管理型虛擬重構實驗室

鐵瑞

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

關鍵詞：虛擬重構實驗室；重構；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，隨著學校的學科的發(fā)展，根據(jù)某一時期的需要和某一學科的需要來采購實驗設備，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（不包括教學型），然而隨著學科的不斷交叉融合，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鍵所在。

一、虛擬實驗室構建的背景

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)絡為核心，將虛擬儀器通過網(wǎng)絡連接起來，以實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、分析和遠程操作的一個系統(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型和科研型兩種。教學型的實驗室如清華大學的“電力系統(tǒng)及大型發(fā)電設備安全控制和仿真”國家重點實驗室等，主要用于輔助科學研究。科研型虛擬實驗室如中國科技大學物理仿真實驗軟件等。此外，還常用于校園模擬和仿真。

二、管理型虛擬重構實驗室

（一）管理型虛擬重構實驗室產生的背景

高校的實驗儀器設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，也形成了高校內部隱形區(qū)隔，這就造成了很多實驗設備不能共享，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建一個在保證設備采購方式和管理方式不變的基礎上，維持資源學院所有制不變的情況下，借助網(wǎng)絡技術、地理信息技術、可視化技術和虛擬化技術，在網(wǎng)絡環(huán)境下和信息平臺上，構建一個實驗室（工程中心）資源重構系統(tǒng)，即管理型的虛擬重構實驗室。管理型虛擬重構實驗室能夠從資源功能、類別、用途、服務領域和科研方向上，對分布在各學院和各實驗室的資源進行歸納和梳理，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)絡信息平臺上的再組織，為全校科研資源的整合、重構、開放和共享提供一個理論可能、技術可行、實際可用的運作環(huán)境，順應不同學科、不同單位科研關聯(lián)度越來越緊密，學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）管理型虛擬重構實驗室建設內容

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

（三）管理型虛擬重構實驗室建設目標

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

1. 能夠對全校的儀器設備、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明確的、專業(yè)化的虛擬重構實驗室，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. 提供對儀器設備科研資源的高效、多樣化、可視化的導航、瀏覽和定位，使得用戶可以在短時間內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建的完整度情況，評價現(xiàn)有儀器設備的使用效率和作為缺失設備新增的可行性論證依據(jù)。

（四）管理型虛擬重構實驗室功能

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

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

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

3. 虛擬重構實驗室管理，主要依靠設備之間的相似屬性和關聯(lián)進行創(chuàng)建，內部設備無須申請即可放入到公共實驗室內，一個設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，主要為校內每個教師用戶，提供一個用戶空間，進行校內設備和實驗室的瀏覽和查詢，申請和加入虛擬重構實驗室，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)設備的導入、維護、審核，內部用戶角色信息維護和權限分配，以及虛擬重構實驗室的申請審核管理等。

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

三、管理型虛擬重構實驗室建設的意義

隨著國家科研投入的不斷積累及增多，科研機構的規(guī)模已經(jīng)基本健全，正逐步由規(guī)模建設向內涵建設發(fā)展。虛擬重構實驗室以其開放性、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)絡平臺。該實驗室打破科研設備管理部門、安放位置的壁壘，按照設備的科研功能統(tǒng)一規(guī)劃、組織設備并按照學科方向分類，即時掌握實驗設備的使用效果，為不同管理部門的科研設備提供一致的展現(xiàn)接口。隨著系統(tǒng)應用的普及，可以拓展服務領域進行校校聯(lián)合或者校企聯(lián)合形成區(qū)域聯(lián)盟資源共享系統(tǒng)；在引進人才或者拓展研究領域方面可根據(jù)擬進人才科研需求，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)進行基礎資源可行性論證，對項目開展的硬件環(huán)境和條件進行評估；在拓展交叉學科研究開展中，為學科交叉研究的基礎資源具備程度進行評估。

參考文獻：

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[3]劉麗琴，陳永清.大型儀器設備共享管理的研究與實踐[J].實驗技術與管理，2010（05）.

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

（作者單位：燕山大學科學技術研究院）