基于VMWARE的科技協(xié)同創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)建設(shè)研究

王小黎

（中原工學(xué)院，鄭州450007）

實(shí)驗(yàn)室是科研人員進(jìn)行科技創(chuàng)新的重要基地和平臺(tái)，在人才培育、教育教學(xué)方面也有不可替代的作用.在開放管理的體制下，如何充分合理利用實(shí)驗(yàn)資源是亟需解決的重要問題.

目前，國內(nèi)外雖然有很多關(guān)于實(shí)驗(yàn)室建設(shè)方面的研究，但是對(duì)于實(shí)驗(yàn)資源的概念描述還不多見.通過對(duì)長期的實(shí)驗(yàn)管理和建設(shè)進(jìn)行歸納總結(jié)，從涵蓋范圍而言，本文認(rèn)為實(shí)驗(yàn)資源應(yīng)該包含4個(gè)方面：一是實(shí)驗(yàn)室固定資產(chǎn)設(shè)備，包含安裝于設(shè)備中的軟件系統(tǒng)資源等；二是實(shí)驗(yàn)資料，是實(shí)驗(yàn)人員運(yùn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)備及系統(tǒng)的記錄及實(shí)驗(yàn)過程和結(jié)果數(shù)據(jù)記錄；三是運(yùn)行和管理實(shí)驗(yàn)設(shè)備的技術(shù)人員和管理人員；四是在實(shí)驗(yàn)室管理過程中形成的規(guī)范性方法和制度，如實(shí)驗(yàn)人員、實(shí)驗(yàn)操作規(guī)范、實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)等制度和方法.

當(dāng)前，許多科研機(jī)構(gòu)都在進(jìn)行國家級(jí)和省級(jí)實(shí)驗(yàn)示范中心的建設(shè)，形成了比較優(yōu)異的實(shí)驗(yàn)資源和環(huán)境.各類實(shí)驗(yàn)室建設(shè)大部分依賴于計(jì)算機(jī)硬件、軟件、數(shù)據(jù)庫資源及專家的智力風(fēng)暴資源.雖然眾多實(shí)驗(yàn)示范中心采購的資源設(shè)備相同或相近，但由于各實(shí)驗(yàn)示范中心有各自不同研究方向的需要，加上地域或其他方面的原因，故各實(shí)驗(yàn)示范中心之間不能有效地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)資源的共享和開放協(xié)作，從而造成部分實(shí)驗(yàn)資源的閑置或不被充分利用［1］.本文針對(duì)社科類實(shí)驗(yàn)室，探討基于VMWARE虛擬管理技術(shù)的科技協(xié)同創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的設(shè)計(jì).

1 開放實(shí)驗(yàn)室科研協(xié)作困境

在科技迅猛發(fā)展的今天，科研人員僅靠個(gè)人的天賦及努力而形成創(chuàng)新性成果的情況微乎其微，絕大部分科研人員會(huì)依賴于一個(gè)群體或團(tuán)隊(duì)，利用群體或團(tuán)隊(duì)的合力來開展科學(xué)研究.如何快速而方便地從研究群體或團(tuán)隊(duì)中獲取需要的資源，是科研人員面臨的問題，主要表現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：

（1）缺乏快速獲取和學(xué)習(xí)創(chuàng)新知識(shí)的途徑.很多研究人員往往關(guān)注某個(gè)領(lǐng)域某個(gè)方向，盡管可以通過一些網(wǎng)絡(luò)服務(wù)商建設(shè)的專業(yè)性論壇或網(wǎng)絡(luò)社區(qū)進(jìn)行交流，但其中的交流往往帶有偶然性和隨機(jī)性，不能直接交流和相互了解.構(gòu)建可靠性比較高的類似于虛擬實(shí)驗(yàn)室的協(xié)同體系，可以面對(duì)某個(gè)議題或項(xiàng)目、新技術(shù)、新課題研究方向，形成良好的交流渠道，從而避免上述問題和矛盾［2］.

（2）實(shí)驗(yàn)資源難以開放與共享.有些實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目是為了驗(yàn)證其他科研人員的實(shí)驗(yàn)成果，然而由于物理距離等原因，科研人員需前往外單位的開放實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行交流，往往在路上花費(fèi)很多時(shí)間.如果有成熟的實(shí)驗(yàn)過程數(shù)據(jù)和影像記錄，那么在自有條件下，基于資源共享平臺(tái)，就可以進(jìn)行參照實(shí)驗(yàn)，極大地提高工作效率.

實(shí)驗(yàn)資源實(shí)現(xiàn)開放和共享的方式主要體現(xiàn)在如下兩個(gè)方面：

（1）特殊專業(yè)設(shè)備及軟件的使用.在一些特殊情況下，科研人員想通過一定的實(shí)驗(yàn)條件得到一些實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和結(jié)果，而附近實(shí)驗(yàn)資源缺乏.基于資源共享平臺(tái)，可以通過在線交流、視頻控制、軟件控制等形式引導(dǎo)外單位的開放實(shí)驗(yàn)室人員進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并且進(jìn)行控制.如果科研人員僅需要使用專業(yè)軟件及數(shù)據(jù)資源，可以構(gòu)建虛擬服務(wù)器，將實(shí)驗(yàn)資源配置到網(wǎng)絡(luò)上，通過身份認(rèn)證進(jìn)行控制，從而達(dá)到利用開放實(shí)驗(yàn)資源的目的.

（2）文獻(xiàn)數(shù)據(jù)等的傳遞與共享.很多研究機(jī)構(gòu)由于經(jīng)費(fèi)的限制，僅購買了有限的資源數(shù)據(jù)庫，研究人員為了獲取其他資源數(shù)據(jù)，就需要到擁有這些資源數(shù)據(jù)的研究機(jī)構(gòu)去采集，這同時(shí)也造成不必要的人力和物力成本的耗費(fèi).

目前，國內(nèi)文獻(xiàn)數(shù)據(jù)的傳遞方式有多種形式，但大部分局限于圖書、期刊等文獻(xiàn)數(shù)據(jù)傳遞，因而對(duì)于一些經(jīng)過科研人員加工處理后的專門領(lǐng)域數(shù)據(jù)庫資源的獲取則比較困難.研究人員在進(jìn)行專利數(shù)據(jù)挖掘分析時(shí)就遇到這樣的情況：有的政府或大型服務(wù)、研究機(jī)構(gòu)構(gòu)建了全行業(yè)的專利數(shù)據(jù)庫，但是它們只提供基本的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，缺乏對(duì)于專利數(shù)據(jù)的深度挖掘和分析服務(wù)，要進(jìn)行專利技術(shù)的聚集分析、趨勢(shì)分析、可視化分析等，就力所不及.解決這類問題的途徑有兩個(gè)：一是自行建立完整的研究環(huán)境，這樣又會(huì)造成與許多研究機(jī)構(gòu)實(shí)驗(yàn)資源的重復(fù)建設(shè)及有限資金的浪費(fèi)；二是通過構(gòu)建良好的實(shí)驗(yàn)室科研協(xié)作平臺(tái)，通過數(shù)據(jù)傳遞、遠(yuǎn)程控制、開放數(shù)據(jù)訪問接口等方式進(jìn)行協(xié)同創(chuàng)新研究，這是一個(gè)不錯(cuò)的選擇.

2 基于VMWARE的科技協(xié)同創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)設(shè)計(jì)

構(gòu)建科技協(xié)同創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)首先要解決的問題是構(gòu)建一個(gè)中心服務(wù)器，用以連接各協(xié)同實(shí)驗(yàn)室，配置管理協(xié)同實(shí)驗(yàn)群體的實(shí)驗(yàn)室資源［3］.基于VMWARE的虛擬管理和云計(jì)算服務(wù)技術(shù)具有全球高占有率和先進(jìn)性，本文立足于該技術(shù)進(jìn)行科技協(xié)同創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)框架設(shè)計(jì).

中心服務(wù)器可以部署在科技協(xié)同創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)群體中的核心單位，也可以采用當(dāng)前的云計(jì)算技術(shù)部署在云端，利用云服務(wù)提供商的管理平臺(tái)進(jìn)行控制和管理.根據(jù)資源的經(jīng)濟(jì)成本及最大化使用需求，目前大多數(shù)單位傾向于使用云服務(wù)器技術(shù)，只需要協(xié)同實(shí)驗(yàn)群體中各個(gè)單位分?jǐn)偞砉芾碣M(fèi)，而不用擔(dān)心服務(wù)器資源的購置、管理、維護(hù)、使用年限等因素［4］.基于此，本文設(shè)計(jì)如圖1所示的平臺(tái)架構(gòu).

圖1 基于云服務(wù)的科技協(xié)同創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)架構(gòu)

統(tǒng)一身份認(rèn)證是部署在云服務(wù)器上的組件之一，終端用戶通過網(wǎng)絡(luò)連接云端的統(tǒng)一身份認(rèn)證模塊，得到認(rèn)證后，進(jìn)行各項(xiàng)虛擬應(yīng)用操作.統(tǒng)一身份認(rèn)證模塊結(jié)構(gòu)如圖2所示.

圖2 統(tǒng)一身份認(rèn)證模塊示意圖

云服務(wù)器面對(duì)終端用戶，除了統(tǒng)一身份認(rèn)證外，其主要職能是多任務(wù)虛擬化應(yīng)用系統(tǒng)的部署與資源分配，每個(gè)虛擬機(jī)（VM，Virtual Machine）包含獨(dú)立的應(yīng)用系統(tǒng)與操作系統(tǒng).虛擬機(jī)監(jiān)視器（VMM，Virtual Machine Monitor）一方面對(duì)虛擬機(jī)進(jìn)行管理，另一方面合理分配服務(wù)器的硬件資源［5］，其應(yīng)用結(jié)構(gòu)如圖3所示.其中虛擬機(jī)n＋1作為專門的虛擬運(yùn)用交互式平臺(tái)，一方面接受虛擬機(jī)監(jiān)視器的管理，另一方面為部署應(yīng)用系統(tǒng)的虛擬機(jī)提供互動(dòng)交流平臺(tái)及工具集，如合作研討、遠(yuǎn)程會(huì)議、交互式科學(xué)傳播、各種信息資源和專家支持等.

3 科技協(xié)同創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)構(gòu)建策略

就目前的IT技術(shù)而言，科技協(xié)同創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的構(gòu)建與部署是比較容易實(shí)現(xiàn)的，但是能否長期有效地運(yùn)轉(zhuǎn)下去，并且發(fā)揮效能、推動(dòng)科研創(chuàng)新，還需要做許多工作.本文認(rèn)為，科技協(xié)同創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的建設(shè)需要做好以下3個(gè)方面的工作.

（1）構(gòu)建基本實(shí)驗(yàn)開放條件和環(huán)境.協(xié)同創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)應(yīng)用系統(tǒng)的開放利用是其中的核心，協(xié)同實(shí)驗(yàn)群體中必須有一個(gè)成員負(fù)責(zé)完成應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)或購置、部署，以及信息資源、管理工具集等的收集與共享發(fā)布、專家資源的邀約與管理等［6］.一般來講，協(xié)同創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的設(shè)計(jì)或購置、部署等問題很容易解決，而完整的信息資源建設(shè)則要花很多功夫，其中最難的是在一個(gè)平臺(tái)中成功邀約到權(quán)威的專家進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)或網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程指導(dǎo).這就需要實(shí)驗(yàn)室所在機(jī)構(gòu)花大力氣去引進(jìn)科研協(xié)作人才和構(gòu)建良好的協(xié)作環(huán)境.

（2）構(gòu)建實(shí)驗(yàn)室協(xié)作管理制度.在協(xié)同創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)中，如果只是在虛擬機(jī)上進(jìn)行應(yīng)用系統(tǒng)的使用，要達(dá)到協(xié)同創(chuàng)新研究目的是不可能的，只有充分利用平臺(tái)的信息資源、交流工具，得到專家支持才行.這樣就涉及到兩個(gè)方面的問題：一是科研人員創(chuàng)新性成果的認(rèn)證與保護(hù)；二是科研人員和專家協(xié)同支持的認(rèn)可.要處理好這兩個(gè)方面的問題，需要做很多工作，本文在此僅做一些粗略的制度性建設(shè)探討.

圖3 云服務(wù)器應(yīng)用結(jié)構(gòu)圖

①科研人員創(chuàng)新性成果的認(rèn)證與保護(hù).科研成果和數(shù)據(jù)，如果是未公開出版和發(fā)布的，可通過發(fā)布資源日志登記的形式，確認(rèn)其首創(chuàng)性.創(chuàng)新性成果在協(xié)同創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)群體之外的傳播，有嚴(yán)格的登記制度和剽竊懲罰辦法.已經(jīng)公開出版的創(chuàng)新性成果，國家有對(duì)應(yīng)的知識(shí)產(chǎn)權(quán)法律和規(guī)定，這里就不作討論.

②科研人員和專家協(xié)同支持的認(rèn)可.毋庸置疑，如果科研人員和專家協(xié)同沒有得到一定的激勵(lì)，讓其提供技術(shù)支持，是很難做到的，當(dāng)然，基于社會(huì)交際積累的情感而提供支持的因素除外.這就涉及到一個(gè)現(xiàn)實(shí)的問題，就是報(bào)酬機(jī)制問題.良好的報(bào)酬機(jī)制會(huì)在一定程度上提高技術(shù)人員參與協(xié)同實(shí)驗(yàn)的積極性，有利于開放實(shí)驗(yàn)的協(xié)同與運(yùn)作.

（3）創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)資源、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的建設(shè).很多從事科研活動(dòng)的研究人員都想知道當(dāng)前頂尖的科學(xué)家在研究哪些前沿問題，哪些方向是將來的熱點(diǎn)問題等，但由于傳播渠道和接觸頂尖科學(xué)家的距離遠(yuǎn)近等因素，存在“看不見，摸不著”的現(xiàn)象.協(xié)同創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)群體中的成員，能夠不斷地將所執(zhí)行的重要研究項(xiàng)目、實(shí)驗(yàn)室科研團(tuán)隊(duì)研究方向的進(jìn)展、重大科技研究熱點(diǎn)等，形成共享的創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)資源.科學(xué)家在開展科學(xué)研究的時(shí)候，可以將其所遇到的科學(xué)研究難題、癥結(jié)發(fā)布出來進(jìn)行協(xié)同研究，形成創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目；也可以對(duì)大課題進(jìn)行分解，在協(xié)同創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)中尋求子課題的任務(wù)協(xié)同.因此，創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)資源、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的建設(shè)將會(huì)對(duì)本領(lǐng)域的創(chuàng)新性科學(xué)研究形成一個(gè)推動(dòng)力.

4 結(jié) 語

實(shí)驗(yàn)室協(xié)同運(yùn)作和管理是一項(xiàng)比較復(fù)雜的系統(tǒng)工程，本文立足于當(dāng)前成熟的VMWARE虛擬管理和云計(jì)算技術(shù)，提出協(xié)同創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的建設(shè)構(gòu)想，一方面可以給科研工作者提供選擇、創(chuàng)新、自主學(xué)習(xí)、發(fā)揮研究潛能的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，彌補(bǔ)獨(dú)立實(shí)驗(yàn)室的不足；另一方面，可以形成良好的科研氛圍，提高科研人員的創(chuàng)新能力.本文研究的僅是社科類實(shí)驗(yàn)室群體的協(xié)同，研究范圍還有待于進(jìn)一步擴(kuò)大.（本課題為中原工學(xué)院教學(xué)改革研究項(xiàng)目）

［1］吳榮斌.科研機(jī)構(gòu)與高校知識(shí)創(chuàng)新協(xié)同研究［D］.武漢：華中科技大學(xué)，2012.

［2］陳怡.虛擬實(shí)驗(yàn)室平臺(tái)設(shè)計(jì)的研究與實(shí)現(xiàn)［D］.成都：西南交通大學(xué)，2010.

［3］張曉林.研究圖書館2020：嵌入式協(xié)作化知識(shí)實(shí)驗(yàn)室？［J］.中國圖書館學(xué)報(bào)，2012（1）：11－20.

［4］王海斌.動(dòng)態(tài)虛擬集群部署與管理［D］.長春：吉林大學(xué)，2011.

［5］包敬海，周小珠，樊東紅.基于VMWare構(gòu)建虛擬網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室的研究［J］.計(jì)算機(jī)技術(shù)與發(fā)展，2010（6）：242－245.

［6］姜燕寧，郝書池.校際“共享型”實(shí)驗(yàn)室建設(shè)與管理研究［J］.實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2012（8）：142－146.