基于云端視覺計算建設全球先進的工科實驗教學平臺-數字孿生&Cloud XR技術助力產研創新論壇（23頁）.pdf

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1、基于云端視覺計算建設全球先進的工科實驗教學平臺高琪瑞清華大學能源與動力工程系高工、實驗室主任目錄01 視覺計算在工科實驗教學中的應用02 全球先進的工科實驗教學平臺建設CONTENTS視覺計算在工科實驗教學中的應用The Application of Visual Computing in Engineering Experiment Teaching01傳統工科實驗教學的四大問題The Four Major Problems of Traditional Experimental Teaching實驗條件不充分實驗條件不允許實驗條件不滿足實驗條件不具備做不到高標準實驗做不好高成本實驗做不了高

2、危險實驗做不上高復雜性實驗The Advantages of Visual Computing in Engineering Experiment Teaching 視覺計算在工科實驗教學中的優勢不受現有實驗教學條件限制突破學習時間空間條件限制抽象的教學內容直觀展示教學內容可依所需延申或壓縮想象性Imagination沉浸感Immersion交互性InteractionCRM 反饋度Feedback專注度Focusing自由度FreedomApplication Characteristics of Visual Computing in Engineering Teaching 視覺計算在工

3、科實驗教學中的應用特點高教司【2013】94號關于開展國家級虛擬仿真實驗教學中心建設建設國家級虛擬仿真實驗教學中心2013New Future on Cloud教育部高教司高校2017201820192021高教廳【2017】4號教育部辦公廳關于2017-2020年開展示范性虛擬仿真實驗教學項目建設的通知建設示范性虛擬仿真實驗教學項目高教涵【2018】5號教育部關于開展國家虛擬仿真實驗教學項目建設工作的通知大規模建設國家級虛擬仿真實驗教育項目高教【2019】8號教育部關于一流本科課程建設的實施意見建設虛擬仿真“一流課程”高教司涵【2021】10號教育部高等教育司關于開展虛擬教研室試點建設工作的

4、通知建設虛擬教研室建設單一的虛擬仿真實驗課程建設線下虛擬仿真實驗教學中心嘗試線上建設模式建設國家級虛擬仿真教學項目大規模建設國家級虛擬仿真實驗教學資源建設線上統一平臺項目持續開放共享建設虛擬教研室試點視覺計算在工科實驗教學中的應用情況The Application of Visual Computing in Engineering Experiment Teaching國家級虛擬仿真實驗中心300國家級虛擬仿真教學一流課程728虛擬仿真教學項目3247數據來源：教育部公開數據搜集視覺計算在工科實驗教學中的應用情況The Application of Visual Computing in E

5、ngineering Experiment Teaching2300萬次春季學期教育部虛擬仿真平臺總訪問量2020年春季數據來源：教育部公開數據搜集視覺計算在工科實驗教學中的應用情況The Application of Visual Computing in Engineering Experiment Teaching分配不均共享化程度低終端單一運行卡頓資源Resource運行操作Operation設備場所固定維護問題多使用&維護Use&Maintenance視覺計算在現有工科實驗教學中的問題Problems of Visual Computing in Existing Engineeri

6、ng Experiment Teaching 全球先進的工科實驗教學平臺建設The Construction of the worlds advanced engineering experimental teaching platform 01視覺計算的現狀The state of Visual ComputingCUDA GPU用戶10億云端GPU算力2.51020CUDA 下載速度24M2000GPU Apps數據來源：英偉達GTC 20211X(100 hrs)2X(42 hrs)3X(32 hrs)4X(27hrs)9X(11 hrs)13X(8 hrs)P100（2016）V100

7、（2017）V100（2018）V100（2019）A100（2020）A100（2021）ChromaGROMACSQuantum EspressoRandom ForestTensorFlowPyTorchVASPAmberMILCNAMDGPU硬件運行速率全棧優化5年內提升13倍數據來源：英偉達GTC 2021視覺計算的現狀The state of Visual Computing互聯網+教育The Internet+Education常態化疫情防控Normalized epidemic prevention and control云服務的發展Development of cloud s

8、ervices云在工科實驗教學中的應用The Application of Cloud Computing in the Experimental Teaching of Engineering1.41.622.34.23.40123452016.122017.122018.122019.122020.32020.122016-2020年在線教育用戶規模30.25.511.221.519.516.115.60102030金融制造物流零售文娛教育醫療（億人）2019-2020年中國七大行業產業互聯網指數平均指數：17.0數據來源：CNNIC第47次中國互聯網發展狀況統計報告、艾瑞咨詢：2019-

9、2020年中國產業互聯網指數報告云在工科實驗教學中的應用The Application of Cloud Computing in the Experimental Teaching of EngineeringCRM 視覺&云計算的三大支撐技術視覺計算和云Visual Computing and Cloud Computing存儲StorageCRM CRM 網絡Internet計算-虛擬化Computing-Virtualization視覺計算在云端應用的技術優勢The Technical Advantages of Visual Computing in the Cloud Comput

10、ing類別傳統教學視覺計算基于云的視覺計算加載方式預載數據，等待時間長無需預載，即點即用運行速度慢，時?？D實時渲染，秒級運行運行終端設備對終端設備要求高支持PC網頁端、移動端、微信等，輕量化泛終端，使用場景豐富瀏覽器配置瀏覽器需支持WebGL/Web3D等HTML5特性支持主流瀏覽器，無特殊要求版權保護數據模型下載至本地，安全性差云端加載，有效保護課程版權安全維護管理維護困難，管理成本高集中管理，方便維護共享方式共享困難，利用率低可控共享學習場景固定終端、固定場所任意時間，任意地點基于視覺計算和云的教育模式是工科實驗教學發展的必然趨勢The educational model based o

11、n visual computing and cloud is the inevitable trend of the development of engineering experimental teaching傳統工科實驗教學設備儀器智能化轉型研究國家級實驗教學示范中心掛牌2014201620182020基于視覺計算，利用虛擬仿真解決傳統工科實驗做不到、做不好、做不上、做不了的問題國家“科技進步獎”一等獎科研成果轉化1000MW火電廠的虛擬仿真系統受到國內外師生高度認可獲評國家級虛擬仿真實驗項目依托視覺計算和云，實現教學資源共享，泛終端快速訪問New Future on Cloud全球先

12、進的工科實驗教學平臺建設The Construction of the Worlds Advanced Engineering Experimental Teaching Platform 建設全球先進的工科實驗教學平臺技術框架Technical Framework全球先進的工科實驗教學平臺服務平臺運營平臺計算平臺基礎信息操作系統存儲資源池實時傳輸GPU調度平臺監控計費服務云渲染數據存儲訂單服務實例調度應用發布計算資源池網絡虛擬化Re.Lab-x數據來源：清華大學能源與動力工程系虛擬仿真實驗統計數據專業數量9個課程數量16門年實驗學時22400小時實驗項目32項年實驗學生數700人全球先進的工科實驗教學平臺開展情況The Development of the Worlds Advanced Engineering Experimental Teaching Platform此處有15s 宣傳片THANKS