基于大數據技術的實驗室建設與管理探索

摘要：伴隨著網絡快速發展，大數據技術應運而生，并被應用于多個領域中，展現出了良好的發展前景，因此，在進行實驗室建設和管理中，加強對大數據技術探索至關重要。基于此，該文從大數據技術入手，對其原理進行闡述，分析將其應用于實驗室建設與管理中意義，并從布置軟件與硬件設施等方面進行考慮，對大數據在實驗室建立和管理方面應用進行分析，旨在為有關人員提供參考。

關鍵詞：大數據技術;實驗室;建設與管理

中圖分類號：G42 ? ? ?文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）31-0044-03

實驗室作為開展相關研究工作主要陣地，由于實驗中存在較多不確定性，實驗室研究人員在研究中通常需要進行大量重復性試驗，以此達到預期效果，隨著實驗次數增加，研究中會出現大量冗余數據，若對相關信息數據管理不當，不僅會增加重復性試驗，浪費大量成本，而且難以充分發揮數據價值，影響實驗室相關工作有序開展。而在大數據環境下，為數據信息管理提供了良好條件，因此，實驗室進行建設中應重視對大數據技術應用，發揮其對數據管理等作用。

1 大數據技術原理

目前，大數據技術在各個行業中已經得到了廣泛應用，利用該技術處理功能，便于從大量數據中找出關鍵性信息，并對數據進行總結分析，同時輔助使用相應技術可建立抽象數學模型，根據模型走勢變化，可對相應信息進行預測，并為進行最終決策提供可靠參考依據。大數據技術根據其功能，可分為數據存儲相關技術以及計算分析相關技術，其中，前者指的是包含數據分布式存儲集群、MPP架構數據庫集群以及非結構化數據架構等在內的技術，后者指的是包含自然語言處理技術、模式識別技術以及預測模型技術等在內的技術。

2 實驗室建設與管理中應用大數據技術意義

隨著網絡信息時代發展，人們日常生活中形成的數據不斷增加，而在使用大數據技術進行管理后，發揮其數據信息采集、提取、存儲和交互等功能，不僅提升了對數據管理水平，而且進一步實現了數據價值，提升了對其利用率。因此，在實驗室建設中，為提升對實驗室數據管理和利用效率，開始采用大數據技術進行建設和管理。而實驗室在實際使用大數據技術后，不僅利于加強實驗室科研功能，提升研究質量以及實驗室建設質量，而且在大數據技術應用中，通過適當引入大數據技術人才，利于提升對實驗室人才創新精神培養，利于激活我國實驗室建設與管理活力[]。

3 實驗室建設中大數據技術應用

3.1 大數據實驗室建設框架

在實驗室中使用大數據技術進行建設，應先建立大數據實驗室框架，為后期各項建設內容完善提供依據。而在建設期間，需要配置完善相關配套設施，主要包含數據庫MENDB，HADOOP平臺，分布式文件系統HDFS和數據倉庫MPP、HBASE，分布式計算引擎MAPREDUCE以及LINUX集群。然后明確實驗室建設目標，在大數據技術環境下目標為建立集云計算、分布式計算于融合計算于一體，并配有高性能高速網絡、大容量計算存儲設備，以及符合大數據應用性能軟件，再借助分布式計算引擎提供PB級數據，從而實現數據查詢和分析處理等功能。

3.2 建立大數據實驗室軟硬件平臺

大數據技術下建立的實驗室，為保證其功能，并滿足相應需求，在平臺建立中融合了相應硬件設備和軟件，在此基礎上構件了大數據技術軟硬件平臺。該平臺在服務器與網絡環境支持下，實現了對大數據技術有效應用，而實驗室數據管理中，具備了計算、數據存儲和可視化功能，并為相關人員提供可視化操作平臺，提升了管理工作開展高效性和便捷性。而在利用大數據技術進行平臺建立中，應根據實驗室建立軟件架構進行不適，在“整體規劃與分布實施”相結合原則下展開平臺設計，以此實現對底層基礎數據管理與應用。同時還應使用技術加強對系統安全防護，保證數據安全性，并利用虛擬數據技術建立云資源數據池，對網絡資源、服務器資源以及云存儲資源進行整合，并利用大數據技術建立可進行數據挖掘和分析的試驗平臺。

3.3 對軟硬件設施進行合理布置

在使用大數據技術進行實驗室建設中，為保證其各項功能得以實現，在建立軟硬件平臺后，還應保證各種硬件與軟件布置合理性，以此保證各項功能使用效果以及設備運轉穩定性。一方面，在大數據實驗室中進行硬件布置時，應結合實驗室實際需求進行實驗室數據存儲中小心設置，并保證可視化模塊和數據計算中心建立合理性。其中，數據存儲和計算中心應選擇HP、IBM等硬件設施，以此突出實驗室基本功能。另一方面，在對實驗室軟間進行布置中，應結合實驗室實際需求，選擇適合類型存儲、管理數據軟件程序。另外，進行設置中，應根據實際需求適當引進國外先進建設與管理經驗，以此提升實驗室軟硬件布置合理性。

3.4 建立大數據實驗室管理平臺

實驗室建設中，為充分發揮大數據技術在管理方面功能作用，還應建立實驗室管理平臺，同時在建設期間應根據實際管理需求，建設相應類型平臺。首先，應建立知識資源庫管理平臺。該平臺主要應用于支持實驗室實踐、技術和管理等方面基礎工作。建設中需要利用源碼庫和類庫等支持性構件，對計劃和案例庫等文檔進行開發，尤其是詳細項目案例，同時應借助云計算實現實驗室資源共享，最大程度上降低資源重復浪費，盡可能實現對資源合理配置。其次，建立信息協同開發服務云平臺。該平臺重要用于設計和開發各種不同類型管理信息系統。該平臺在建立中組成部分主要為決策場景和仿真軟件，并保證其可提供支持決策、服務計算以及專家系統等支持。該平臺使用時，需要相關實驗室人員在實驗活動開展前，將設計部分和軟件說明書等導入到系統中，為實驗人員進行相關工作提供支持，并提供信息提出、轉換和識別等功能，提升對信息加工和維護力度，保證實驗室數據安全性、完整性。最后，建立系統開發桌面云平臺。該平臺在建立中，可利用大數據技術，將客戶端硬盤和云數據中心鏈接起來，以此對物理資源進行虛擬轉換，并建立虛擬操控桌面，為實驗人員進行相關操作提供便利，以此提升對實驗室計算資源虛擬化管理水平，并為系統管理和維護提供平臺，以此實現對實驗室中相關軟件系統便捷化管理。

3.5 建立教學資源平臺

實驗室不僅是相關人員進行工作和研究場所，同時也是實驗人員進行專業知識和技能學習場所，可為研究人員理論轉化實踐提供條件和支持。因此，在進行實驗室建設中，還應利用大數據技術，建立教學資源平臺。在實際進行建立中，應充分考慮大數據技術具備的數據分析、數據挖掘等方面功能，并以此為切入點，在大數據技術基本應用原理支持下，配合使用編程語言以及機器學習等技術，建立實驗室模擬學習環境，并提供相應案例，為實驗人員進行理論知識完善和實際問題解決能力培養提供支持[2]。

3.6 建立網絡信息平臺

通過網絡信息平臺，不僅可為實驗室人員提供獲取更多外界信息途徑，而且利于實現與外部不同人員間信息交流。同時由于部分實驗室具有特殊性，對試驗數據安全方面保密要求較高，因此，應建立相應網絡信息平臺，為開展相關信息方面工作提供支持。一方面，應提升對實驗室利用外界信息和與外界共同情況了解，以此確定是否建立連接外界信息平臺，對信息安全性要求較高平臺，主要建立內部信息平臺。若保證平臺與外界溝通功能，應做好安全防護工作。另一方面，在急性信息平臺建設中，還應注意對平臺功能進行完善和改進，確保各項功能滿足實驗室需求。

3.7 建設私有桌面云

在進行該平臺建立中，一方面，應建立人性化桌面云服務平臺。平臺建立期間，應根據實驗室相關要求，并結合實驗室需求變化，建立滿足個性化需求云服務平臺，對各項相應功能建立相應操作軟件，并進行合理規劃，為實驗室相關功能管理提供便利環境。另一方面，應建立教學資源平臺。實驗室作為研究人員工作和學習場所，為不斷提升其技能，并滿足其在試驗活動期間知識學習需求，應建立公共教學資源平臺，為其提供跨專業、多實驗室教學資源共享服務。

4 大數據技術在實驗室管理中應用

4.1 建立開放性實驗室

在實驗室中，為充分發揮大數據技術作用，提升實驗室開放性，滿足更多人員需求，還應利用技術建立開放性實驗室，而在具體工作中，首先，利用大數據技術開放實驗考核。通過利用大數據技術，設計多種不同類型考核方式，并對考核結果保持開發態度。其次，開放實驗時間。大數據技術在實驗室中應用，打破了時間對實驗室應用限制，尤其是實驗室人員進行學習中。對此，應對部分實驗室項目開展時間進行開放，以此提升對實驗室利用效率。最后，開放實驗項目。部分實現項目由于其特殊性，可在網絡中進行事件，因此實驗室管理期間，對部分項目應保持開放態度，尤其是相關人員進行學習和實踐中，應利用大數據技術建立網絡實驗平臺，提升項目開放性，為相關人員提供模擬空間，從而加強對其自主學習與實踐運用能力培養[3]。

4.2 建立共享性實驗室

將大數據技術應用于實驗室中，利用技術功能利于提升實驗室共享程度，而通過建立共享實驗室可在一定程度上提升實驗室資源有效管理和應用。在共享實驗室建立中。一方面，應利用大數據技術既可實現實驗數據共享。傳統實驗室中，通常依靠信息打印、U盤等渠道進行信息傳播，該傳播方式效率低下，且易發生信息丟失問題，而利用大數據技術建立數據可，為實驗室建立信息共享渠道，便于相關人員隨時獲得相應數據信息。另一方面，構建實驗課程與實驗項目數據共享，利用大數據技術對線上線下實驗數據進行充分挖掘，并通過分析整理，建立包含項目定制設計、實驗項目已經驗教學管理等模塊，利于提升對實驗室數據資源有效利用。

4.3 建立完善實驗室管理制度

在對實驗室進行管理中，為保證管理效率，應建立完善實驗室管理制度，為開展相關管理工作提供依據，同時為提升管理效率，還應將大數據技術融入管理過程中，以此加快實現各項管理制度落實，提升實驗室工作開展制度化、規范化以及合理化程度。一方面，應對獨立實驗室管理制度進行完善。目前，我國高校中都擁有獨立實驗室，并且實驗室設備水平在不斷提升，但由于高校對其管理重視程度不足，以及實驗室環境愈加復雜，導致實驗室管理難度不斷增加。為保證實驗室實現有效運轉，必須制定相應管理制度，并對管理制度進行完善，確保其可應用于當下實驗室管理中。而在具體進行管理中，為確保管理到位，應注意加強對大型儀器針對性管理，盡可能安排專門負責各項管理人員，以此提升管理力度，并明確具體管理內容，從而實現責任到人這種管理方式不僅利于促使各項安全管理措施能夠得到有效落實。而且通過周期性的檢查、維護，可在最大程度上保證實驗室中各項設備器械使用率和完好率，利于充分發揮其應用價值。另一方面，應對實驗室管理體制改革力度進行強化，在多數實驗實管理體制制定中，不僅需要考慮其功能和使用效果，而且在進行管理中，還應從專業方面加強思考，并各項相關制度進行全新的構思，改變既往形式下管理體制，在實際需要指導性，之間形成全新實驗室和理論互相結合的實驗管理體系，從而實現對全部資源進行整合整理，加寬建立共享的全新平臺，進而提高設備的使用率和利用率[4]。

5 結論

在大數據技術環境下，利用相應技術進行實驗室建設，并開展相關管理工作，不僅可打破傳統形式實驗室對相關工作開展限制，而且可提升實驗室工作開展效率，進一步增強了實驗室功能，對各項實驗工作開展具有重要促進作用。因此，在進行實驗室建設中，必須提升對大數據技術重視，明確其應用原理，并將其應用到實驗室建設過程中，不斷完善和增強其功能，并在大數據技術支持下加快實現對實驗室中相關數據信息有效管理。

參考文獻：

[1] 裴斐，金秋.試論大數據背景下高校計算機專業實驗室建設及管理[J].創新創業理論研究與實踐，2020，3（12）：159-160.

[2] 方登科.基于云技術的經管類實驗室建設與管理研究[J].中小企業管理與科技（上旬刊），2020（7）：9-10.

[3] 董學陽，金海龍.高校計算機實驗室建設與管理——評《現代實驗室建設與管理指南》[J].科技管理研究，2020，40（18）：268.

[4] 王永生，孔冬冬，張麗霞，等.新工科背景下計算機類綜合實驗室建設與管理[J].電腦知識與技術，2020，16（26）：94-96.

【通聯編輯：張薇】

收稿日期：2021-02-15

作者簡介：張宇（1980—），女，江蘇銅山人，軟件工程碩士， 實驗師，研究方向：經濟管理、實驗技術與管理。