破解GPU算力資源分配難題，孿生實驗室打造工學(xué)專業(yè)實訓(xùn)教學(xué)和科研新范式
在教育新基建與數(shù)字化轉(zhuǎn)型的雙重驅(qū)動下，高校計算機(jī)實驗教學(xué)正經(jīng)歷一場深刻變革。傳統(tǒng)實驗室受限于物理空間、設(shè)備運維成本高、資源共享難等問題，難以滿足跨時空、大規(guī)模、個性化的計算機(jī)實驗教學(xué)需求。如何通過技術(shù)賦能，構(gòu)建靈活、高效、普惠的計算機(jī)實驗教學(xué)環(huán)境？曲阜師范大學(xué)與武漢噢易云合作的孿生實驗室項目，以“云端重構(gòu)專業(yè)實驗室”的創(chuàng)新模式，為這一問題提供了標(biāo)桿性答案。
曲阜師范大學(xué)人才培養(yǎng)特點——三位一體，鍛造“硬核”工程人才
作為一所扎根孔子故里的綜合性師范大學(xué)，曲阜師范大學(xué)始終秉持“知行合一”的教育理念，尤其在工科領(lǐng)域，注重理論與實踐深度融合。工學(xué)院以機(jī)械設(shè)計、智能制造等專業(yè)為特色，課程涵蓋機(jī)械制圖、仿真模擬等高強(qiáng)度實訓(xùn)內(nèi)容，對實驗環(huán)境的圖形渲染、計算性能要求極高。同時，學(xué)校倡導(dǎo)“課內(nèi)教學(xué) 課外科研 競賽創(chuàng)新”三位一體的育人模式，亟需打破傳統(tǒng)實驗室的時空限制，實現(xiàn)資源的高效復(fù)用與靈活調(diào)度。
知行合一，強(qiáng)化工程實踐：秉承儒家“知行合一”理念，機(jī)械制圖、仿真模擬等課程依托云端實驗室，實現(xiàn)“理論－設(shè)計－驗證”全流程實訓(xùn)，學(xué)生通過調(diào)用顯卡算力，高效完成高精度建模與仿真分析。
學(xué)科交叉，聚焦前沿領(lǐng)域：融合機(jī)械、自動化、計算機(jī)學(xué)科，開設(shè)智能裝備設(shè)計、工業(yè)機(jī)器人等交叉課程，利用實驗室支撐多學(xué)科復(fù)雜場景實訓(xùn)，培養(yǎng)復(fù)合型技術(shù)人才。
多維協(xié)同，貫通學(xué)研創(chuàng)生態(tài)：構(gòu)建“課堂實驗 科研課題 學(xué)科競賽”協(xié)同體系，課外開放云端資源支持科研攻關(guān)與競賽備賽。
噢易孿生實驗室產(chǎn)品簡介
武漢噢易云計算股份有限公司作為可信的桌面云技術(shù)和方案提供商，結(jié)合高校人才培養(yǎng)需求和計算機(jī)實驗教學(xué)特性，推出孿生實驗室產(chǎn)品。噢易孿生實驗室通過構(gòu)建數(shù)字化孿生實驗室，將實驗環(huán)境發(fā)布到云端，師生使用個人筆記本電腦，通過無線網(wǎng)絡(luò)隨時隨地接入線上實驗室環(huán)境，進(jìn)行實驗學(xué)習(xí)。該產(chǎn)品方案不僅滿足了高校計算機(jī)實驗教學(xué)的多元化場景需求，并創(chuàng)新了大規(guī)模計算機(jī)實驗教學(xué)模式，推動教育服務(wù)供給的轉(zhuǎn)型升級，有效支撐高校實驗教學(xué)課上課下協(xié)同、校內(nèi)校外一體、線上線下融合的育人機(jī)制，打造泛在化學(xué)習(xí)空間。
產(chǎn)品優(yōu)勢
- 去終端化，輕量化接入：學(xué)生僅需一臺筆記本，即可通過無線網(wǎng)絡(luò)接入云端實驗室，調(diào)用高性能服務(wù)器資源，徹底擺脫固定機(jī)房限制。
- 彈性擴(kuò)展，成本最優(yōu)：采用集群式服務(wù)器架構(gòu)，算力與存儲資源集中管理，教學(xué)規(guī)模擴(kuò)容僅需增加服務(wù)器，避免重復(fù)采購終端設(shè)備。
- 一池多用，資源復(fù)用：同一云端資源池可動態(tài)分配給教學(xué)、科研、競賽等場景，寒暑假期間為師生開放專屬科研桌面，實現(xiàn)“教學(xué)周期”與“科研周期”無縫銜接。
- 全流程數(shù)字化管理：管理員通過WEB平臺統(tǒng)一部署實驗環(huán)境，實時監(jiān)控資源使用，運維效率提升70%以上。
圖－孿生實驗室標(biāo)準(zhǔn)型平面圖
孿生實驗室支撐高校人才培養(yǎng)方案中的重要價值與作用
1. 教學(xué)場景泛在化
線上實驗室支持課內(nèi)教學(xué)、課外自主實驗、跨校區(qū)協(xié)作，甚至疫情期間居家實訓(xùn)，真正實現(xiàn)“人人皆學(xué)、處處能學(xué)、時時可學(xué)”。
2. 資源利用高效化
通過“大中心 去終端化”模式，利用高性能服務(wù)器資源即可支撐全院多場景需求，設(shè)備利用率提升至90%，建設(shè)成本降低40%。
3. 教育公平普惠化
偏遠(yuǎn)校區(qū)或資源薄弱專業(yè)的學(xué)生，可通過云端平等獲取高性能實驗環(huán)境，消除“數(shù)字鴻溝”，助力教育均衡發(fā)展。
成功客戶實踐——曲阜師范大學(xué)
項目概況
曲阜師范大學(xué)工學(xué)院部署22點孿生實驗室，搭載2臺A40顯卡高性能服務(wù)器，支撐機(jī)械制圖、仿真模擬等專業(yè)課程教學(xué)，同時滿足課外科研與競賽需求。
師生在學(xué)院實驗室內(nèi)進(jìn)行專業(yè)教學(xué)和上課
解決方案
1、課內(nèi)教學(xué)：高性能顯卡賦能復(fù)雜實訓(xùn)
機(jī)械設(shè)計專業(yè)學(xué)生通過云端調(diào)用A40顯卡資源，流暢運行SolidWorks、ANSYS等工業(yè)軟件，完成高精度三維建模與仿真分析，課堂效率提升50%。
2、課外科研：彈性資源釋放創(chuàng)新潛力
與傳統(tǒng)實驗室建設(shè)不同，除了可以滿足學(xué)生基于教室終端上開展實驗外，孿生實驗室亦可以將線下實驗室一鍵開放至線上，課外，當(dāng)學(xué)生需要使用實驗室的專業(yè)授權(quán)軟件時，在網(wǎng)絡(luò)可達(dá)的情況下只需要登錄孿生實驗室web平臺，即可訪問實驗室的專業(yè)環(huán)境，不限場地（宿舍，圖書館，自習(xí)室均可）。
學(xué)院孿生實驗室教學(xué)空間資源管理中心，異構(gòu)算力統(tǒng)一納管
學(xué)院孿生實驗室服務(wù)管理中心，實驗環(huán)境按需定制
3、學(xué)科競賽：靈活調(diào)度支撐備賽沖刺
全國大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計大賽期間，實驗室為參賽隊伍動態(tài)分配GPU資源，支持7×24小時訓(xùn)練。
用戶收益
模式創(chuàng)新：“大中心” “去終端化”，構(gòu)建新型實驗室建設(shè)模式，形成“教學(xué)－科研－競賽”閉環(huán)，學(xué)生實踐創(chuàng)新能力顯著提升。
管理減負(fù)：構(gòu)建純云端實驗教學(xué)環(huán)境，優(yōu)化終端維護(hù)工作。運維人員通過WEB平臺10分鐘完成環(huán)境部署，告別傳統(tǒng)機(jī)房逐臺調(diào)試的煩瑣。
效能倍增：一池多用，提升實驗室建設(shè)投入產(chǎn)出效益；實驗室年均承載課程1200課時、科研項目30余項、競賽培訓(xùn)10場，資源復(fù)用率超85%。
曲阜師范大學(xué)與噢易云計算的合作，不僅是技術(shù)工具的創(chuàng)新，更是教育理念的升級。孿生實驗室通過打破物理邊界、重構(gòu)資源邏輯，為高校實驗教學(xué)開辟了“云端泛在、彈性智能”的新范式。未來，這一模式或?qū)⒊蔀榻逃禄ǖ臉?biāo)配，為更多高校提供可復(fù)制的數(shù)字化轉(zhuǎn)型樣本，助力培養(yǎng)適應(yīng)數(shù)字時代的卓越工程師與創(chuàng)新人才。