shè)備預(yù)約詳細(xì)信息后,做出審核通過與否的決定,也可在后臺(tái)查看申請儀器預(yù)約的詳細(xì)進(jìn)度情況,查看、刪除預(yù)約記錄或使用儀器評價(jià)信息。

用戶管理：主要是管理用戶的基本信息。普通用戶可查看、修改自己的個(gè)人信息,平臺(tái)管理員可增加管理員用戶或?qū)⒐芾頇?quán)限下放,還可查看平臺(tái)中所有用戶情況,統(tǒng)計(jì)所有用戶信息,以便統(tǒng)一管理用戶。

3.3 平臺(tái)角色管理

用戶使用平臺(tái)時(shí),會(huì)被分配相應(yīng)的角色,協(xié)同創(chuàng)新儀器共享管理平臺(tái)按照用戶權(quán)限不同分為以下五類：

(1) 普通游客：可瀏覽平臺(tái)首頁、查看儀器信息,但沒有預(yù)約權(quán)限。

(2) 普通用戶：可進(jìn)入平臺(tái)、完成注冊,可檢索、查看儀器信息,可預(yù)約儀器,還可進(jìn)行相關(guān)的個(gè)人基本信息管理。該平臺(tái)用戶僅限于協(xié)同單位內(nèi)部人員。

(3) 儀器管理員：分中心管理員添加儀器管理員信息后,儀器管理員可登錄進(jìn)入平臺(tái),對所在分中心范圍內(nèi)的儀器進(jìn)行管理,包括儀器信息的添加、修改、刪除和審核,還可查看儀器設(shè)備預(yù)約信息,包括對個(gè)人基本信息的查看和修改。

(4) 分中心管理員：可登錄管理后臺(tái),對該中心的儀器進(jìn)行操作管理,包括儀器信息的添加、刪除、修改和查看,也可檢索和查看儀器預(yù)約情況和狀態(tài)顯示,以及對個(gè)人基本信息進(jìn)行管理。

(5) 平臺(tái)管理員：整個(gè)儀器共享管理平臺(tái)的管理員,擁有對整個(gè)平臺(tái)的操作權(quán)限,主要包括儀器管理、預(yù)約管理、用戶管理,以及對平臺(tái)的新聞文章管理、專家信息管理、系統(tǒng)管理、數(shù)據(jù)庫備份還原管理、管理員信息管理、角色分配管理、管理員日志管理等。在儀器管理中,儀器管理員或者分中心管理員添加的儀器信息,需經(jīng)平臺(tái)管理員審核后,前臺(tái)方可顯示。

3.4 平臺(tái)的安全管理

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的迅速發(fā)展,網(wǎng)絡(luò)日益復(fù)雜開放,系統(tǒng)安全性成為不可忽視的重要問題[12-13]。為保證系統(tǒng)安全,對儀器共享管理平臺(tái)設(shè)計(jì)了如下功能：

(1) 鑒定身份。該平臺(tái)采用登錄控制模塊對用戶身份進(jìn)行識(shí)別和鑒定,由于用戶來源于平臺(tái)內(nèi)部的協(xié)同單位,保護(hù)了用戶信息的隱私性,用戶具有唯一的身份標(biāo)識(shí)和鑒別信息,個(gè)人信息不易被盜用。

(2) 訪問權(quán)限。平臺(tái)將用戶分為平臺(tái)管理員、儀器管理員、分中心管理員、普通用戶、普通游客五種身份,權(quán)限不同,分工明確,層層制約,保證數(shù)據(jù)安全。

(3) 數(shù)據(jù)加密傳輸和存儲(chǔ)。平臺(tái)采用加密方法,對用戶身份等重要信息進(jìn)行加密,用戶傳輸或者保存數(shù)據(jù)時(shí),采用數(shù)據(jù)加密傳輸和存儲(chǔ),保護(hù)用戶信息安全。

(4) 管理員日志。平臺(tái)設(shè)有管理員日志,日志記錄應(yīng)用程序端的IP地址、角色名稱、操作時(shí)間和操作描述,只有平臺(tái)管理員可以對日志進(jìn)行集中管理,查看使用者相應(yīng)信息,保護(hù)系統(tǒng)安全。平臺(tái)還包括程序錯(cuò)誤信息日志,系統(tǒng)定期對日志進(jìn)行安全分析,維護(hù)平臺(tái)運(yùn)行安全。

(5) 數(shù)據(jù)備份和還原。平臺(tái)支持?jǐn)?shù)據(jù)的備份和恢復(fù),實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的最大讀取時(shí),還支持?jǐn)?shù)據(jù)文件的數(shù)據(jù)恢復(fù)和增量備份,最大限度地保護(hù)數(shù)據(jù)安全。

4 儀器預(yù)約流程

儀器預(yù)約是儀器共享管理平臺(tái)中的一個(gè)重要內(nèi)容。吸取之前儀器共享平臺(tái)建設(shè)弊端,并總結(jié)儀器管理人員多年工作經(jīng)驗(yàn),該協(xié)同創(chuàng)新儀器預(yù)約流程,提升了用戶使用體驗(yàn)感。儀器共享平臺(tái)中的儀器預(yù)約主要包括兩種形式,一種是送樣檢測,協(xié)同單位預(yù)約設(shè)備儀器后，樣品需要儀器管理人員檢測時(shí)，預(yù)約發(fā)起方需按約定送樣本到儀器管理方進(jìn)行測試；另一種是遠(yuǎn)程開通賬戶，協(xié)同單位預(yù)約后，設(shè)備管理方按約定提供賬戶給預(yù)約方使用，預(yù)約方在規(guī)定時(shí)間內(nèi)登錄賬戶完成遠(yuǎn)程計(jì)算。儀器預(yù)約流程如圖2所示。

圖2 儀器預(yù)約流程圖

在協(xié)同創(chuàng)新儀器共享管理平臺(tái)中,用戶身份認(rèn)證完成后,登錄自己的賬號(hào)；從平臺(tái)前臺(tái)頁面檢索到需要預(yù)約的儀器,提交預(yù)約申請；等待儀器管理員審核通過后，即可進(jìn)行送樣測試或者遠(yuǎn)程開通賬戶；進(jìn)行儀器使用；完成測試后,用戶和儀器管理員進(jìn)行評價(jià),儀器預(yù)約流程結(jié)束。在該平臺(tái)儀器預(yù)約過程的不同階段中,用戶和儀器管理員預(yù)約狀態(tài)不同,需要雙方進(jìn)行不同的操作。儀器預(yù)約狀態(tài)和操作如表1所示。

表1 儀器預(yù)約流程狀態(tài)表

表1描述了在儀器預(yù)約中,審核端和申請端在不同步驟時(shí)的狀態(tài)和操作。流程大致分為申請儀器、審核儀器、儀器使用、進(jìn)行評價(jià)、評價(jià)完畢5個(gè)階段,每個(gè)階段中審核端和申請端所顯示狀態(tài)相同,但操作不同。

第一階段,申請儀器。狀態(tài)均為待審核,申請端顯示已申請,不可進(jìn)行操作,審核端顯示審核申請,具體操作可選擇通過或者不通過。

第二階段,審核儀器。狀態(tài)均為已審核,申請端顯示待乙方確認(rèn),不可進(jìn)行操作,審核端顯示預(yù)約確認(rèn),具體操作可選擇修改預(yù)約申請。

第三階段,儀器使用。狀態(tài)均為預(yù)約中,申請端顯示測試完畢,可進(jìn)行操作,即在儀器使用完畢之后,確認(rèn)測試完畢,審核端顯示測試完畢,可進(jìn)行操作,待甲方儀器使用完畢,確認(rèn)測試完畢。

第四階段,進(jìn)行評價(jià)。狀態(tài)均為待評價(jià),測試完畢之后,雙方進(jìn)行評價(jià),申請端顯示請?jiān)u價(jià),對儀器使用過程進(jìn)行評價(jià),提交評價(jià)信息,審核端顯示待評價(jià),不可進(jìn)行操作。

第五階段,評價(jià)完畢。狀態(tài)均為已評價(jià),評價(jià)完畢之后,申請端和審核端均顯示查看評價(jià),不可進(jìn)行刪除和更改評價(jià)。

5 結(jié)語

儀器共享管理平臺(tái)已經(jīng)試運(yùn)行于新鄉(xiāng)市大健康產(chǎn)業(yè)科技協(xié)同創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)中心,河南師范大學(xué)下屬的生命科學(xué)學(xué)院、化學(xué)化工學(xué)院、環(huán)境學(xué)院等10個(gè)學(xué)院的大型儀器設(shè)備入網(wǎng)到儀器共享平臺(tái)中,儀器利用率顯著提高。協(xié)同創(chuàng)新儀器共享管理平臺(tái)的研究與實(shí)現(xiàn),是儀器共享的新嘗試,雖然能有效提高共享儀器的利用率,但由于開放用戶僅限創(chuàng)新協(xié)同單位,限制了儀器開放使用的范圍,這是平臺(tái)下一步完善的方向。