智慧实验室智能化建设
传统的实验室信息管理系统存在功能单一、无法与其他系统对接、较多依赖纸质记录等缺陷。近些年,随着移动设备、云计算、物联网等新技术的发展,以新技术打造新型智慧实验室已经势在必行。
未来智慧型实验室的建设是在不断得完善和发展的,甚至可能实现三维立体虚拟实验室等。
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智慧型实验室概述
“智慧实验室”建立在传统实验室的基础上,融入互联网+的创新建设理念,通过网络(基于WIFI的无线局域网、移动通信等)接入方式,把任何物品与互联网连接,进行信息交换和通信,实现物与物、物与人、服务与人的泛在链接。实现对实验资源的智慧化识别、跟踪、监控和管理以及实验过程与结果的及时反馈,提供一个完全开放式的创新实验环境,但也能完整记录实践过程,建立实时通信平台,及时纠正错误步骤,约束违规行为,继而从根本上培养工作人员的独立性以及分析问题与解决问题的能力。其具有很高的创新性与推广应用价值。
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智慧实验室建设
智慧实验室建设属于当前“智慧校园”建设的重要组成部分之一,目前国内无论是高校还是中小学都在开展相应的智慧校园建设,智慧教室、智慧实验室、智慧后勤如火如荼地进行着。因此,智慧实验室建设与智慧校园建设息息相关,根据“3I”要素分析不难得出,在基础网络、数据、管理等方面,智慧实验室将直接融入智慧校园建设,但又有其独特的建设要求,具体表现在以下几方面。
1、基于物联网的数据获取
主要包括以各类温湿度传感器、门禁、监控摄像头、智能化节能设备、智能化考勤设备和计算机设备等所获取的有关实验室温度、湿度、光线、能耗、使用率和故障率等各项基础数据信息。
这些信息将全部汇聚集至智慧校园数据平台,由大数据系统进行全面整合分析,提供有关实验室环境、设备状态情况,以便于管理人员对实验室进行保养维护。
2、基于互联网的交互设计
实验室内各类教学应用软件及网络教学平台将辅助整个实验室教学过程,同时全面收集教学相关数据,一方面自行进行各类教学行为分析,另一方面将向智慧校园数据平台提供相关教学数据,全面实现教学过程的全面连接互通、即时交互,实现资源共享、实时监控。
3、以“智能化”为核心的大数据分析平台设计
与各类学校智慧校园数据中心建设相比,智慧实验室建设将有所区别,对于没有校级数据中心的学校,在智慧实验室建设过程中可以充分考虑使用实验室教学大数据平台,在进行教学辅助的同时,由教学平台直接提供教学数据的分析与统计;对于建有校级大数据中心的学校,则可以汇聚至数据中心,综合全校智慧教室、智慧实验室、网络教学平台等各类终端的数据统一进行汇集、存储、分类、整合与分析,将教学信息变成可用知识。
综上所述,智慧实验室建设的核心目标是打造物联、互联、智慧3个层面。具体的建设步骤同样也可以分为3个步骤。
1、物联层基础设施建设
此步骤在硬装阶段需要提前设计智慧门禁系统、智慧窗帘、智慧桌椅、智慧温控及节能系统等,并提前进行硬装布线,如预设传感器、致动器、可编程的逻辑控制器(PLC)和分布式智能传感器等。
这些设备的联通直接关系智慧实验室的基础环境建设,所有联通数据将通过传感器传输至智慧平台经视频和数字信号处理,利用温度传感器、湿度感觉器、摄像头、音量传感器、光线传感器等可以实现实验室按时自动开放、自动签到、上下课、自动节能、自动调节室内温湿度和自动调节室内光线,实现智能化环境控制。同时,课前管理人员与师生均可以提前对实验室状况进行控制调节,做好课前准备工作。
2、互联层建设
互联层建设是在基础硬件设施全部安装调试运转正常后需要进行整体布局的关键步骤,起到承上启下的重要作用,整个计算机实验室的所有数据传输均要依靠互联层。在互联层上,实验室教学的核心数据,包括物联层的所有数据、教师日常教学信息、教学平台操作数据、实验室作业、试题和考试信息等均在此层面进行搜集汇聚,各类数据的来源各不相同,数据格式也不一致,因此,在互联层采取何种信息连接方式全面整合、统一各类信息将直接影响智慧实验室的建设水平。目前,在互联层常见的连接传输方式包括无线类(WiFi、Z-Wave、NFC、蓝牙、紫蜂等)、有线类(双绞线、光纤等)。
3、智慧层建设
智慧层是在上述两步完成后需要整体设计架构的重要一步,也是整个智慧计算机实验室建设的顶端核心内容。智慧的核心是数据,而这些数据的来源就是前述两步建设的内容,如何处理好这些数据,将其整合、分析,得出可用的决策建议就是第三步建设需要考虑的核心内容。各类不同数据均会根据数据中心标准规范汇聚至中心,通过建设面向服务的架构模型,中心管理系统通过数学算法和统计工具转换数据进行分析,执行结果预测、场景建模和模拟,帮助实验室管理人员进行管理、分析,为实验教学、实验室建设管理提供决策支持。
智慧实验室可以将最先进的技术集成到计算机科学,通信,物联网等领域,并规范计算机体验管理,仪器管理和设备,数据统计分析等,提高仪器的效率和设备的使用。提供更好的体验,研究和教学服务,创造绿色,低碳,低能耗,智能和舒适的实验环境,将不可避免地成为实验室下一阶段建设的核心。基于智慧物联网技术的开放实验室管理系统在开放服务、资源共享、便捷管理和节省人力资源等诸多方面具有重要意义,市场前景广阔。该项技术可以进一步扩展到物联网智慧家庭、物联网智慧农业、物联网智慧商铺、物联网智慧工业等更多的应用领域,培养更多的物联网技术开发人才。
人工智能实验实训整体解决方案
人工智能实验室建设方案
联创教育人工智能实验室建设方案
联创教育针对人工智能专业退出了人工智能实验实训室建设整体解决方案,包括:人工智能一体机、人工智能实验实训平台、人工智能实验实训课程、行业数据源,结合实验、实训和实战课程体系,系统性地解决人工智能实验教学的痛点问题。
【系统架构】人工智能实验教学平台
大数据、云计算、人工智能专业方向,与传统编程类专业方向对实验实训平台的需求是截然不同的,这些方向的实验实训教学需要为学生提供集群化的计算机环境。传统的计算机机房、最新的私有云机房、常见的云桌面都是没法支撑大数据和云计算教学的。联创教育的易优云平台是针对大数据、云计算教学而设计开发的平台,是能够降低成本、提高效率的大数据人工智能实验实训教学平台。软件平台将一体机的计算、存储、网络和GPU资源进行虚拟化,可为每个学生分配一套虚拟服务器集群———至少3台虚拟机组成,集成Hadoop、Spark、Docker、TensorFlow等主流技术框架,可支撑多门人工智能课程开展实验实训教学。
【硬件系统】人工智能一体机
人工智能一体机是一体化设计的软硬件融合产品,是基于华为卓越稳定的硬件平台和企业级的大数据处理架构,结合联创教育强大的教学信息化平台以及在大数据教育领域的经验积累,共同打造的人工智能一体化教学和实验实训平台。对于学校已经建设数据中心或者信息化项目,拥有较多限制的服务器资源的情况。联创教育可以充分利用已有资源进行实验室建设,以充分利用资源。此外,联创教育的人工智能实验实训平台,针对主流品牌服务器都进行了测试和优化,包括浪潮、华为、Dell、联想、曙光等品牌,平台在这些品牌服务器上都可以稳定可靠运行。
【空间设计】实验室空间设计及建成效果
实验室、实训室、创新基地等是实验实训和创新实践教学的载体,联创教育结合本专业的软硬件平台配置、专业教学空间、专业文化特征等,提供创新实践空间、创新创业空间、实验实训空间、智慧教学空间、专业人文环境等设计和建设,致力于打造由内而外、从知识体系到物理空间、从学生学习到教学管理都具有特色的专业教学环境。
【软件系统】人工智能实验教学平台
易优云可以针对人工智能专业的实验实训教学提供混合云架构,基于虚拟化的服务器集群可以支持各类在linux、windows等平台下开展的实验教学,通过容器技术提供GPU加速功能和各类主流人工智能计算框架。易优云平台完善的虚拟化、容器管理功能,可以根据课程需要,为每个课程、每个实验、每个学生分配一套虚拟服务器集群———包括多台台虚拟机、多个容器,集成Hadoop、Spark、Docker、TensorFlow等主流技术框架,为课程提供良好的支撑。
易优云是一个开放式的课程平台,除了联创教育的课程体系之外,老师可自主开发在线课程,支持Word、PPT、PDF、视频等常见课件直接转换成在线课程,从而让老师很方便的将专业基础课程迁移到平台上,便于构建完整的大数据、人工智能专业课程体系。平台支持自主创建实验环境模板,可以为任何基于PC的实验提供替代方案。
平台集成虚拟化模版功能,内置Hadoop、Spark、TensorFlow、Caffe等主流的大数据和人工智能学习开发环境,可通过模版快速批量地为学生准备好实验实训环境。支持多门大数据课程同时开展实验实训,平台可按课程自动准备各个课程所需虚拟机,学生登录系统后可直接开展实验实训。
【软件系统】人工智能项目实训平台
易优云项目实训平台可支撑学校开展实训周、小学期、综合课程设计等形式的项目实训教学活动,支持小组分工协作,可为每个项目小组按需分配一套虚拟服务器集群,集成Hadoop、HDFS、HBase、Hive、Spark等主流的大数据和人工智能环境,可支撑多个大数据和人工智能项目实训题目同时开展。大数据/人工智能实验室建设优势
大数据实验室建设结合产业需求,为高校提供大数据及人工智能专业服务。泰迪智能科技实验室建设优势包括:人才培养方案建设、课程资源建设、师资建设、 实验室建设软硬件、 教学服务建设
人才培养方案建设 和500余所高校共同制定人才培养方案,覆盖大数据、数据挖掘、人工智能等相关专业
课程资源建设 联合编写教材60余本,教材使用高校超1500所。研发大数据课程500余门,编写实训指导书1000余份
师资建设 为1000余高校提供师资培训,培训足迹覆盖32个省份,总计培训超过500场次,培训人数超过20000人
实验室建设软硬件 研发实训产品20余套教学沙盘10余个累计为200余所高校建设实验室,解决课程的实训问题
教学服务建设 提供企业见习、校外实践基地、科研项目合作、大数据讲座、“泰迪杯”竞赛指导等10余类教学服务 在实验室建设中,提供教学实训资源、教学实训平台、教学服务多方面的服务,不仅包括包括教材、PPT、视频、作业库、试卷库、行业数据库、行业案例库、实训指导书、实训数据、实训代码等,还包括数据采集、数据迁移、数据挖掘到数据可视化等,提供实教学服务,包括实践型师资培养、学生校内实训、校外实训、创新创业辅导等。
高校大数据及人工智能实验室—普开数据
信创教育实验实训平台是国内首个基于国产架构的多元化国产技术专用实验、实训平台。
除面向教学外,还可以面向社会,开展社会化信息技术和服务。产生辐射和带动效应,可以整体提升信创人才的培养速度。
现已完成银河麒麟、长城服务器,鲲鹏等厂商的适配测试,产品可靠性和稳定性良好。课程内容包括:信创芯片(龙芯)、信创操作系统(银河麒麟)、信创数据库(人大金仓)、信创中间件(东方通)、信创应用软件等。