大數(shù)據(jù)視角下的虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)學(xué)研平臺(tái)構(gòu)建研究

唐光艷

（錦州師范高等?？茖W(xué)校，遼寧 錦州 121000）

虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)學(xué)研平臺(tái)的興起和應(yīng)用極大地拓展了產(chǎn)學(xué)研發(fā)展的空間范圍，并且給學(xué)生創(chuàng)造了更加廣闊的學(xué)習(xí)空間。但是傳統(tǒng)的產(chǎn)學(xué)研教學(xué)平臺(tái)不能完成產(chǎn)學(xué)研結(jié)合的創(chuàng)新應(yīng)用及發(fā)展需要，針對(duì)這一問(wèn)題，可以將大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用到虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)學(xué)研平臺(tái)的構(gòu)建過(guò)程中，通過(guò)挖掘并處理數(shù)據(jù)資源，可以更好地發(fā)揮出數(shù)據(jù)的應(yīng)用價(jià)值，建立科學(xué)、有效的虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)學(xué)研平臺(tái)，從而提高產(chǎn)學(xué)研的效果。由此可見(jiàn)，對(duì)大數(shù)據(jù)視角下的虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)學(xué)研平臺(tái)構(gòu)建進(jìn)行研究具有重要的意義。

1 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述

虛擬現(xiàn)實(shí)即VR技術(shù)，主要包括計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)、人工智能技術(shù)、傳感器技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)處理技術(shù)等諸多方面，是一種由計(jì)算機(jī)生成的高技術(shù)模擬系統(tǒng)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)主要具有多感知性、存在感、交互性以及自主性等多個(gè)方面的特點(diǎn)。虛擬現(xiàn)實(shí)是計(jì)算機(jī)技術(shù)和思維學(xué)科結(jié)合而成的產(chǎn)物，給人類(lèi)更加全面地認(rèn)識(shí)世界提供了全新的思路。用戶通過(guò)自然的方式和虛擬環(huán)境完成交互操作，極大地解決了以往人們必須親身經(jīng)歷才能了解環(huán)境的這一問(wèn)題。此外，通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的三維空間表現(xiàn)力以及人機(jī)交互模式的應(yīng)用，在航天領(lǐng)域以及軍事領(lǐng)域當(dāng)中有著廣泛的應(yīng)用。隨著現(xiàn)代化信息技術(shù)的迅速發(fā)展，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在各個(gè)行業(yè)當(dāng)中都有著良好的發(fā)展前景，并且給傳統(tǒng)性行業(yè)的發(fā)展帶來(lái)了變革與發(fā)展。

2 傳統(tǒng)產(chǎn)學(xué)研平臺(tái)存在的主要問(wèn)題

2.1 和產(chǎn)業(yè)需求脫節(jié)

現(xiàn)階段，產(chǎn)學(xué)研平臺(tái)缺少創(chuàng)新合作發(fā)展的理念，并且相關(guān)的科研服務(wù)和產(chǎn)業(yè)的實(shí)際需要存在一定的差距。產(chǎn)學(xué)研平臺(tái)合作雙方的目的以及出發(fā)點(diǎn)不同，這主要表現(xiàn)在：高校及科研機(jī)構(gòu)主要注重提高教育教學(xué)水平以及科研能力的培養(yǎng)，并且實(shí)現(xiàn)自身的價(jià)值；而企業(yè)主要注重技術(shù)的創(chuàng)新、市場(chǎng)的變化以及風(fēng)險(xiǎn)承擔(dān)等方面。對(duì)于產(chǎn)業(yè)支持目標(biāo)而言，高層次以及創(chuàng)新性的科研項(xiàng)目占據(jù)比例較小，其科研需求主要是完成管理以及生產(chǎn)活動(dòng)等。而傳統(tǒng)的產(chǎn)學(xué)研平臺(tái)缺少創(chuàng)新理念和背景，因此容易受到其他重點(diǎn)科研項(xiàng)目的排擠，導(dǎo)致缺少資金及科研資源的支撐。

2.2 管理松散

產(chǎn)學(xué)研平臺(tái)不但要完成整體科研需要的對(duì)接工作，而且還要具備完善的科研流程管理系統(tǒng)。然而受到經(jīng)濟(jì)和政策等因素的影響，傳統(tǒng)的產(chǎn)學(xué)研平臺(tái)的科研管理能力不足，缺少對(duì)科研項(xiàng)目的有效控制，所以不能有效地處理科研項(xiàng)目研發(fā)以及成果推廣等工作。在管理方面來(lái)看，傳統(tǒng)的產(chǎn)學(xué)研平臺(tái)缺少完善的質(zhì)量管理體系，國(guó)家對(duì)產(chǎn)學(xué)研合作的標(biāo)準(zhǔn)和項(xiàng)目審核情況缺少統(tǒng)一性，所以使得產(chǎn)學(xué)研平臺(tái)管理較為松散，過(guò)于看重政策的導(dǎo)向以及資金問(wèn)題。

2.3 科研成果轉(zhuǎn)化力有待提高

科研成果是判斷產(chǎn)學(xué)研平臺(tái)質(zhì)量的重要標(biāo)準(zhǔn)之一，其成果質(zhì)量影響到了產(chǎn)業(yè)的進(jìn)步發(fā)展以及成果的有效轉(zhuǎn)化等。但是，中國(guó)產(chǎn)學(xué)研平臺(tái)合作效率以及成果轉(zhuǎn)化率較低，和發(fā)達(dá)國(guó)家之間存在較大的差距，一些發(fā)達(dá)國(guó)家的科研成果轉(zhuǎn)化率可達(dá)60%，而中國(guó)高校及科研機(jī)構(gòu)的成果轉(zhuǎn)化率僅為20%，且產(chǎn)業(yè)化率較低，科研成果轉(zhuǎn)化率如圖1所示。各個(gè)高校產(chǎn)學(xué)研科研成果轉(zhuǎn)化率較低的主要因素包括：①政策因素。②傳統(tǒng)的產(chǎn)學(xué)研平臺(tái)缺少完善的體系和市場(chǎng)服務(wù)機(jī)制，因此容易受到專業(yè)跨度等方面的限制。

圖1 科研成果轉(zhuǎn)化率

3 大數(shù)據(jù)視角下的虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)學(xué)研平臺(tái)的構(gòu)建

3.1 虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)學(xué)研平臺(tái)構(gòu)建的硬件分析

在虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)學(xué)研平臺(tái)構(gòu)建過(guò)程中，必須加強(qiáng)其交互性以及實(shí)時(shí)性等，所以網(wǎng)絡(luò)通信的帶寬以及延時(shí)等問(wèn)題需要重點(diǎn)關(guān)注?？蛻舳撕头?wù)器的通信是平臺(tái)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的重要基礎(chǔ)，發(fā)射端首先要對(duì)信息進(jìn)行格式處理，再傳輸?shù)浇邮斩耍缓笥山邮斩诉M(jìn)行處理，判斷并且執(zhí)行操作，在這一過(guò)程中，通信雙方要嚴(yán)格按照通信協(xié)議進(jìn)行操作，更好地完成通信協(xié)議功能。因此，在通信協(xié)議的選擇上，可以應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)傳輸協(xié)議（Virtual Reality Transport Protocols，VRTP）當(dāng)作平臺(tái)，完成產(chǎn)學(xué)研平臺(tái)當(dāng)中客戶端與服務(wù)器程序之間的連接工作。

此外，可以使用Hadoop大數(shù)據(jù)框架當(dāng)作系統(tǒng)平臺(tái)的擴(kuò)展程序，Hadoop是一種分析并處理分布式、非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的開(kāi)源框架，主要采用JAVA語(yǔ)言完成Apache的開(kāi)源式框架結(jié)構(gòu)，在計(jì)算機(jī)構(gòu)成的集群當(dāng)中完成大量數(shù)據(jù)信息的分布式計(jì)算。此外，Hadoop通過(guò)MapReduce分布式計(jì)算框架，按照GFS理論對(duì)分布式文件系統(tǒng)（Hadoop Distributed File System，HDFS）進(jìn)行開(kāi)發(fā)工作，同時(shí)按照BigTable原理開(kāi)發(fā)出HBase數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)。通過(guò)應(yīng)用Hadoop大數(shù)據(jù)框架，能夠在Hadoop當(dāng)中開(kāi)發(fā)以及處理一些應(yīng)用程序，具有可靠性以及低成本的優(yōu)勢(shì)。

在運(yùn)行架構(gòu)方面，應(yīng)用瀏覽器/服務(wù)器（Browser/Server，B/S）架構(gòu)模式，B/S架構(gòu)主要包括表現(xiàn)層、邏輯層以及數(shù)據(jù)訪問(wèn)層三個(gè)部分，其架構(gòu)如圖2所示，可以把平臺(tái)的主要功能集中到服務(wù)器當(dāng)中，使得系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)、維護(hù)和使用功能等得到了極大的簡(jiǎn)化。另外，應(yīng)用MapReduce以及HDFS等核心構(gòu)件，并且融合了計(jì)算機(jī)服務(wù)器，以網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為核心建立產(chǎn)學(xué)研平臺(tái)，從而提高產(chǎn)學(xué)研平臺(tái)學(xué)習(xí)環(huán)境的真實(shí)性。

圖2 B/S模式架構(gòu)圖

產(chǎn)學(xué)研平臺(tái)主要包括客戶端、服務(wù)端以及用戶端等內(nèi)容。其中，客戶端主要完成產(chǎn)學(xué)研平臺(tái)應(yīng)用過(guò)程中存在的教育問(wèn)題、學(xué)習(xí)虛擬現(xiàn)實(shí)建模語(yǔ)言（VRML）環(huán)境和用戶端的操作信息等。服務(wù)器主要挖掘產(chǎn)學(xué)研相關(guān)的數(shù)據(jù)信息，同時(shí)把信息傳輸?shù)娇蛻舳撕陀脩舳水?dāng)中。各個(gè)用戶在產(chǎn)學(xué)研平臺(tái)當(dāng)中能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)的共享，并且保持學(xué)習(xí)環(huán)境的一致性。最后，用戶端主要是服務(wù)器端地址以及對(duì)應(yīng)的端口等組成，在進(jìn)行初始化之后，用戶端和服務(wù)器進(jìn)行連接，并且按照設(shè)置好的指令完成相應(yīng)的操作。

在大數(shù)據(jù)視角下，以互聯(lián)網(wǎng)虛擬環(huán)境為依托進(jìn)行產(chǎn)學(xué)研平臺(tái)的硬件設(shè)計(jì)，極大地提升了平臺(tái)應(yīng)用的安全性。

3.2 虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)學(xué)研平臺(tái)構(gòu)建的軟件分析

利用平臺(tái)客戶端，用戶可以登錄虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)學(xué)研平臺(tái)，選擇自己喜愛(ài)的課程。在建立虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)學(xué)研平臺(tái)的過(guò)程中，應(yīng)用JAVA程序構(gòu)建學(xué)習(xí)平臺(tái)，從而強(qiáng)化虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)學(xué)研平臺(tái)的各項(xiàng)功能。從根本上提高教學(xué)的質(zhì)量和效率。當(dāng)用戶登錄系統(tǒng)平臺(tái)之后，服務(wù)端進(jìn)行信息的預(yù)處理操作，并且按照用戶瀏覽信息的實(shí)際情況，處理大數(shù)據(jù)挖掘過(guò)程中的冗余信息。另外，當(dāng)服務(wù)端完成數(shù)據(jù)預(yù)處理操作之后，然后完成數(shù)據(jù)的分析工作，根據(jù)大數(shù)據(jù)技術(shù)對(duì)用戶的學(xué)習(xí)方式進(jìn)行分析?？蛻舳死肳eb路徑圖對(duì)用戶的學(xué)習(xí)模式以及相關(guān)規(guī)則等進(jìn)行分析，從而完成產(chǎn)學(xué)研系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)環(huán)境建模過(guò)程。

4 試驗(yàn)分析

在大數(shù)據(jù)視角下，為了證明虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)學(xué)研平臺(tái)構(gòu)建的科學(xué)性，對(duì)其進(jìn)行試驗(yàn)分析。在這一過(guò)程中，將不同的教育機(jī)構(gòu)當(dāng)作實(shí)驗(yàn)對(duì)象，從而完成教學(xué)質(zhì)量的評(píng)估分析工作。將大數(shù)據(jù)下的虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)學(xué)研平臺(tái)和傳統(tǒng)的虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)學(xué)研平臺(tái)進(jìn)行對(duì)比，進(jìn)行仿真模擬實(shí)驗(yàn)，并且畫(huà)出實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果。

4.1 數(shù)據(jù)準(zhǔn)備

為了進(jìn)一步提高仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確程度，首先需要對(duì)相關(guān)的參數(shù)進(jìn)行合理設(shè)置，可以將參數(shù)設(shè)置為：仿真實(shí)驗(yàn)環(huán)境下模擬教育機(jī)構(gòu)的數(shù)量為9，且資源的波動(dòng)范圍是[+10%，-10%]，…，[+55%，-55%]；仿真實(shí)驗(yàn)設(shè)備設(shè)置為VCM仿真平臺(tái)；系統(tǒng)運(yùn)行的參數(shù)設(shè)置為0.34；系統(tǒng)的容錯(cuò)率范圍在0.05～0.08。

把設(shè)置好的數(shù)據(jù)信息輸入到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)當(dāng)中，并且完成仿真實(shí)驗(yàn)過(guò)程，進(jìn)行相關(guān)的操作。當(dāng)實(shí)驗(yàn)環(huán)境以及參數(shù)設(shè)置相同的條件下，運(yùn)行計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)，完成實(shí)驗(yàn)操作與分析。最后把得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行加權(quán)操作，進(jìn)行匯總分析。

4.2 結(jié)果分析

實(shí)驗(yàn)結(jié)果匯總信息如圖3所示。

圖3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果匯總圖

根據(jù)圖3可以看出，通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)學(xué)研平臺(tái)質(zhì)量實(shí)驗(yàn)比較可知，通過(guò)第三方信息記錄軟件，能夠看出在大數(shù)據(jù)視角下，對(duì)于虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)學(xué)研平臺(tái)而言，由于資源波動(dòng)而產(chǎn)生影響的程度大概為0.48%，而傳統(tǒng)的虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)學(xué)研平臺(tái)受到資源波動(dòng)的影響概率是2.62%。從中可以看出，大數(shù)據(jù)視角下虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)學(xué)研平臺(tái)可以較好地解決產(chǎn)學(xué)研行業(yè)當(dāng)中的空白問(wèn)題，極大地提升產(chǎn)學(xué)研平臺(tái)教學(xué)的整體質(zhì)量和效率。

5 總結(jié)

本文通過(guò)對(duì)大數(shù)據(jù)視角下的虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)學(xué)研平臺(tái)構(gòu)建的研究，使我們了解到了，基于大數(shù)據(jù)技術(shù)完成虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)學(xué)研平臺(tái)的構(gòu)建，不僅滿足了低成本的要求，滿足科研、學(xué)習(xí)、生產(chǎn)等方面的教育需要，而且符合新課改下的高性能需求，可以極大地提高產(chǎn)學(xué)研的質(zhì)量和效率。通過(guò)對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)學(xué)研平臺(tái)構(gòu)建的硬件以及軟件設(shè)計(jì)，同時(shí)對(duì)其進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)分析，可以得出：在大數(shù)據(jù)視角下，虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)學(xué)研平臺(tái)受資源波動(dòng)的影響較小，且產(chǎn)學(xué)研教學(xué)的質(zhì)量和效率得到了有效的提高。