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华中科技大学网络与信息化办公室主任王士贤:构建数字孪生校园,促进教育升级

2021-11-04 15:23:53 来源:互联网

“十四五”时代,跟着大年夜数据、物联网、人工智能等新技巧快速成长,高校将进入数字孪生校园扶植新阶段。

王士贤提出,数字孪生校园是指应用物联网、大年夜数据、人工智能、虚拟实际等信息技巧,完全实实际体校园在虚拟世界的数字化表达,并为实体校园运行供给全场景式、沉浸式、交互式展示,与实体校园形成慎密闭环的运行与智能化决定计划的信息化生态体系。数字孪生校园是数字校园的深化和进级,传统数字校园固然实现了数字化,但存在单方面、割裂等问题,数字孪生校园更周全、更体系、更深刻、更活泼,是一个有机的整体。它也是聪明校园和智能校园的一种形态。

数字孪生校园的核心是数据,华中科技大年夜学在“十三五”时代经由过程扶植“十个一”工程,在人、空间、活动三个维度积聚了丰富的数据,这些数据为将来建立数字孪生校园奠定了基本。

“数字孪生校园是经由过程信息技巧,让实体校园和虚拟校园进行充分融合和交互,让体系加倍人道化,加倍智能,教导教授教化和科学研究的效能大年夜幅晋升,每小我的潜力都获得充分发挥!让信息化更好的造福教导、赋能教导,促进教导进级!”王士贤表示。

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(中国高等教导学会教导信息化分会常务理事、华中科技大年夜学收集与信息化办公室主任 王士贤)

以下为王士贤演讲全文: 

数字孪生校园的核心应当是数据,我们应当须要哪些数据呢?华中科技大年夜学在“十三五”时代扶植了“十个一”工程:全校一张网、基本一平台、网站一个群、数据一个库、集成一总线,上彀一个号、信息一个站、消息一通道、校园一张卡、干事一张表。个中很多是和腾讯合作的,例如,信息一个站,包含了PC端和移动端的门户,300多个移动应用和流程全部都是在企业微信中实现的。经由过程扶植大年夜量的应用,我们积聚了很多的数据,这些数据为将来建立数字孪生校园奠定了基本。

各位同仁,大年夜家好! 

今天很荣幸有机会和大年夜家分享我对数字孪生校园的一些思虑。

数字孪生的概念来自于数字化制造行业,指的是贯穿于产品筹划、设计、制造、优化全生命周期的数字化仿真。最早来源于1969年美国NASA的一个在轨装配技巧。到了2011年,Grieves传授等给出了一个比较完全的定义:数字孪生是一种三维模型,包含实体产品、虚拟产品以及二者间的连接,能对物理产品进行数字化描述,并有效地管控产品全生命周期的数据信息,进而优化物理产品的运行保护,是实现虚拟及物理体系(Cyber Physical System,CPS)的核心关键。数字孪生是在设计与履行之间形成慎密的闭环。

那么什么是数字孪生校园?参考数字孪生的概念,我试着给出一个定义:数字孪生校园是指应用物联网、大年夜数据、人工智能、虚拟实际等信息技巧,完全实实际体校园在虚拟世界的数字化表达,并为实体校园运行供给全场景式、沉浸式、交互式展示,与实体校园形成慎密闭环的运行与智能化决定计划的信息化生态体系。它是一个信息化的生态体系,而不是一个简单的仿真体系。

高校的信息化经历过很多阶段,从电子校园、收集校园、数字校园、聪明校园到智能校园,那么数字孪生校园应当属于什么阶段呢?我认为它是数字校园的深化与进级,它比传统的数字校园更体系、更周全、更深刻、更活泼。本来的数字校园是单方面的、割裂的,数字孪生校园是一个有机的整体。

根据数字孪生的模型,我对数字孪生校园才能进行了分析,它的才能包含五个方面:定义、展示、交互、办事和进化。起首是定义,也就是基本,包含数据、体系、平台、云计算等;展示包含可视化、BIM、AR和VR等;交互包含AI、沉浸式、智能机械人;办事包含融合、微办事架构,办事于人,也办事于体系;进化是指迭代和进级的才能。

数字孪生校园和数字孪生之间有什么差别?我将数字孪生校园分为三个纬度:人、空间和活动。数字孪生主如果空间,而在校园则要复杂得多,涉及到人、空间和活动。人,包含教师、学生、治理者、办事者、校友、家长、合作者等校园好处相干者;空间,包含校园的建筑物、建筑物、水、电、收集、交通、监控等;活动,包含教授教化、科研、进修、立异、创业、治理和办事等。

下面我从人、空间和活动三个维度展示我们已经积聚的数据。

在空间方面,我们绘制了校园的实景地图,把所有的建筑物进行数字化,细化到了每一栋楼的每一个房间,每一个房间的编号、面积、应用人、应用属性等,还对部分房间做了3D建模。对校园所有的AP进行定位,可以不雅察和分析AP的运行情况、覆盖情况;根据黉舍常住人口的数据做了人口的热力争;把黉舍的监控、消防举措措施在体系上也进行了标注,并且和监控体系联动;黉舍所有的乔木也进入了体系,可以查看每一棵树木的树龄、属性等信息。

活动,起首是IT活动,包含校园网用户星光图、收集安然态势感知图等收集数据;数据中间的运行情况及其设备、健康度、异常情况、应用劳碌情况;数据交换的数量、质量、异常情况等;同一身份认证体系的拜访终端、来源、登录异常等数据;全校400多个网站的拜访、内容更新、安然等数据;网上干事大年夜厅300多项流程解决类型、解决时光、解决地点以及办事评价等;全校所有自助办事终端的地位、打印数量、所属部分、应用情况等数据。教授教化活动的数据重要包含教授教化运行中的今日课程数、上课学生人次数、讲课教师数、教师应用情况等,课程平台的电子资本统计数据,学生的进修、立异创业、出国留学、就业等数据;超算平台展示的是教师应用超算平台计算的课题、提交的功课、取得科研成果情况等。

“十三五”时代,我们积聚了大年夜量的数据,那么我们若何去构建数字孪生校园呢?我认为它有两个层次:第一个根本的层次就是,实际世界在虚拟世界的映射,这个是比较简单的,就是可视化。高等阶段应当做到:一是数据全贯通,不仅仅物联网数据,还要有营业数据和互联网数据,全量数据进行贯通;二是表示情势应当是交互式和沉浸式,包含人机对话、批示控制功能,是黉舍的聪明大年夜脑;第三它是智能化的,包含告警、接洽关系、猜测、进修、进化、迭代等功能。

在数字孪生校园构建方面,我们和腾讯公司一路应用RayData做了一些摸索,在数字孪生校园平台中,从全球的视角,可以很便利分析查看黉舍生源的国际分布情况、国际科研合作、国际交换等情况;在国内视角,可以很便利的分析国内生源地、学生构成等信息;当进入到黉舍整体视角上,可以及时展示黉舍大年夜门的车流量、人流量、异常车辆、异常人员信息等;校园内可看到监控内容、车辆交通信息、拥堵预警、超速车辆统计等等;打开每个建筑时,可以看到建筑的分层信息,教授教化楼的某个教室的上课画面、讲课教师的才能分析,重要包含根本信息、教授教化才能、科研才能、所讲课程的难度指数、学生评价等,他的课程教授教化后果若何?是否须要进行教授教化办法指导?他揭橥论文情况若何?科研上是否碰到了瓶颈?是否须要赞助等等;可以看到在这个教室上看到有哪些学生有学业艰苦、经济艰苦、心理艰苦,是否获得了帮扶?教师和学生在教室长进行交互时,根据学生答复问题内容,向学生推荐响应的进修课程、论文、创业资讯、就业资讯等等信息。

人,个中最重要的群体是学生,我们可以分析和展示学生的生源大年夜洲分布、国度分布、国内省市分布,学生的性别、平易近族、院系、专业等相干的信息以及成就、花费、奖学金、助学金、就业等数据,除了总体分析外,还为每个学生做了画像。经由过程建立学业预警模型,猜测他下个学期可能哪门课程会挂科;应用学生的花费数据以及其他经济数据,经由过程建立经济艰苦指数模型,找出全校经济最艰苦的学生。当然对学生的大年夜数据分析不是目标,目标是为了帮扶,把学业艰苦、经济艰苦、心理艰苦的学生找出来,对他们进行帮扶,赞助他们成长。在教师的数据方面,我们可以分析教师的学历构造、学位构造、职称分布、专业分布等,为了给师长教师们供给好办事,我们重点扶植了“一张表”平台,解决了师长教师“填表多、填表繁”的问题,每年把教师的根本信息、教授教化、科研、社会等数据主动汇总,共有60多个数据子集、1000多个字段,经由过程“一张表”平台,师长教师们可以很便利分析本身的成就是什么?短板是什么?学院也可以经由过程横向和纵向比较,分析学院的成长态势以及优势劣势。

总之,数字孪生校园是让校园的人、空间和活动经由过程信息技巧进行了充分融合,加倍人道化、智能化,教导教授教化和科学研究效能大年夜幅晋升,每小我的潜力都获得充分发挥!让信息技巧更好地造福教导、赋能教导,促进教导进级!让我们合营等待这个美好的将来!

11月3日,腾讯数字生态大年夜会智能教导专场在武汉举办。中国高等教导学会教导信息化分会常务理事、华中科技大年夜学收集与信息化办公室主任王士贤出席本次会议,并揭橥《关于数字孪生校园的思虑》主题演讲。

感谢大年夜家!

(责任编辑:ysman

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