杨扬_云计算与３Ｄ远程教育

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1、*云计算技术 与基于3D虚拟技术的远程教育杨 扬 教授 北京科技大学Contents什么是云计算？1教育系统中的云计算234网络远程教育的发展虚拟现实技术在远程教育中的应用5虚拟教育平台展望Contents什么是云计算？1教育系统中的云计算234远程教育的国内外发展现状虚拟现实技术在远程教育中的应用5虚拟教育平台展望走进云计算的时代v 网络发展的分布性为网络资源的充分合理利用带来了挑战v 云计算技术为网络资源的利用和服务的整合带来了新的思想和理念v 用户并不需要计算机， 而是需要其计算资源与能力v 用户并不需要软件本身， 而是需要其提供的功能与服务Mainframe70sDistributed

2、 Computing21st CenturyInternetLate 90sPC80sClient/Server90s信息共享软件共享服务共享计算资源共享关于云计算的定义v Reuven Cohen：云计算最简单的解释就是将其描述为“以互联网为中心的软件 ”。 v Douglas Gourlay (Cisco)：云计算指的是一个大的宏图，基本上说，就是让用 户透过 Internet 访问技术服务，现在，我每次登陆 Facebook 或搜索航班，事 实上都是在使用云计算。 v Damon Edwards：云计算还有很多令人费解的东西，然而不必如此复杂，只有 三种服务是基于“云”的，SaaS，Pa

3、aS 和云计算平台。 v Kevin Hartig (SUN)：云是一个庞大的资源池，你按需购买；云是虚拟化的； 云可以象自来水，电，煤气那样计费。 v Jan Pritzker：云计算是用户友好的网格计算。 v Aaron Ricadela (writer for BusinessWeek)：当我们向不懂计算机技术的人提供 虚拟技术的时候，我们希望虚拟或隐藏的是其复杂性。绝大多数人希望同应 用或服务，而不是软件打交道。对于云计算，我们希望软件本身被虚拟或躲 藏在系统或专业人员的背后，或者说“云”的背后。 v Irving Wladawsky Berger (IBM Academy of Te

4、chnology)：在我看来，云计算就 是将以前那些需要大量软硬件投资以及专业技术能力的应用，以基于 Web 服 务的方式提供给用户。云计算 vs.网格计算时间共享范围19902015分布式簇 Distributed Clusters现在效用网格 / 云服务的虚拟化 动态服务提供 按需，效用 SaaS, SOA互联网数据中心 由xSPs控制企业网格 / 内部云簇与簇之间的共享管理 可靠的文件转移 & 分段 传输企业云计算 网格计算(VM, Web2.0)云计算的技术背景v 云计算是并行计算(Parallel Computing)、 分布式计算 (Distributed Computing)和网

5、格计算 (Grid Computing)的发展，或者说是这些计算机科学概念的商业实现。v 云计算是虚拟化 (Virtualization)、 效用计算 (Utility Computing)、 IaaS (基础设施即服务)、 PaaS (平台即服务)、 SaaS (软件即服务)等概念混合演进并跃升的结果。云计算的概念模型云计算的服务类型服务器，网络，按需的存储 e.g., Amazon EC2, S3IaaS (Infrastructure as a Service)开发新的云应用所需的APIs e.g., Google App WebPaaS (Platform as a Service)为

6、终端用户提供按需的应用 e.g., SSaaS (Software as a Service)云计算的体系结构云计算的简化实现机制Contents什么是云计算？1教育系统中的云计算234远程教育的国内外发展现状虚拟现实技术在远程教育中的应用5虚拟教育平台展望教育系统中的云计算v 由校园网络(WAN)连接的不同部门资源的网格系统允许不同的最终用户对资源的不同需求支持异构计算机资源 ，比如不同的硬件和操作系统系统能推动计算资源跨不同学院、系所的共享集中管理用户的身份认证和授权教育系统中的云计算为学校的IT能力建设、资源使用报告、记账、系统资源瓶颈分析提供有力的数据C C调配云上的资源来解决单个问题

7、的需求BB提供资源的整合、共享能力AA校园云计算能 有能力和兄弟院校的网格系统互联、互通D教育系统中IT资源的现状如何实现教育系统的资源共享，软件共享，信息共享，服务共享？集中与分散的矛盾： 一统就死，一放就乱各系院的IT资源是以项目和课题经费采购的各高校的计算中心或萎缩，或消亡目前各院校的IT资源以分散为主导系院之间即使有资源共享需求，无可行方案云计算为教育系统解决的问题云计算能提供 安全、可靠、简单、有效的服务！互惠互利，有限共享：资源使用计费基于计算中心的校园网格平台：计算中心不再是资 源的集中地，而是个ASP运营部门，为用户提供ASP 的应用服务模式与国家教育网格CGSP的集成：互联互

8、通集中与分散的矛盾 ：资源物理上分散，逻辑上集中建立校园ASP服务团队虚拟现实应拟现实应 用 软软件需要海量数据处处 理能力的应应用n 气象n 地震n 天体物理大型的，分布的，合 作项项目的应应用软软件n 分子化学n 生物科学需要大量计计算机 CPU的软软件n CAD/CFD应用软件是否需要校园云计算？理论上任何一所 大学都有构建校园“云 ”的需要； 有左图所示需求的 校园可能对校园“云” 需求更迫切些。1342计算中心机群化学学院机群物理学院机群China Grid存储存储存储学院机群存储基于计算中心的校园云计算解决方案网 格 管 理 和 规 范ASP 网 格 计 帐 系 统网格平台网格层数

9、学系化学系广域网 机群层 物理系应用层药物虚拟 筛选应用高能核物理 数据处理 应用用户界面网格工作平台网格WebPortal界面系统管理用户中心数理统计基于计算中心的校园云计算解决方案n 实现节点自主管理，资源有限共享n 支持多部门、多点的项目合作与资源共享n 突出单科优势，提供专业服务用户 作业提交簇 B簇 C簇 D簇 A基于计算中心的校园云计算解决方案校园专网数学系集群网络中心Multicluster 硬件共享，文件传输LSF REPORT 统计分析统一的网格访问入口 EnginFrameLSF 集群管理作业调度Process Manager 流程管理化学系集群物理系集群基于计算中心的校园

10、云计算解决方案校园云计算发展现状 目前国内外已有多个教育机构搭建了自己的云计算平台Contents什么是云计算？1教育系统中的云计算234网络远程教育的发展虚拟现实技术在远程教育中的应用5虚拟教育平台展望网校网校通过互联网传输以文本形式为主的课件 形式单一 教学质量无标准可依 师资欠缺视频教学视频教学以多媒体视频为载体的教学形式 被动性 播放质量差 交互性不够虚拟大学虚拟大学 用虚拟技术与虚拟办学观念相结合的教学模式 交互性强 沉浸感 寓教于乐19902002200320072008至今网络远程教育发展阶段远程教育如何解决这些网络现在所面临的问题？资源分布分散带宽分布不均衡服务质量保证差地域广

11、、人数众多服务提供能力差云计算现代远程教育面临的网络问题云计算与未来的远程教育平台v云计算的特点： 可靠、安全的数据存储 、方便、快捷的云服务、 强大的计算能力 和 低廉的架构成本v云计算平台为未来的基于3D虚拟技术的远程教育提供了高效的基础架构未来的远程教育寓教于乐主动学习三维化虚拟化未来的远程教育发展趋势Contents什么是云计算？1教育系统中的云计算234远程教育的国内外发展现状虚拟现实技术在远程教育中的应用5虚拟教育平台展望虚拟现实技术虚拟现实技术与多 媒体、网络技术并 称为三大前景最好 的计算机技术虚拟现实技术的现状虚拟现实技术以三 个I，越来越受到大 众的关注: Immersio

12、n 沉浸 Imagination 思维构想性 Interaction 交互性虚拟现实技术发展概况美国英国日本中国美国作为VR技术 的发源地，其研 究水平基本上就 代表国际VR发展 的水平。目前美 国在该领域的基 础研究主要集中 在感知、用户界 面、后台软件和 硬件四个方面 我国VR技术研究起步较 晚，与国外发达国家还有 一定的差距，但现在已引 起国家有关部门和科学家 们的高度重视，并根据我 国的国情，制定了开展 VR技术的研究计划。九 五规划、国家自然科学基 金委、国家高技术研究发 展计划等都把VR列入了 研究项目。 日本主要致力于 建立大规模VR 知识库的研究， 在虚拟现实的游 戏方面的研究

13、也 处于领先地位 在VR开发的某 些方面，特别是 在分布并行处理 、辅助设备(包 括触觉反馈)设 计和应用研究方 面，英国是领先 的 虚拟现实技术的应用娱乐应用商业应用远程教育远程虚拟游戏OnliveOscarJabberDarkStar 有可能彻底改变单机游戏格局的远程虚拟游戏技术无需 高端 配置 PC无需 远程 下载震撼 的视 觉冲 击学习者对构建的虚拟环境进行观察以及必要的交互可以有效的促进知识学习C C彻底打破空间、时间的限制BB弥补远程教学条件的不足。AA虚 虚拟现实的沉浸性和交互性使学生能够在虚拟的学习环境 中扮演一个角色，全身心地投入到学习环境中去D远程虚拟教育特点远程虚拟教育网

14、络游戏所用的技术（基于P2P、带宽）虚拟现实技术（沉浸感、交互性）三维建模技术（3D图像有真实感）多媒体的配合（支持播放视频功能、PDF等）远程虚拟教育所需技术国外虚拟现实技术的发展 SecondLife Wonderland国外虚拟现实技术与教育的结合SecondSecond lifelifeStanford UniversityHarvardNew York UniversityElon UniversityOhio UniversitySecond Life最近已经成为很多大学前沿虚拟课堂国外虚拟现实技术与教育的结合CyberOne课堂2006年哈佛法学院 和哈佛进修学院联 合开设sec

15、ond life 的课程CyberOne 。国内虚拟现实技术的发展起步阶段客户端的渲染三维建模可靠的消息传递语音、视频等交互技术研 究 方 向Contents什么是云计算？1教育系统中的云计算234远程教育的国内外发展现状虚拟现实技术在远程教育中的应用5虚拟教育平台展望北京科技大学教育平台的特点虚拟远程会议实时教学互动教育平台教育平台虚拟语音教室教教 学学 互互 动动北京科技大学教学平台北京科技大学教学平台随堂问卷统计Interaction教室北京科技大学教学平台会议室远程会议Interaction虚拟教具黑板北京科技大学教学平台Multi-ClientMulti-Client communicationcommunication北京科技大学教学平台audioPPT北京科技大学教育平台北京科技大学教育平台北京科技大学教学平台简介试 题 库课 件 库视 频 库教 具 库系统管理模块扩展模块远程培训远程会议在线考试交互式教学在线调查统计北京科技大学虚拟教育的研究消 息 总 线云 计 算 平 台合理的资 源调用 优质的 服务整合