網(wǎng)格技術及教育領域應用展望

　　網(wǎng)格又稱虛擬計算環(huán)境，它利用計算機網(wǎng)絡把地理上廣泛分布的計算資源、存儲資源、網(wǎng)絡資源、軟件資源、信息資源、知識資源等聚合為一個邏輯整體，如同一臺超級計算機，為用戶提供一體化應用服務，實現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)上所有資源的連通與共享，消除信息與資源孤島。采用網(wǎng)格技術的網(wǎng)絡被視為第三代互聯(lián)網(wǎng)。隨著應用需求的日益增多，網(wǎng)格計算從最初的以科學與工程計算為主的學術研究領域，擴展到以分布式系統(tǒng)服務集成為主要特征的應用
　　領域，并已逐漸滲透到教育領域。
　　
　　● 網(wǎng)格的優(yōu)勢
　　
　　網(wǎng)格計算和Web服務的新標準Web服務資源框架（WSRF），使網(wǎng)格服務與Web服務徹底融為一體，實現(xiàn)了統(tǒng)一的信息表示、存儲、轉換和交換，并借助與平臺無關的成熟技術，來完成這些服務的描述、查找、訪問和信息傳輸?shù)裙δ埽挂磺袘闷脚_及資源的異構性都被屏蔽，這正是網(wǎng)格應用價值所在。
　　○ 節(jié)省成本，提高閑置資源的利用率，提升計算能力。網(wǎng)格技術可以自動搜索“富余”資源，并進行虛擬整合，由此形成的計算能力可能超過巨型機。
　　○ 消除信息和資源孤島，實現(xiàn)信息的多元一體化服務。
　　○ 網(wǎng)格將統(tǒng)一軟件標準，實現(xiàn)互操作環(huán)境，形成有序網(wǎng)格。
　　○ 信息的有效定位。由于資源得到統(tǒng)一管理和使用，并采用良好的篩選和過濾機制，信息的定位將十分準確。
　　○ 負載平衡。通過網(wǎng)格實現(xiàn)計算能力和存儲能力的自動配置，把數(shù)據(jù)分別存儲，避免網(wǎng)絡的擁堵和宕機。
　　○ 擴展原有系統(tǒng)性能。計算資源所具有的松耦合特征可以有效保護原有投資，而且可以保證隨需應變的敏捷性。
　　
　　● 網(wǎng)格技術在教育領域的應用價值
　　
　　1.科學研究計算（計算網(wǎng)格）
　　高校等科研機構所涉及的數(shù)據(jù)分析和計算空前復雜化，數(shù)據(jù)密集型專業(yè)（如航天、能源、生命科學、氣象等領域）通常需要超級計算機作為數(shù)據(jù)處理中心，但其造價高昂。因此，構建教育科研計算網(wǎng)格可以極大地提高現(xiàn)有計算資源的利用率，將不同高校的計算資源、信息資源和智力資源等聚合起來，虛擬成一個“強強聯(lián)合”的超級信息處理中心，形成高水平低成本的計算服務平臺，將高性能計算能力送到教育和科研用戶的桌面上，完成海量數(shù)據(jù)的科學分析計算。
　　2.教育資源整合（數(shù)據(jù)網(wǎng)格）
　　各級各類學校都在建立各自的網(wǎng)絡基礎設施和教育資源庫。普遍存在的問題是：花巨資配置的軟硬件設施得不到充分利用，形成信息和資源“孤島”；而經(jīng)濟發(fā)展滯后地區(qū)，無法獲得充分的教育投入，導致教育資源結構分布的不均衡，嚴重影響了教育信息化的整體效能。利用網(wǎng)格技術可以對海量資源進行甄別篩選，整合優(yōu)質教育資源，極大地減少重復開發(fā)與投入，提高教育投入效益。在教育資源網(wǎng)格環(huán)境中，教學不再按照學校劃分，而是集各校所長，形成一體化，教育資源網(wǎng)格使師生通過單一入口訪問經(jīng)過網(wǎng)格篩選后的優(yōu)質教育資源，而不必要考慮這一資源出自何處。這對于普遍提高學生的學習質量將會有重要作用。因此，著手研究構建教育資源網(wǎng)格意義十分重大。
　　3.構建教育電子政務網(wǎng)格（服務網(wǎng)格）
　　教育電子政務的目標是各級教育行政管理部門及高校應用現(xiàn)代信息技術，將管理和服務通過網(wǎng)絡技術進行集成，在網(wǎng)上實現(xiàn)組織結構和工作流程的優(yōu)化重組，超越時空及部門之間的阻隔，向社會提供規(guī)范、透明、優(yōu)質的管理和服務。在技術環(huán)節(jié)上，現(xiàn)行教育電子政務面臨的問題之一是難以實現(xiàn)跨組織機構、跨平臺的資源訪問和數(shù)據(jù)交換，需要整合的資源和服務種類多、數(shù)量大、分布廣，隸屬于不同的管理域，具有不同的管理策略和安全需求。利用網(wǎng)格技術可以在分布、異構、自治的資源環(huán)境上構造動態(tài)的虛擬組織，并在其內部實現(xiàn)跨自治域的資源共享與協(xié)作，實現(xiàn)管理部門之間的數(shù)據(jù)無縫交換。網(wǎng)格技術的分布式工作模式，可以有效地實現(xiàn)網(wǎng)絡虛擬環(huán)境下的協(xié)同辦公，提高管理部門的工作效率和管理水平。因此，利用教育管理部門的協(xié)調機制，利用教育行業(yè)的技術優(yōu)勢，可以構建教育電子政務網(wǎng)格。
　　4.遠程教育
　　遠程教育的發(fā)展，需要日益豐富的教育資源。網(wǎng)格的廣域資源應用機制不僅可以低成本地實現(xiàn)信息資源共享，而且還可以實現(xiàn)軟硬件、網(wǎng)絡資源、計算資源、存儲資源和知識資源的共享，這對提高邊遠和經(jīng)濟落后地區(qū)的教育水平具有特殊價值。網(wǎng)格技術還將促進3D、流媒體技術和虛擬現(xiàn)實技術的廣泛應用，消除其在速度和用戶數(shù)方面的限制，并使遠程視頻系統(tǒng)實現(xiàn)高清電視級的標準，極大地豐富教育資源的種類。遠程教育活動不僅局限于社會科學領域，自然科學領域的精細演示和互動性也將被普遍應用，使遠程教育向更高層次發(fā)展。
　　5.人才培訓
　　建議關注網(wǎng)格技術和虛擬現(xiàn)實技術的結合。虛擬現(xiàn)實(Virtual Reality)是一項有重要應用價值的數(shù)據(jù)可視化技術。由于運行虛擬現(xiàn)實技術所需要的計算資源過于龐大，此項技術只用于飛行員等高成本的訓練工作，普通人難以享受這一技術帶來的逼真體驗。而網(wǎng)格的大規(guī)模計算和海量數(shù)據(jù)處理能力為虛擬現(xiàn)實技術的應用創(chuàng)造了有利條件，可以使虛擬現(xiàn)實技術走向平民化。在教學活動中，由于數(shù)據(jù)表現(xiàn)更加逼真，會極大地提高學生的想象力、激發(fā)學習興趣，學習效果會十分顯著。此外，還可以建立各種虛擬實驗室、虛擬人物形象和學習情景，彌補教學條件的不足，創(chuàng)造個性化學習環(huán)境。虛擬現(xiàn)實技術可用于重現(xiàn)場景、解釋復雜概念、模擬操作等，具有經(jīng)濟、安全、環(huán)保的特點。因此，發(fā)展網(wǎng)格技術，會帶動相關技術的應用，為豐富教育方法和轉變教育模式提供新的手段，使基礎教育、職業(yè)教育和人力資源開發(fā)提高到新的水平。
　　
　　在教育領域應用網(wǎng)格技術需要關注的問題
　　
　　1.安全問題
　　一切資源都被整合到網(wǎng)格環(huán)境下，網(wǎng)格的安全性尤為重要。必須對資源的分享、分割、過濾、移動進行有效管理。
　　2.關鍵技術問題
　　網(wǎng)格應用的核心構件是網(wǎng)格中間件，因此，教育網(wǎng)格應用要關注圍繞中間件的相關軟件技術研發(fā)，并形成體系。
　　3.管理服務問題
　　網(wǎng)格將成為一種IT基礎設施，如何在教育領域管理、維護和運營這個基礎設施，成為教育網(wǎng)格服務和發(fā)展的關鍵。同時要解決網(wǎng)格上資源共享中的知識產(chǎn)權及利益分配問題。
　　4.現(xiàn)有系統(tǒng)轉化問題
　　許多教育應用系統(tǒng)運行多年，如果將其推向網(wǎng)格環(huán)境，必將面臨系統(tǒng)移植問題，為保護原有投資，需要深入研究開發(fā)相應的支撐技術。
　　網(wǎng)格是未來信息技術發(fā)展的大趨勢。網(wǎng)格計算將在行業(yè)應用的引導下，向多領域滲透，并將進一步融合和促進其他相關技術的應用，實現(xiàn)標準化、實用化、大眾化。它必將對未來的教育領域和社會生活產(chǎn)生深遠的影響。
　　
　　參考文獻：
　　[1] 孫培德．網(wǎng)格計算的研究新進展[J]．計算機工程與應用，2003，（16）.
　　[2] 洪學海，許卓群，丁文魁．網(wǎng)格計算技術及應用綜述[J]．計算機科學，2003，30(8):1-5.
　　[3] 苗再良．網(wǎng)格技術發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢[J]．信息技術與信息化，2005，(2):17-20.