智慧的大學有多遠

文/本刊記者 朱杰

智慧的大學有多遠

文/本刊記者 朱杰

隨著信息技術發展，更多的先進技術和服務被應用于校園建設，從而創造出一個更加宜學、宜教、宜研的大學校園。在即將到來的物聯網時代，無處不在的網絡學習、融合創新的網絡科研、透明高效的校務管理、豐富多彩的校園文化、方便周到的校園生活都可以在大學中實現，一個安全、穩定、環保、節能的“智慧校園”正在成為現實。

2009年，當“智慧地球”的概念被提出時，一度引發了世界各國對物聯網的追捧。而高校作為新技術應用的前沿陣地之一，自然也就成為物聯網普及應用的重要領域，“智慧校園”的概念由此而生。很多人認為，基于物聯網技術的“智慧校園”不僅可以更進一步地實現教學、科研、管理及服務手段方面的現代化，更有可能引發學校人才培養觀念和教育理念的深刻變革。

兩年多時間過去了，今天的“智慧校園”進展如何呢？

從概念變成真實的應用

教室里的燈可以自動開關，當學生離開教室就會自動熄滅；自行車、筆記本電腦、手機等物品再也不用擔心被盜，貼上一個小小的標簽，就能隨時知道它們的行蹤；汽車進出校園不需要辦復雜的進出手續,只要裝一個射頻標簽,就能通過分布各處的讀碼器了解位置、狀態等信息；而在圖書館，每類圖書閱讀者的特點已經可以隨時被掌握，智能的知識分享體系正在形成……這些并不是科幻電影里的場景，而是南京郵電大學師生們身邊真實出現的應用。

南京郵電大學是我國最早從事物聯網技術研究和“智慧校園”建設的高校之一。2009年，南京郵電大學在全國高校中率先成立物聯網研究院，并正式開始規劃布局“智慧校園”建設。2010年，南京郵電大學“寬帶無線通信與傳感網技術重點實驗室”被教育部批準為立項建設的重點實驗室，這也是教育部在物聯網領域中布局和建設的第一個重點實驗室。南京郵電大學的馮曉虹老師告訴記者，該實驗室成立以來，圍繞泛在信息的傳感、智能感知與處理、新一代無線通信網絡與傳輸、物聯網中多應用多業務的集成以及傳感網管理和安全機制等領域，開展了多項創新性研究，有很多研究成果已經實際應用在南京郵電大學的校園中。依托這個實驗室，南京郵電大學目前已經建立了基于智慧服務理念的綜合信息智慧服務平臺，構建了智慧教室、節能環保、智能交通、平安應急等涉及校園生活各方面的一系列在線智慧服務應用。

“智慧”是什么？浙江大學信息化工作領導小組副組長魯東明老師給出了這樣的定義，“涵蓋了便捷的辦公模式、泛在的育人模式、時尚的娛樂模式和實時的科研模式”。在浙江大學，以“E校園電子地圖平臺”為代表的一系列智能校園管理系統，正被大量應用到學校管理的各個方面。這些系統全面詳實地采集了校園內所發生的與正在發生的各項事實數據，并通過智能的數據分析、預測、判斷等手段，為學校領導的科學決策提供量化的依據，從而通過一系列合理制度的制定，客觀公正地評價教師員工業績、有效提高教職工積極性、最大化地優化盤活人力、財力、物力等各項學校基礎資源，促進學校教育改革全面深入發展。

傳播知識、分享知識是大學的根本任務。在上海交通大學，一個“傳統圖書館+ 物聯網+ 云計算+ 智慧化設備”的智能型圖書館正在形成。據上海交通大學圖書館郭晶介紹，他們正在通過物聯網技術實現圖書館中各個環節的通信，包括用戶之間的通信、用戶與圖書館的通信、用戶與信息資源的通信以及信息資源之間的通信，今后圖書館工作的各個環節都可以智能化地完成，無需人工干預。同時，通過引進基于Primod的知識發現平臺，以及基于LibGuides的學科信息指南社區，圖書館將進一步實現以學科領域、服務任務和目標為驅動，進行感知、網絡和應用各個層面的協同工作，對環境、目標等進行智慧獲取和處理，提供更為智慧、更為精確、多元化感知的信息服務。

記者在調查中還發現，“智慧校園”的應用不僅僅出現在這些研究性的大學中，在很多高等職業技術學院中，也開始出現，并在日常教學中發揮了積極的作用。職業教育通常更倚重于實訓教學環節，重視教學過程中學生的體驗和感受。不過當指導教師面對超過30人的班級進入實驗室時，往往很難照顧到所有學生的操作或者出現的各類故障。針對這一情況，北京電子科技職業學院構建了一個基于物聯網技術的實訓教學系統，在實訓教學過程中，學生的手持式終端會通過射頻技術自動掃描貼設備上的電子標簽，并將讀取的信息通過無線網絡上傳至網絡教學平臺。網絡教學平臺根據接收到的學生身份和實訓設備信息，自動向學生推送與當前設備一致的實訓內容和學習資源。學生根據手持設備上的內容，來完成實訓課程學習。這樣就利用了物聯技術為每名學生提供了一名“專職實訓指導教師”，很大程度緩解了學校實訓師資不足的問題。

智能技術將改變未來教育模式

目前，盡管還沒有一所高校實現了真正意義上的“智慧校園”，但是這些高校所進行的研究、實驗和應用，都為高校信息化下一步的發展積累了寶貴經驗，并為未來“智慧校園”的建設探索了方向。上面所提到的智能校園應用，只是弱水三千之中的一瓢，“智慧校園”有著更廣泛的應用前景：

1. 構建新一代的網絡基礎設施平臺，網絡將無處不在、無時不在， 并為學校中的各種計算設備提供支撐，其重要性甚至可能超過今天的互聯網。

2. 隨著人們對信息服務要求的多元化和電子設備的小型化，信息終端產品將越來越多樣化，“智慧校園”將改變校園網絡上目前以PC、筆記本、服務器為主的應用狀況，給各種智能終端提供更廣闊的應用空間。

3. “智慧校園”將使得校園中出現更多的智能空間，如智能會議室、智能實驗室、智能圖書館、智能教室等，智能空間中嵌入了計算、信息、傳感設備，目的是幫助校園用戶方便地訪問和利用學校中的各種信息。

智慧校園需求日益強烈

在今天的大學中，隨著信息化建設的不斷推進，信息服務在教學、科研與管理中的作用越來越大。當大部分高校已經或正在開始建設基于部門的應用系統，基本解決了面向業務主題的管理難題時，高校信息化所面臨的一些共性的不足之處開始顯現出來，如網絡基礎設施的接入手段單一，安全保障體系尚不完善；數字資源整體應用水平不高；不同部門之間的信息共享與交流自動化程度低，缺乏統一的信息編碼標準；信息化保障機制還不夠健全等。

學校的教學資源信息主要來源于三類：基于人的數據、基于流程管理的數據以及面向設施環境的數據。現有的信息管理系統在一定程度上解決了這些數據的采集，但仍然無法滿足全方位實施教育信息化及提供智能的綜合信息服務的要求。這就要求基于更先進網絡技術的“智慧校園”出現。

從某種意義上說，“智慧校園”是今天數字化校園的一種發展和演進。在復旦大學信息化辦公室主任宓老師看來，“經過多年建設的數字化校園平臺將是實現智慧校園的基礎，只是智慧校園將更多的強調按需服務、快速反應、主動應對等，更多地體現智能、聰慧的特點”。和目前的校園網絡相比，基于物聯網技術的“智慧校園”有著很多鮮明的特征。

首先，它是各種感知技術的廣泛應用。未來的校園中將部署海量的多種類型傳感器，每個傳感器都是一個信息源，不同類別的傳感器所捕獲的信息內容和信息格式不同。傳感器獲得的數據具有實時性，按一定的頻率周期性的采集環境信息，不斷更新數據。

其次，它是一種建立在互聯網上的泛在網絡。物聯網技術的重要基礎和核心仍舊是互聯網，通過各種有線和無線網絡與互聯網融合，將物體的信息實時準確地傳遞出去。在物聯網上的傳感器定時采集的信息需要通過網絡傳輸，由于其數量及其龐大，形成了海量信息，在傳輸過程中，為了保障數據的正確性和及時性，必須適應各種異構網絡和協議。

還有，物聯網技術不僅僅提供了傳感器的連接，其本身也具有智能處理的能力，能夠對物體實施智能控制。物聯網將傳感器和智能處理相結合，利用云計算、模式識別等各種智能技術，擴充其應用領域。從傳感器獲得的海量信息中分析、加工和處理出有意義的數據，以適應高校用戶的不同需求，發現新的應用領域和應用模式。

2009年8月5日，溫家寶總理在江蘇考察中科院無錫高新微納傳感網工程技術研發中心時表示，“當計算機和互聯網產業大規模發展時，我們因為沒有掌握核心技術而走過一些彎路。在傳感網發展中，要早一點謀劃未來，早一點攻破核心技術”。今天，各大高校積極開展的“智慧校園”建設，無疑是面向國際科技前沿和滿足國家戰略需求的重要舉措，對于國家開展重大技術攻關，開發自主創新產品都有著重要的現實意義。

大規模建設的條件尚不成熟

毫無疑問，“智慧校園”建設可以給高校帶來很多便利，不過當“智慧校園”快速發展的同時，問題也存在于很多方面。清華大學計算中心主任蔣東興老師認為：“物聯網技術走進校園是一個必然趨勢，我們需要從現在開始進行相關應用的探索和研究，但是高校大規模的建設和部署‘智慧校園’，目前還不是時候。”

首先，定義尚不明確。面對如火如荼的“智慧校園”建設熱潮，已經讓很多人開始困惑，智慧校園到底是什么？作為一個嶄新的概念，不同的提出者給予不同的詮釋，這現象類似于當初的數字校園建設，曾經有很多人把“一卡通”系統的應用定義為數字校園實現的標準，而現在，同樣有很多人把“智慧校園”簡單地理解為物聯網技術的應用。這也導致了目前“智慧校園”很多還停留在基礎設施的層面，而忽視了應用和資源的智能化，這樣存在了很大的局限性。

其次，對高校教、學、科研的智能化支持仍然缺乏。目前的“智慧校園”，大多實現了對學校辦公、管理和生活服務的智能化。然而人才培養、傳播知識是大學的根本任務，“智慧校園”要實現的不僅僅是物體與物體之間的通信，更要促進知識的智能傳播，幫助學生更好地學習。“智慧校園”如何從一個智能化的管理服務平臺擴展到真正智能化的教、學、科研平臺，仍然有很長的路要走。

再次，很多學校對“智慧校園”引發的教學、管理模式變革還沒有充分準備。自動化、智能化和智慧化相互結合，將會是“智慧校園”時代大學的主要特征，在未來校園中，需要人工干預的工作將會越來越少，大量的工作會有智能化系統自動完成，這無疑會對學校現有的管理模式和保障體系帶來挑戰。如果沒有相適應的制度保障，即便高校建設了完善的“智慧校園”基礎設施，也很難真正發揮它的作用。“智慧校園”引發的教學、管理模式變革，仍需進一步的探索和實踐。

最后，“智慧校園”建設還缺乏完整的技術標準。一直以來，泛在網絡連接的技術標準、關于設備和傳感器的通信接口標準始終都是影響物聯網應用發展的挑戰之一。在未來的“智慧校園”建設中，相關設備如何布置，如何維護，如何管理，如何形成網絡，如何使用都是很大的問題。

對于各大高校來說，要建設“智慧”的校園，應當循序漸進地實現。首先，進一步完善數字化校園平臺的應用，提高學校現有信息資源的使用價值。在此基礎上，促進物聯技術、傳感技術在校園中的應用，構建一個能夠支撐智慧校園應用的基礎設施平臺。此外，學校還需要實現智慧校園的概念模型和建設方法模型。當這些工作逐步完善之后，學校才真正具備實現全面的智慧教學、科研、生活、管理的服務能力。

不可或缺的技術準備

物聯網技術是“智慧校園”的重要支撐手段，但是要實現真正意義上的“智慧校園”，只依靠物聯網技術是遠遠不夠的。如果仔細分析一下浙江大學、南京郵電大學、江南大學等高校的“智慧校園”建設規劃，我們不難發現，構建一個穩定、可靠的“智慧校園”系統平臺，以下方面的技術準備工作是不可或缺的。

加快以IPv6為基礎的智能網絡平臺建設。全球IPv4地址已經在今年分配完畢，而在“智慧校園”中，接入網絡的智能手機、智能家電、傳感器終端等的數量越來越多；另外隨著物聯網逐漸向云計算、泛在網發展，每一個終端都可能成為服務器，這些都需要借助IPv6網絡的優勢來承載，因此，建設“智慧校園”，必須要大力發展基于下一代互聯網技術的IPv6校園網絡。

完善云計算平臺的構建。云計算中心是支撐智慧校園的一個重要平臺。云計算服務平臺使量化、科學的決策成為可能。作為一種信息服務模式，云計算可以把大量的高度虛擬化的計算和存儲資源管理起來，組成一個大的資源池，用來統一提供服務。面對“智慧校園”應用，云計算平臺基礎設施建設包括機房環境、計算平臺、存儲平臺、容災系統等，要建設云計算管理系統，構建云計算安全環境，培養管理、運維、服務團隊。

推廣數據挖掘與泛在學習體系的構建。在高校中，信息資源是重要的辦學資源，必須通過各種技術手段實現優化配置，提高信息資源的利用率，才能促進教學效果的改進，實現高校辦學的根本目標。在未來的“智慧校園”中，需要綜合應用分布式異構教學資源共享系統、異構數據倉儲系統、數據挖掘與分析系統等多收手段，整合學校各個單位的教學資源庫，采用流媒體、網絡社區、校園博客等技術手段對資源進行優化，實現教學資源的安全存儲、準確檢索和智能推送，最終形成更優質的高校教育資源整合，實現高校之間教學資源的共享與交換，擴展教學資源輻射范圍。

智能感知體系的構建。物聯感知系統是整個智慧校園中最常見的一部分。智能感知體系中全面包括了傳感器、采集器、RFID、二維碼、視頻監控等感知技術和設備，實現校園環境管理的數字化。對于學校來說，首先應當部署傳感器等數據采集設備并聯網；其次需要利用RFID、二維碼等技術標識校園環境。在此基礎上，可以構建校園環境信息數據庫和應用平臺，利用校園智能物聯網絡建設應用，推動智慧校園示范應用。