大數據視角下的虛擬現實產學研平臺構建研究

唐光艷

（錦州師范高等專科學校，遼寧 錦州 121000）

虛擬現實產學研平臺的興起和應用極大地拓展了產學研發展的空間范圍，并且給學生創造了更加廣闊的學習空間。但是傳統的產學研教學平臺不能完成產學研結合的創新應用及發展需要，針對這一問題，可以將大數據技術應用到虛擬現實產學研平臺的構建過程中，通過挖掘并處理數據資源，可以更好地發揮出數據的應用價值，建立科學、有效的虛擬現實產學研平臺，從而提高產學研的效果。由此可見，對大數據視角下的虛擬現實產學研平臺構建進行研究具有重要的意義。

1 虛擬現實技術概述

虛擬現實即VR技術，主要包括計算機仿真技術、人工智能技術、傳感器技術、網絡處理技術等諸多方面，是一種由計算機生成的高技術模擬系統。虛擬現實技術主要具有多感知性、存在感、交互性以及自主性等多個方面的特點。虛擬現實是計算機技術和思維學科結合而成的產物，給人類更加全面地認識世界提供了全新的思路。用戶通過自然的方式和虛擬環境完成交互操作，極大地解決了以往人們必須親身經歷才能了解環境的這一問題。此外，通過虛擬現實技術的三維空間表現力以及人機交互模式的應用，在航天領域以及軍事領域當中有著廣泛的應用。隨著現代化信息技術的迅速發展，虛擬現實技術在各個行業當中都有著良好的發展前景，并且給傳統性行業的發展帶來了變革與發展。

2 傳統產學研平臺存在的主要問題

2.1 和產業需求脫節

現階段，產學研平臺缺少創新合作發展的理念，并且相關的科研服務和產業的實際需要存在一定的差距。產學研平臺合作雙方的目的以及出發點不同，這主要表現在：高校及科研機構主要注重提高教育教學水平以及科研能力的培養，并且實現自身的價值；而企業主要注重技術的創新、市場的變化以及風險承擔等方面。對于產業支持目標而言，高層次以及創新性的科研項目占據比例較小，其科研需求主要是完成管理以及生產活動等。而傳統的產學研平臺缺少創新理念和背景，因此容易受到其他重點科研項目的排擠，導致缺少資金及科研資源的支撐。

2.2 管理松散

產學研平臺不但要完成整體科研需要的對接工作，而且還要具備完善的科研流程管理系統。然而受到經濟和政策等因素的影響，傳統的產學研平臺的科研管理能力不足，缺少對科研項目的有效控制，所以不能有效地處理科研項目研發以及成果推廣等工作。在管理方面來看，傳統的產學研平臺缺少完善的質量管理體系，國家對產學研合作的標準和項目審核情況缺少統一性，所以使得產學研平臺管理較為松散，過于看重政策的導向以及資金問題。

2.3 科研成果轉化力有待提高

科研成果是判斷產學研平臺質量的重要標準之一，其成果質量影響到了產業的進步發展以及成果的有效轉化等。但是，中國產學研平臺合作效率以及成果轉化率較低，和發達國家之間存在較大的差距，一些發達國家的科研成果轉化率可達60%，而中國高校及科研機構的成果轉化率僅為20%，且產業化率較低，科研成果轉化率如圖1所示。各個高校產學研科研成果轉化率較低的主要因素包括：①政策因素。②傳統的產學研平臺缺少完善的體系和市場服務機制，因此容易受到專業跨度等方面的限制。

圖1 科研成果轉化率

3 大數據視角下的虛擬現實產學研平臺的構建

3.1 虛擬現實產學研平臺構建的硬件分析

在虛擬現實產學研平臺構建過程中，必須加強其交互性以及實時性等，所以網絡通信的帶寬以及延時等問題需要重點關注。客戶端和服務器的通信是平臺系統穩定運行的重要基礎，發射端首先要對信息進行格式處理，再傳輸到接收端，然后由接收端進行處理，判斷并且執行操作，在這一過程中，通信雙方要嚴格按照通信協議進行操作，更好地完成通信協議功能。因此，在通信協議的選擇上，可以應用虛擬現實傳輸協議（Virtual Reality Transport Protocols，VRTP）當作平臺，完成產學研平臺當中客戶端與服務器程序之間的連接工作。

此外，可以使用Hadoop大數據框架當作系統平臺的擴展程序，Hadoop是一種分析并處理分布式、非結構化數據的開源框架，主要采用JAVA語言完成Apache的開源式框架結構，在計算機構成的集群當中完成大量數據信息的分布式計算。此外，Hadoop通過MapReduce分布式計算框架，按照GFS理論對分布式文件系統（Hadoop Distributed File System，HDFS）進行開發工作，同時按照BigTable原理開發出HBase數據存儲系統。通過應用Hadoop大數據框架，能夠在Hadoop當中開發以及處理一些應用程序，具有可靠性以及低成本的優勢。

在運行架構方面，應用瀏覽器/服務器（Browser/Server，B/S）架構模式，B/S架構主要包括表現層、邏輯層以及數據訪問層三個部分，其架構如圖2所示，可以把平臺的主要功能集中到服務器當中，使得系統的開發、維護和使用功能等得到了極大的簡化。另外，應用MapReduce以及HDFS等核心構件，并且融合了計算機服務器，以網絡技術為核心建立產學研平臺，從而提高產學研平臺學習環境的真實性。

圖2 B/S模式架構圖

產學研平臺主要包括客戶端、服務端以及用戶端等內容。其中，客戶端主要完成產學研平臺應用過程中存在的教育問題、學習虛擬現實建模語言（VRML）環境和用戶端的操作信息等。服務器主要挖掘產學研相關的數據信息，同時把信息傳輸到客戶端和用戶端當中。各個用戶在產學研平臺當中能夠進行數據的共享，并且保持學習環境的一致性。最后，用戶端主要是服務器端地址以及對應的端口等組成，在進行初始化之后，用戶端和服務器進行連接，并且按照設置好的指令完成相應的操作。

在大數據視角下，以互聯網虛擬環境為依托進行產學研平臺的硬件設計，極大地提升了平臺應用的安全性。

3.2 虛擬現實產學研平臺構建的軟件分析

利用平臺客戶端，用戶可以登錄虛擬現實產學研平臺，選擇自己喜愛的課程。在建立虛擬現實產學研平臺的過程中，應用JAVA程序構建學習平臺，從而強化虛擬現實產學研平臺的各項功能。從根本上提高教學的質量和效率。當用戶登錄系統平臺之后，服務端進行信息的預處理操作，并且按照用戶瀏覽信息的實際情況，處理大數據挖掘過程中的冗余信息。另外，當服務端完成數據預處理操作之后，然后完成數據的分析工作，根據大數據技術對用戶的學習方式進行分析。客戶端利用Web路徑圖對用戶的學習模式以及相關規則等進行分析，從而完成產學研系統的動態環境建模過程。

4 試驗分析

在大數據視角下，為了證明虛擬現實產學研平臺構建的科學性，對其進行試驗分析。在這一過程中，將不同的教育機構當作實驗對象，從而完成教學質量的評估分析工作。將大數據下的虛擬現實產學研平臺和傳統的虛擬現實產學研平臺進行對比，進行仿真模擬實驗，并且畫出實驗數據結果。

4.1 數據準備

為了進一步提高仿真實驗結果的準確程度，首先需要對相關的參數進行合理設置，可以將參數設置為：仿真實驗環境下模擬教育機構的數量為9，且資源的波動范圍是[+10%，-10%]，…，[+55%，-55%]；仿真實驗設備設置為VCM仿真平臺；系統運行的參數設置為0.34；系統的容錯率范圍在0.05～0.08。

把設置好的數據信息輸入到計算機系統當中，并且完成仿真實驗過程，進行相關的操作。當實驗環境以及參數設置相同的條件下，運行計算機仿真系統，完成實驗操作與分析。最后把得到的數據進行加權操作，進行匯總分析。

4.2 結果分析

實驗結果匯總信息如圖3所示。

圖3 實驗結果匯總圖

根據圖3可以看出，通過虛擬現實產學研平臺質量實驗比較可知，通過第三方信息記錄軟件，能夠看出在大數據視角下，對于虛擬現實產學研平臺而言，由于資源波動而產生影響的程度大概為0.48%，而傳統的虛擬現實產學研平臺受到資源波動的影響概率是2.62%。從中可以看出，大數據視角下虛擬現實產學研平臺可以較好地解決產學研行業當中的空白問題，極大地提升產學研平臺教學的整體質量和效率。

5 總結

本文通過對大數據視角下的虛擬現實產學研平臺構建的研究，使我們了解到了，基于大數據技術完成虛擬現實產學研平臺的構建，不僅滿足了低成本的要求，滿足科研、學習、生產等方面的教育需要，而且符合新課改下的高性能需求，可以極大地提高產學研的質量和效率。通過對虛擬現實產學研平臺構建的硬件以及軟件設計，同時對其進行仿真實驗分析，可以得出：在大數據視角下，虛擬現實產學研平臺受資源波動的影響較小，且產學研教學的質量和效率得到了有效的提高。