時間：2023-03-22 17:43:53
序論：速發(fā)表網(wǎng)結(jié)合其深厚的文秘經(jīng)驗，特別為您篩選了11篇虛擬技術(shù)論文范文。如果您需要更多原創(chuàng)資料，歡迎隨時與我們的客服老師聯(lián)系，希望您能從中汲取靈感和知識！
（1）實驗課程的實驗內(nèi)容比較陳舊，缺乏創(chuàng)新性和時代性，實驗課程與實際需求相脫節(jié)，限制了學(xué)生實踐能力和創(chuàng)新能力的養(yǎng)成。現(xiàn)有實驗教學(xué)多采用由教師講授相關(guān)理論知識，然后由學(xué)生驗證知識的先理論后實踐的教學(xué)方法。這種教學(xué)方法缺乏對學(xué)生綜合能力和創(chuàng)新能力的鍛煉，很難激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
（2）農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的教學(xué)不但要求教師具備專業(yè)相關(guān)理論和知識，而且要求教師具備較強的實踐動手能力，特別是對傳感器部件、通信部件和射頻部件等焊接、控制和使用?？墒乾F(xiàn)有高校師資隊伍中從事實驗教學(xué)的教師人員稀少，從事實驗的教師更是缺少參加培訓(xùn)和國內(nèi)外深造訪學(xué)的機會。因此，師資力量薄弱嚴(yán)重影響了實驗教學(xué)的開展。
（3）在課程的考核中對實踐動手能力未制定統(tǒng)一的考核標(biāo)準(zhǔn)，僅僅單方面考查學(xué)生的理論知識掌握情況，上述教學(xué)安排和考核制度使學(xué)生普遍認(rèn)為學(xué)習(xí)理論知識要遠(yuǎn)比實踐動手能力的培養(yǎng)更加重要，對實驗教學(xué)給予的重視程度嚴(yán)重不足。
雖然有些高校嘗試用一些教學(xué)課件，比如圖片、動畫、影像資料等，但與實際項目聯(lián)系不密切，學(xué)習(xí)效果不理想，很難達到提高實際動手能力的目的。
利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)，建設(shè)以農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)項目為載體的虛擬項目環(huán)境，可以改變傳統(tǒng)的教學(xué)方法和教學(xué)模式，有效解決農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)在教學(xué)中存在的一些難題。
2.虛擬現(xiàn)實技術(shù)在農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)教學(xué)中的應(yīng)用
通過對學(xué)習(xí)者的特征分析，我們設(shè)計了“基于VR”的教學(xué)模式，讓學(xué)習(xí)者通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)真實模擬農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)所應(yīng)用的傳感器及控制系統(tǒng)、傳輸系統(tǒng)、應(yīng)用系統(tǒng)，在虛擬的農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)場景中，通過學(xué)習(xí)者的探究，全方位了解這一新興行業(yè)，更好地掌握農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的知識。
（1）自主學(xué)習(xí)：學(xué)生根據(jù)教師布置的任務(wù)，參考教材和網(wǎng)絡(luò)，進行自主學(xué)習(xí)。
（2）課堂教學(xué)：教師根據(jù)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的效果，分析教學(xué)內(nèi)容，明確教學(xué)目標(biāo)和實驗任務(wù)。
（3）知識學(xué)習(xí)：學(xué)生利用虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)學(xué)習(xí)各種知識。主要有兩個方面的應(yīng)用：一是再現(xiàn)在課堂上無法觀察到的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)基地或事物的變化過程，為學(xué)生提供生動、逼真的感性學(xué)習(xí)材料，幫助學(xué)生解決學(xué)習(xí)中的知識難點。例如，在學(xué)習(xí)傳感器的知識時，通過虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)，將學(xué)生帶到農(nóng)業(yè)智能大棚里，監(jiān)控大棚內(nèi)的溫度、濕度、光照和土壤濕度、土壤溫度、濃度等影響農(nóng)作物生長的環(huán)境參數(shù)，通過信息化無線傳輸網(wǎng)絡(luò)把數(shù)據(jù)傳輸?shù)较到y(tǒng)進行智能化分析，同時利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)控制大棚內(nèi)的水閥、加熱、補濕、滴灌、噴灌、補光等設(shè)備；另一個應(yīng)用是使抽象的概念、理論直觀化、形象化，方便學(xué)生對抽象概念的理解。例如，學(xué)習(xí)開放式通信系統(tǒng)互聯(lián)參考模型時，通過虛擬演示，讓學(xué)生觀察七層協(xié)議模型中數(shù)據(jù)的傳輸過程，使學(xué)生加深對知識的理解。
（4）探索學(xué)習(xí)：虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以對學(xué)生學(xué)習(xí)過程中所提出的各種假設(shè)進行虛擬，通過虛擬系統(tǒng)便可直觀地觀察到這一假設(shè)所產(chǎn)生的結(jié)果或效果。
（5）虛擬實驗：利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)，還可以建立各種虛擬實驗室。
為了給用戶創(chuàng)建一個能使其感到身臨其境和沉浸其中的環(huán)境，必要的條件就是根據(jù)需要能在虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中逼真地顯示出客觀世界中的一切對象：不僅要求所顯示的對象模型在外形上與真實對象酷似，而且要求在形態(tài)、光照、質(zhì)感等方面十分逼真。
目前，相關(guān)軟件發(fā)展迅速、種類較多，其中常用的軟件有MultiGenGreator、Vega、OpenGI以及我國圖靈公司的VRMAP、適普公司的IMAGIS等。
1．1模型構(gòu)建軟件
MultiGenCreator是美國MultiGenParadigm公司開發(fā)的三維建模軟件，廣泛用于視景仿真、虛擬城市、模擬設(shè)計、交互式游戲等。它在滿足實時性的前提下可生成逼真的場景，可進行多邊形建模、矢量建模和地形生成。它的層次細(xì)節(jié)、多邊形篩選、邏輯篩選、繪圖優(yōu)先級、自由度設(shè)置等高級功能使得其數(shù)據(jù)格式OpenFlight在實時三維領(lǐng)域成為流行的圖像生成格式。該軟件可接受DXF、DEM和其它矢量格式的數(shù)據(jù)與AutoCAD和GIS軟件結(jié)合方便。
1．2支持視景生成的語言——OpenGL
應(yīng)該使用已有的商品化或標(biāo)準(zhǔn)化的圖形庫和程序設(shè)計語言來設(shè)計與實現(xiàn)虛擬環(huán)境，其中OpenGI(服務(wù)器)及其支持系統(tǒng)就是這樣一種可選用的圖形生成環(huán)境。OpenGI可按函數(shù)庫的形式被C語言調(diào)用，也可以被窗口系統(tǒng)直接調(diào)用。OpenGI是使用專用圖形處理軟件接口，該接口目前由幾百個過程函數(shù)組成，用以支持用戶對高質(zhì)量三維對象的圖形和圖像進行操作。
()penGI指令的模型是客戶／服務(wù)器模式，即一個程序(客戶)提供指令，該指令由OpenGI解釋并處理，它直接執(zhí)行3D及2D圖型的基本操作。這些操作包括轉(zhuǎn)換矩陣、光照模型和光線跟蹤、反混淆方法、z～Buf以及像素更新操作等。OpenGI也支持雙緩沖技術(shù)，該技術(shù)提供了生成動畫效果圖形所需要的機制，使所生成的圖形能夠像電影一樣平滑運動。
1．3視景漫游軟件
Vega是MultiGen--Paradigm公司開發(fā)的應(yīng)用于實時視景、聲音仿真和虛擬現(xiàn)實等領(lǐng)域的高性能軟件環(huán)境和開發(fā)平臺，由Lynx圖形化用戶接口和Vega庫組成。利用Vega庫函數(shù)可在Lynx中建立漫游所需要的場景、窗口、通道、運動和碰撞方式，可以定義對象的初始化參數(shù)并建立對象之間的相互聯(lián)系。
2地質(zhì)構(gòu)造情況的模擬
對于礦山技術(shù)人員來說地質(zhì)構(gòu)造情況非常重要，如果對煤層、巖層、含水層、流沙層以及斷層和褶曲等情況的推斷有偏差，或圖形表現(xiàn)不直觀易懂，則在建井或生產(chǎn)過程中就可能發(fā)生塌方、突水等事故，造成人員傷亡和經(jīng)濟損失。應(yīng)用虛擬現(xiàn)實軟件可以根據(jù)地質(zhì)體的三維分布，使礦井的規(guī)劃設(shè)計更加直觀方便。
綜合國內(nèi)外現(xiàn)狀，三維地質(zhì)體的繪制有塊段、表面、實體和斷面建模法等。
MultiGenCreator中需要的曲面數(shù)據(jù)是ded或。dem格式，使用GIS軟件Arolnfo、用插值方法生成不規(guī)則三角網(wǎng)(TIN)，然后轉(zhuǎn)成USGSDEM格式，將其導(dǎo)入Creator就可以生成煤層曲面。然后，通過光照、著色、紋理、渲染等處理三維地質(zhì)體更加逼真。
3地形地貌及地物的模擬
地形地貌和地物的建立需要相應(yīng)的三維數(shù)據(jù)。如果有研究區(qū)域的紙質(zhì)地形圖，可以用掃描數(shù)字化的方法得到平面數(shù)據(jù)，按照圖上的標(biāo)注得到高程數(shù)據(jù)；如果已有該區(qū)域的電子地圖，則可直接使用或通過數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換得到需要的數(shù)據(jù)；如果沒有上述數(shù)據(jù)源，則需要由野外測量獲得。
地形生成與地質(zhì)曲面生成過程類似，先用ArcInfo將地形圖上的等高線和高程點進行數(shù)字化，把圖上標(biāo)注的高程值輸入到屬性表中，生成不規(guī)則三角網(wǎng)(TIN)，然后轉(zhuǎn)成USGSDEM格式將其導(dǎo)入Creator生成三維地形。
對于建筑物、道路、圍墻、河流、湖泊等的建立，先用Auto—CAD進行數(shù)字化，得到其平面位置。將得到的*．def文件導(dǎo)入Creator，并與地形匹配。如果建筑物比較規(guī)則，則直接將其底面按照高度拉伸為立體，如果建筑物造型比較復(fù)雜，則需要分成規(guī)則的幾部分進行構(gòu)建。
4礦山井下巷道建模
目前，礦山信息主要是通過CAD格式的雙線采掘工程平面圖來表達。首先根據(jù)采掘工程平面圖上的高程信息，利用CAD中的三維多線段重新描繪巷道，同時將高程信息賦予每個節(jié)點，實現(xiàn)巷道的單線顯示，井筒和巷道設(shè)計要布置合理，盡量避免穿過斷層、褶曲、含水層等不良地質(zhì)構(gòu)造，盡量減少礦井建設(shè)和生產(chǎn)地面的影響。
使用MultiGenCreator進行設(shè)計，用圓柱體表示井簡，用半圓型截面的柱體表示巖巷，然后進行模擬生產(chǎn)，以發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)中可能遇到的問題，對設(shè)計方案進行比較和選擇。設(shè)計方案完成后可模擬不同設(shè)備、不同開采方式的生產(chǎn)系統(tǒng)進行生產(chǎn)，從而達到優(yōu)化礦井設(shè)計和生產(chǎn)系統(tǒng)的目的。綜合考慮地質(zhì)和技術(shù)條件、經(jīng)濟、環(huán)境等各種因素，選擇合理的方案。
5虛擬巷道系統(tǒng)的建立
虛擬巷道系統(tǒng)是對礦井真實巷道多分辨率的三維虛擬表示，建立的主要任務(wù)之一是實現(xiàn)基于web環(huán)境下的可交互的、真實巷道的三維可視化表達，用戶可以從各個角度對巷道虛擬環(huán)境進行任意的瀏覽和觀察，并可通過網(wǎng)絡(luò)進行各種交互。
5．1礦井巷道的建模
礦井中各種實體大多是三維實體，其表面為不規(guī)則曲面，且內(nèi)部礦體品位分布不均勻。對于礦體的外形，可用一個不規(guī)則的封閉曲面來確定。為確定礦體的范圍，要經(jīng)地表勘查、地下勘探及推估等手段來完成。在瀏覽器上三維實體模型，可通過將現(xiàn)有的三維礦體模型中存儲的信息按照一定的規(guī)范轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)可接受的格式得到。要在MuhiGenCreator中構(gòu)建三維礦井巷道模型，首先應(yīng)進行簡單的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，這是因為MuhiGenCreator中采用的坐標(biāo)系和地學(xué)中實際采用的坐標(biāo)系的含義有所不同。MultiGenCreator中采用的坐標(biāo)系為符合右手規(guī)則的空間坐標(biāo)系，是以MuhiGenCreator瀏覽器中用戶區(qū)的中作為其坐標(biāo)系的圓心，基底坐標(biāo)為XOZ面，y表示高程。其坐標(biāo)長度以米為單位，標(biāo)準(zhǔn)角度以弧度為單位。因此，為使它與人們通常采用的地學(xué)坐標(biāo)系保持一致，應(yīng)將原來礦井三維實體的(，Y，：)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為MuhiGenCreator坐標(biāo)系中的(，Y，Z)。轉(zhuǎn)換后的三維實體坐標(biāo)應(yīng)滿足虛擬場景中所采用的局部坐標(biāo)系顯示的需要。由于礦井實體坐標(biāo)的數(shù)值一般相當(dāng)大，而實際顯示坐標(biāo)值的前幾位高位數(shù)據(jù)對圖形形狀不產(chǎn)生任何影響，因此可將地理坐標(biāo)數(shù)據(jù)各分量同時做一預(yù)選。
5．2虛擬巷道場景的繪制
對于規(guī)則格網(wǎng)構(gòu)成的礦山地表模型及礦井實體的頂?shù)装鍞?shù)字表面模型，可用ElevationGrid節(jié)點構(gòu)建。該節(jié)點能很容易有效地設(shè)計創(chuàng)建一個位于局部坐標(biāo)系X()Z平面上高低起伏的地域造型。該造型用高度值組成的標(biāo)量陣列描述，陣列指定了表面每個格網(wǎng)點上的高度。和z方向的柵格點數(shù)量可以分別用xDimension和zDimension域建立。xSpacing和zSpacing域值指定了柵格行和列之間的空間。Height域的值指定了每一個柵格點的海拔高度，基底上的每一個柵格點都與height矩陣中的一個海拔值相對應(yīng)；colorPerVertex域指定為TRUE或FAISE，表示color域中指定的顏色是用到ElevationGrid節(jié)點的每個頂點上(TRUE)，還是應(yīng)用到每個四邊形上(FAISE)；此外，通過建立solid域值，所有的海拔柵格都可以當(dāng)作實體。
對于由不同的三角面構(gòu)成的復(fù)雜地表模型，則需要用MUITIGENCREATO提供的萬能幾何節(jié)點IndexedFaceSet來創(chuàng)建，它有coord與coordlndex兩個域，與IndexedFaceSet節(jié)點中的兩個域類似，前者提供了一個節(jié)點，列出了構(gòu)造面幾種所有面的坐標(biāo)。Coordlndex域的值提供了一張描述一張或多張面周界的列表。其中每一個值都是整型索引，并且每個索引都指定了在coord域內(nèi)的坐標(biāo)列表中的一個坐標(biāo)。在實際的創(chuàng)建過程中，要求建立三角網(wǎng)的各個三角面按照法線方向向外的法則。
6結(jié)語
應(yīng)用虛擬現(xiàn)實技術(shù)，生成一個逼真的礦山虛擬環(huán)境(VirtualEnvironment)。這樣在礦山設(shè)計或研究階段，科研人員可以置身于礦山虛擬環(huán)境下直觀審視礦山，按照設(shè)計給定的工藝方法和參數(shù)，選擇設(shè)備及確定生產(chǎn)模式。從基建到閉坑的全過程實時監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)問題進行實時修正。設(shè)計結(jié)束后，設(shè)計單位、礦山企業(yè)可向?qū)彶檎?、公眾展示一個三維和動態(tài)的礦山?？傊摂M現(xiàn)實技術(shù)在礦山設(shè)計、技術(shù)改造、生產(chǎn)中可廣泛應(yīng)用。
參考文獻：
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1.2虛擬化技術(shù)的發(fā)展趨勢。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，虛擬化技術(shù)已經(jīng)逐漸深入到各個行業(yè)領(lǐng)域中，不斷改變計算機運行管理模式。虛擬化技術(shù)可以對計算機的服務(wù)器進行虛擬化，也可以將計算機不同網(wǎng)絡(luò)的軟件和硬件資源信息整合成一個虛擬化的整體。一直以來，刀片服務(wù)器都是應(yīng)用在數(shù)據(jù)中心的固定服務(wù)器，而如今，隨著虛擬化技術(shù)的提高，刀片服務(wù)器受到網(wǎng)口接口限制和VM限制，很多企業(yè)已經(jīng)不再會選擇刀片服務(wù)器了。近年來，隨著多核系統(tǒng)以及云計算的不斷發(fā)展，虛擬化技術(shù)已經(jīng)逐漸應(yīng)用在商業(yè)市場中。虛擬化技術(shù)不僅降低了計算機運行成本，而且系統(tǒng)的安全性也得到保障。
2虛擬化技術(shù)的優(yōu)點
2.1虛擬化技術(shù)可以在線轉(zhuǎn)移服務(wù)器中的文件。用戶可以根據(jù)自己的需求對應(yīng)用了虛擬化技術(shù)的計算機進行拷貝或者轉(zhuǎn)移文件，這是因為計算機的每一個獨立的虛擬機都會形成一個目錄，計算機的系統(tǒng)可以升級成統(tǒng)一的版本，計算機內(nèi)的數(shù)據(jù)是連續(xù)且可轉(zhuǎn)移的。虛擬機器的在線轉(zhuǎn)移可以使虛擬機在開機狀態(tài)下持續(xù)地提供服務(wù)，將一臺虛擬機內(nèi)的信息轉(zhuǎn)移到另一個服務(wù)平臺中。
2.2虛擬化技術(shù)可以提高服務(wù)器的利用效率以及降低成本。隨著計算機網(wǎng)絡(luò)科技的水平不斷提高，越來越多的企業(yè)采用計算機來推廣和管理產(chǎn)品，因此，對計算機服務(wù)器的要求也越來越高。采用虛擬化技術(shù)的服務(wù)器可以分隔成獨立的服務(wù)器，不同的軟件可以在不同的操作系統(tǒng)下自由的運行。將虛擬化技術(shù)應(yīng)用到計算機領(lǐng)域中可以整合不同服務(wù)器的資源，計算機服務(wù)器的利用效率也受到很大的提高。
2.3虛擬化技術(shù)可以使計算機系統(tǒng)維持在相對安全的環(huán)境中。傳統(tǒng)計算機的軟件以及應(yīng)用平臺都是基于同一個服務(wù)器和操作系統(tǒng)的，不同的軟件對操作系統(tǒng)的兼容性不一，而且一旦受到攻擊時整個計算機將無法正常使用。而運用了虛擬化技術(shù)的計算機將主機分隔成若干個獨立的系統(tǒng)，當(dāng)某一系統(tǒng)不能正常運作時并不會影響到其他的系統(tǒng)。這樣可以確保其他的系統(tǒng)不受到干擾而正常運行，使計算機維持在一個相對安全而穩(wěn)定的環(huán)境中。另外，平時可以對系統(tǒng)文件進行備份，一旦子系統(tǒng)崩潰時可以在較短時間內(nèi)恢復(fù)正常。
3虛擬化技術(shù)在醫(yī)療信息管理中的應(yīng)用
3.1虛擬機種類的選擇。常用的虛擬機軟件有三種，分別是VMwareWorkstation（簡稱VMware）、MicrosoftVirtualPC（簡稱VPC）和VirtualBox（簡稱VBox），其中，VMware的功能最為強大。VMware可以對team進行虛擬化，還可以對虛擬機添加注釋說明。（1）VMware服務(wù)器可以創(chuàng)建服務(wù)器并對其進行編輯和運行，另外，它還可以運行VirtualPC產(chǎn)品的虛擬機。VMware服務(wù)器具有遠(yuǎn)程控制管理的功能，運行過程中需要得到基層操作系統(tǒng)的支撐，不能充分利用計算機的硬件資源。（2）VMwareESX服務(wù)器的硬件在初始化時可以將本身的Linux系統(tǒng)替換掉，并且提供了很多例如遠(yuǎn)程控制臺的管理界面。這種服務(wù)器可以更好地控制虛擬機對資源的分配以及較少了管理的成本，系統(tǒng)的安全性能也得到很大的提高。（3）VMwareWorkstation是VMware公司最暢銷的軟件之一，該軟件包含一個X86的虛擬機套裝，每個虛擬機可以獨立運行windows、Linus等操作系統(tǒng)。VMwareWorkstation不支持遠(yuǎn)程管理功能，而且處理效率相對較低，所以這種版本的軟件可以在學(xué)習(xí)或者測試的環(huán)境下使用。
3.2醫(yī)院可以運行的信息系統(tǒng)。（1）醫(yī)囑傳輸系統(tǒng)是醫(yī)院的主要業(yè)務(wù)系統(tǒng)，它是其他所有系統(tǒng)的支架。醫(yī)囑傳輸系統(tǒng)主要用在急診部門、住院部門和行政管理部門中，采用AIX服務(wù)器操作系統(tǒng)，數(shù)據(jù)庫采用的是Oracle。醫(yī)囑傳輸系統(tǒng)具有自動更新升級的功能，系統(tǒng)管理員將新的更新文件程序上傳到FTP服務(wù)器后，醫(yī)囑傳輸系統(tǒng)的程序在啟動時就會檢測到新版程序信息，程序會自動完成下載和安裝的過程。（2）醫(yī)院實驗室信息系統(tǒng)的軟件開發(fā)商和OCS不同，它采用的是SQLserver數(shù)據(jù)庫。這種系統(tǒng)可以將患者的檢驗樣本經(jīng)過儀器的檢測后計算出相關(guān)檢測數(shù)據(jù)，通過網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將檢驗報告?zhèn)鞯结t(yī)生工作的計算機中，這樣醫(yī)生可以及時、快捷的看到病人的檢查結(jié)果。（3）醫(yī)學(xué)影像歸檔與通信系統(tǒng)（PACS）可以對圖像進行存儲和處理，它是PACS系統(tǒng)的主要組成部分。醫(yī)學(xué)影像歸檔與通信系統(tǒng)采用的是SQLServer數(shù)據(jù)庫，是基于JAVA系統(tǒng)運行的。該系統(tǒng)需要利用數(shù)據(jù)庫中間表來和OCS系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)傳輸和交換。
3.3虛擬化系統(tǒng)在醫(yī)院中的實際運用。（1）醫(yī)囑傳輸系統(tǒng)（OCS）是將醫(yī)囑信息進行數(shù)字化，醫(yī)院的其他任何診療信息都是源自醫(yī)囑信息。在醫(yī)囑信息經(jīng)過一系列傳輸過程后會產(chǎn)生一定的診療結(jié)果和治療費用，因此，醫(yī)囑傳輸系統(tǒng)在醫(yī)院日常業(yè)務(wù)管理中具有重要的作用。醫(yī)囑傳輸系統(tǒng)能夠提高醫(yī)院的工作效率，提高了工作的安全性以及穩(wěn)定性。（2）PACS和LIS主要涉及專門的就診工作，因此需要和相關(guān)的醫(yī)療設(shè)備進行數(shù)據(jù)傳輸，而且PACS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸量很大。因此，PACS和LIS也是屬于醫(yī)療系統(tǒng)中的關(guān)鍵部分，在運行過程中應(yīng)該采用獨立的存儲設(shè)備以及專門的服務(wù)器。（3）在醫(yī)療系統(tǒng)中還存在其他的業(yè)務(wù)系統(tǒng)，這些系統(tǒng)包括醫(yī)院內(nèi)部的郵箱服務(wù)、醫(yī)保信息服務(wù)、掛號和繳費服務(wù)等等。這些系統(tǒng)采用的數(shù)據(jù)庫各有不同，服務(wù)器的配置也不高，運行時只占用少量的空間。
在知識經(jīng)濟浪潮下，知識已成為經(jīng)濟增長和社會發(fā)展以及企業(yè)成長的關(guān)鍵性資源，知識管理作為應(yīng)運而生的新型管理模式，能通過系統(tǒng)地利用信息和專門技術(shù)，最大限度地掌握和利用知識，實現(xiàn)組織機構(gòu)的創(chuàng)新能力、響應(yīng)能力、生產(chǎn)效率和技能素質(zhì)的有效改善，從而提高企業(yè)競爭力。高技術(shù)虛擬企業(yè)(High—techVirtualEnterprise，HTVE)是知識經(jīng)濟背景下產(chǎn)生的一種新型的企業(yè)組織形式。由于具有從社會中獲取必需的且本企業(yè)自身不具有的資源，以及便于同其他企業(yè)、科研院所進行技術(shù)和知識資源的交流和共享等特點，這種組織形式能夠陜速地響應(yīng)市場機遇，減少相關(guān)開發(fā)工作量，縮短產(chǎn)品的上市時間，有助于降低生產(chǎn)成本和企業(yè)風(fēng)險，未來將成為高新技術(shù)企業(yè)的一種重要的企業(yè)形態(tài)。
一、高技術(shù)虛擬企業(yè)知識管理
1．高技術(shù)虛擬企業(yè)特點
高技術(shù)虛擬企業(yè)(High—techVitrualEnter-pirse，HTVE)是指一些從事高技術(shù)產(chǎn)品的研制開發(fā)、生產(chǎn)、銷售及服務(wù)等各類相互獨立的高技術(shù)企業(yè)(或含有科研機構(gòu)、大學(xué)和少數(shù)其他類型的企業(yè)、金融機構(gòu)等等)為實現(xiàn)對市場的快速反應(yīng)和對用戶的優(yōu)質(zhì)服務(wù)，根據(jù)各自的核心能力，通過信息、通信技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下采用虛擬組織模式而組成的虛擬企業(yè)。
高技術(shù)虛擬企業(yè)是虛擬企業(yè)的一種特殊類型。除具備一般虛擬企業(yè)的特征(如組織結(jié)構(gòu)的扁平化；團隊合作；核心能力；并行工程；信息技術(shù)外)，高技術(shù)虛擬企業(yè)還具有與其他虛擬企業(yè)不同的特點：
(1)高技術(shù)特征。企業(yè)技術(shù)含量高，成員主要集中在上游技術(shù)創(chuàng)新企業(yè)，甚至研究機構(gòu)和大學(xué)均可成為聯(lián)盟中重要成員。研究成果也可以成為產(chǎn)品，此時的生產(chǎn)過程為研究過程，這時的虛擬企業(yè)為虛擬科研組織。
(2)管理的重點為知識管理。管理的主要資源為知識和技術(shù)人員。企業(yè)間關(guān)系管理不僅是物流供應(yīng)鏈管理，更重要的是知識供應(yīng)鏈管理。
(3)知識存量高且流量大。高技術(shù)虛擬企業(yè)還具有相對高的知識存量以及不斷追求知識創(chuàng)新的動力和壓力。相應(yīng)的，高技術(shù)企業(yè)員工以高知識員工為主體，他們知識存量高并且學(xué)習(xí)能力強，通過一系列知識活動為企業(yè)創(chuàng)造財富。
(4)核心能力主要體現(xiàn)為技術(shù)創(chuàng)新能力。高技術(shù)企業(yè)其核心能力主要是以知識為基礎(chǔ)的技術(shù)能力，從知識存量與流量角度看，高技術(shù)企業(yè)通過個人學(xué)習(xí)和組織學(xué)習(xí)來實現(xiàn)知識(技術(shù))的靜態(tài)積累(知識儲備和維持)和動態(tài)積累(知識創(chuàng)新)，進而支撐技術(shù)能力的不斷提高，建立企業(yè)的長期競爭優(yōu)勢。因此，高技術(shù)企業(yè)實質(zhì)上就是知識高積累和快速創(chuàng)新兼具型企業(yè)。知識管理是高技術(shù)虛擬企業(yè)實現(xiàn)核心競爭力必然的選擇。
(5)超前性。高技術(shù)虛擬企業(yè)的產(chǎn)品開發(fā)具有超前性，企業(yè)要預(yù)見和創(chuàng)造市場需求，就離不開知識創(chuàng)新。
2．知識管理在高技術(shù)虛擬企業(yè)中的重要作用
高技術(shù)虛擬企業(yè)需要通過有效的知識管理方式形成一種知識聯(lián)盟的核心能力。知識與信息資源是虛擬企業(yè)運營的根本要素之一，企業(yè)的中心目標(biāo)是學(xué)習(xí)和創(chuàng)造知識使之在組織中低成本而高效地相互轉(zhuǎn)化、溢出與釋放，知識管理是虛擬企業(yè)實現(xiàn)核心競爭力的必然選擇。
(1)高技術(shù)虛擬企業(yè)實現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新需要知識管理。高技術(shù)虛擬企業(yè)是企業(yè)為了提高技術(shù)創(chuàng)新能力而采取的一種新型組織合作方式，企業(yè)與企業(yè)或者與高校等科研機構(gòu)之間會建立知識聯(lián)盟來促進技術(shù)創(chuàng)新。通過知識管理過程，外部知識可以內(nèi)部化，虛擬企業(yè)中的知識在轉(zhuǎn)移和共享的過程中不斷產(chǎn)生新的知識資源，為企業(yè)創(chuàng)造價值。
(2)高技術(shù)虛擬企業(yè)提高柔性需要知識管理，高技術(shù)虛擬企業(yè)需要能對外界變化做出靈活的反應(yīng)。知識管理通過挖掘和獲取盡可能多的知識內(nèi)容和專家技能，把創(chuàng)造的知識和外界的信息加以收集和綜合，縮短查找信息的時間和避免重復(fù)性的勞動，獲得對日常決策的幫助，以應(yīng)對多變的競爭環(huán)境對企業(yè)敏捷性的需要。
(3)高技術(shù)虛擬企業(yè)的網(wǎng)絡(luò)化組織需要知識管理企業(yè)在網(wǎng)絡(luò)化組織上進行工作的環(huán)境要求。它不但需要自身的知識管理，而且需要通過知識管理來了解每個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的知識技術(shù)條件，以保證信息流、物流和資金流在網(wǎng)絡(luò)上的通暢流轉(zhuǎn)。
(4)高技術(shù)虛擬企業(yè)間的合作溝通需要知識管理。虛擬企業(yè)是高度競爭和高度協(xié)同的對立統(tǒng)一體，它的組織邊界是模糊的，其合作伙伴之問的高度協(xié)同必須以信息流和知識流的通暢為基礎(chǔ)。
二、高技術(shù)虛擬企業(yè)知識管理鏈模型
知識分為顯性知識和隱性知識，前者一般是指可以編碼和度量的，可以由計算機處理的知識；而后者一般是指人們頭腦中的經(jīng)驗、訣竅、靈感等知識。高新技術(shù)企業(yè)的知識管理技術(shù)與工具所要解決的問題是如何使知識在員工之間容易地傳遞，使顯性知識和隱性知識之間容易轉(zhuǎn)變，從而在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)企業(yè)的知識創(chuàng)新。高技術(shù)虛擬企業(yè)通常由若干企業(yè)臨時組成，成員可以包括企業(yè)、團隊、個人三個層次，而不僅僅是企業(yè)內(nèi)部成員，各成員企業(yè)都具有獨立的法人資格，它們之間是一種平等的團隊合作關(guān)系，所以知識管理的過程更加復(fù)雜，不僅僅局限于高技術(shù)虛擬企業(yè)內(nèi)部，還融合了成員企業(yè)內(nèi)的知識管理。
一般來說，一個企業(yè)的知識鏈通常包括知識的識別、獲取、開發(fā)、分解、儲存、傳遞、共享以及知識產(chǎn)生價值的評價等環(huán)節(jié)，在這個知識鏈上，形成了一條知識流。高技術(shù)虛擬企業(yè)的知識鏈，知識管理的對象就包括知識的順暢流動，以及創(chuàng)造適合知識交流與共享的氛圍，所以，知識鏈模型為高技術(shù)虛擬企業(yè)知識管理研究提供了一個更直觀的視角。高技術(shù)虛擬企業(yè)知識管理鏈模型主要包括三個部分：
1．基于web的基礎(chǔ)構(gòu)建
基于web的虛擬組織網(wǎng)絡(luò)是信息技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物，為了達到共享技術(shù)、分?jǐn)傎M用以及滿足市場需求的目的，借助于計算機網(wǎng)絡(luò)和?！夹g(shù)，將具有開發(fā)、生產(chǎn)、經(jīng)營某種新產(chǎn)品所需的不同知識和技術(shù)的不同組織單元連接成一張網(wǎng)，形成結(jié)構(gòu)扁平、交叉功能強的組織形式。各組織單元間彼此連接，富有柔性、機動性高，遞階層次少。與傳統(tǒng)企業(yè)相比，高新技術(shù)企業(yè)所采用的高新技術(shù)及其生產(chǎn)的產(chǎn)品的生命周期比較短，知識更新速度較快。通過建立虛擬網(wǎng)絡(luò)組織，調(diào)動工作團隊的積極性、創(chuàng)造性、解決問題的能力，工作團隊中的成員共同致力于組織的宗旨績效目標(biāo)，并且承擔(dān)共同的責(zé)任。從而，各成員之間能夠從過去的缺乏信任、知識壟斷、相互競爭轉(zhuǎn)變?yōu)槊芮泻献?、知識共享來完成工作目標(biāo)，能夠快速有效地達到更新知識的目的。此外，還有高技術(shù)虛擬企業(yè)的文化、組織結(jié)構(gòu)和管理模式，它們作為“軟資源”也是虛擬企業(yè)運營的重要基礎(chǔ)。而且，虛擬企業(yè)知識倉庫作為公共知識的存儲地，對知識的轉(zhuǎn)移和共享提供了場所。虛擬企業(yè)成員從組織的內(nèi)／外部知識源中獲取各自的知識然后存于組織的知識庫中，通過web技術(shù)進行轉(zhuǎn)化和學(xué)習(xí)，供所有員工進行交流和共享，而交流過程中形成的新知識又歸聚到知識源中，這個過程是循環(huán)的。
2．知識管理流程
本模型中知識管理流程主要包括知識獲取、知識選擇、知識產(chǎn)生、知識內(nèi)化、知識外化五個過程。從三個方面闡述如下：
(1)知識獲取和選擇：創(chuàng)新的基礎(chǔ)就是前人積累的知識，組織或個人實現(xiàn)創(chuàng)新的第一步是要獲取大量的相關(guān)知識。系統(tǒng)最初收集到的只是蘊藏著豐富知識的信息資源，有待于人們?nèi)ミM一步挖掘。在高技術(shù)虛擬企業(yè)中，主要是利用一些計算機和數(shù)學(xué)方法對獲取的知識進行過濾和數(shù)據(jù)挖掘。其中主要搜索方法有人工智能和搜索器等，主要的數(shù)據(jù)挖掘方法有模糊聚類、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和統(tǒng)計分析等。利用這些技術(shù)能夠?qū)ο到y(tǒng)未來可能發(fā)生的改變加以準(zhǔn)確預(yù)測，并對一些不確定的知識進行推理、判斷和分類，使其符合現(xiàn)實狀況。最后將處理完畢的知識、信息以一定方式和規(guī)則通過知識門戶的控制存儲在知識中心。
(2)知識產(chǎn)生：企業(yè)中的知識、信息等很多來自于外部組織，不可能完全符合本企業(yè)的實際需要。因此可以通過遺傳算法、人工智能等技術(shù)對現(xiàn)有知識和信息進行選擇改造、融合，實現(xiàn)知識的重新開發(fā)與創(chuàng)新，創(chuàng)造出更加符合本企業(yè)發(fā)展的新知識。
(3)知識的內(nèi)化和外化。產(chǎn)生的知識最終在企業(yè)實踐工作中加以應(yīng)用。知識的內(nèi)化過程，指從顯性知識到隱性知識的轉(zhuǎn)化過程，如通過培訓(xùn)將書本上的顯性知識轉(zhuǎn)化為主體的隱形知識，然后通過主體的創(chuàng)新活動而實現(xiàn)知識重用。知識的內(nèi)化主要通過網(wǎng)上培訓(xùn)、知識地圖、知識倉庫和知識推送來實現(xiàn)。知識的外化過程，指從隱性知識到顯性知識，即將主體的經(jīng)驗和訣竅進行總結(jié)，并以文字、圖形等形式表現(xiàn)出來，使隱性知識得以保存、傳播和重用；知識的外化是知識管理技術(shù)中的瓶頸，主要通過知識共享平臺、知識結(jié)構(gòu)圖來實現(xiàn)和認(rèn)同。
3．戰(zhàn)略融合
從戰(zhàn)略層面考慮，主要分為知識聯(lián)盟、知識聯(lián)盟內(nèi)的協(xié)調(diào)和控制三個部分。高技術(shù)虛擬企業(yè)的知識聯(lián)盟作為企業(yè)戰(zhàn)略聯(lián)盟的種范式，是從高技術(shù)企業(yè)擁有的、給其帶來核心競爭力的知識這個角度來建構(gòu)相互間締結(jié)聯(lián)盟的機理。通過知識聯(lián)盟的方式，將數(shù)個企業(yè)有限的技術(shù)力量綜合在一起，使各企業(yè)之間能最大限度發(fā)揮各自之長，彌補各自之短，這是當(dāng)今企業(yè)有效提高企業(yè)競爭力的重要手段。
高技術(shù)虛擬企業(yè)知識聯(lián)盟，在創(chuàng)造聯(lián)盟基本上遵循著類似的模式，首先，評估伙伴潛能，要能創(chuàng)造出一個立足于現(xiàn)實、將來能實現(xiàn)的新聯(lián)盟，聯(lián)盟各方必須具備足夠的為聯(lián)盟作出貢獻的潛能；其次，在描述聯(lián)盟可能為各方帶來的貢獻時不能有所偏重，并且聯(lián)盟要求各方必須承擔(dān)作出改變和付出的成本；最后，創(chuàng)造可行途徑，制定實現(xiàn)遠(yuǎn)景的步驟。各方對共享的遠(yuǎn)景達成共識之后，聯(lián)盟制定出實際可行的步驟。
模型強調(diào)了知識管理的價值創(chuàng)造過程，并強調(diào)了WEB的基礎(chǔ)作用，突出了知識管理網(wǎng)絡(luò)化構(gòu)建的趨勢，充分考慮了企業(yè)文化和組織結(jié)構(gòu)等環(huán)境因素對知識管理的支持，既注重突出知識管理過程，也強調(diào)通過各種知識分析工具增強知識創(chuàng)新能力和提升企業(yè)的核心競爭力。但對模型各個層次具體使用的技術(shù)餌決方案、知識管理主體和外部因素的集成考慮仍不夠全面，尚待進一步研究。
三、高技術(shù)虛擬組織的知識管理鏈運用策略
1．基于web建立有效的高新技術(shù)企業(yè)知識管理信息系統(tǒng)
高技術(shù)虛擬企業(yè)需要開發(fā)知識管理系統(tǒng)所必需的軟、硬件設(shè)施，為知識獲取與共享創(chuàng)造條件。企業(yè)知識管理的核心內(nèi)容是憑借一系列技術(shù)手段、制度安排及管理手段，基于WEB建立一套有效的知識管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)至少應(yīng)包含以下幾個子系統(tǒng)：一是需要開發(fā)出先進的知識庫、數(shù)據(jù)庫與模型庫以及相應(yīng)的庫管理子系統(tǒng)；二是需要開發(fā)與建設(shè)企業(yè)內(nèi)部各單位之間、企業(yè)與外部機構(gòu)之間、企業(yè)與用戶之間的知識交互網(wǎng)絡(luò)；三是要開發(fā)出友好的人機交互界面，以使企業(yè)內(nèi)部員工與用戶都能及時、便捷地通過與計算機系統(tǒng)對話，獲取自己需要的知識。
2．創(chuàng)建知識管理的組織體系
高技術(shù)虛擬企業(yè)的知識管理首先應(yīng)該擁有知識管理的機構(gòu)，并使之成為企業(yè)的一個職能部門。知識管理是一種新的管理理念，它的產(chǎn)生會觸及高新企業(yè)本身組織結(jié)構(gòu)的變化，只有高新技術(shù)企業(yè)的組織結(jié)構(gòu)具有彈性，才能發(fā)揮知識管理的作用。高技術(shù)虛擬組織內(nèi)的知識管理要努力在企業(yè)中取得更加重要的地位，從而形成全公司的知識管理。企業(yè)應(yīng)當(dāng)設(shè)立專門的知識管理部門，或者至少任命知識管理管理者。一方面是由于知識管理的關(guān)鍵在于把每個人的隱性知識轉(zhuǎn)化為顯性知識，而這只有全體人員的參與，全體人員的重視才能成為現(xiàn)實；另一方面是由于知識對于高技術(shù)虛擬企業(yè)成員具有極端的重要性，是其競爭力的來源。知識是一種戰(zhàn)略資產(chǎn)，對于高技術(shù)虛擬組織中的企業(yè)更是如此。
3．高技術(shù)虛擬企業(yè)文化建設(shè)
對于任何組織而言，進行知識管理必須以建立開放的、愿意為組織貢獻知識的文化為主。對于高技術(shù)虛擬組織中的企業(yè)成員來說，文化更是知識管理的關(guān)鍵。這主要是由于虛擬組織中的個體成員常常在空間上是分離的，面對面的交流比常規(guī)企業(yè)中要少，因此個體成員之間以及個體與企業(yè)之間的關(guān)系較為松散。在這樣一個弱文化的環(huán)境中，隱性知識轉(zhuǎn)化為顯性知識的阻力會更大。另外知識的轉(zhuǎn)化常常是跨組織的，由于高技術(shù)虛擬組織中的信任關(guān)系的脆弱性，常使人們在交流知識時有所顧慮。因此，對于高技術(shù)虛擬組織來說，必須以文化為動力，加速知識的積累和轉(zhuǎn)化。:
4．外部協(xié)同
2采用虛擬實驗管理平臺和虛擬仿真軟件的對比研究
虛擬仿真軟件中元件采用的是元器件符號，儀器儀表采用例化的符號，界面方便整潔、易于調(diào)試，但是對于學(xué)生認(rèn)知的能力幫助不大;虛擬實驗管理平臺內(nèi)部的元器件和儀表儀器，是按照實際器件模型來進行建模。比如對于電阻來說，采用和實際實物相同的色環(huán)電阻，這對于學(xué)生認(rèn)識實驗器件和設(shè)備具有很大的幫助作用，對于儀器儀表也都是采用和實際儀表相同的操作界面，直觀性強，可操作性高，避免了學(xué)生在實際實物操作過程中因為不熟悉實驗設(shè)備而產(chǎn)生損失。虛擬實驗管理平臺中，在設(shè)計搭建電路之前要考慮元器件在整個區(qū)域的排放位置，如果擺放不正確就需要刪除后重新搭建，這類似于在實際面包板中搭建電路，在設(shè)計電路之前必須先對整體進行布局思考;在仿真軟件中搭建電路的整體擺放特別方便，如果有錯誤也可以進行整體移動。從這一點來說，采用虛擬實驗管理平臺沒有采用虛擬仿真軟件方便快捷，但是有利于學(xué)生提前思考能力的培養(yǎng)，盡量把問題解決在發(fā)生之前。對于虛擬實驗管理平臺和虛擬仿真軟件相比，仿真軟件的功能更強大，虛擬實驗管理平臺更加針對學(xué)生日常實驗，而仿真軟件更針對學(xué)生進行大型設(shè)計。在仿真軟件中，如果有兩條導(dǎo)線相連一般通過節(jié)點的方式，在虛擬實驗管理平臺中一般通過接到連接的器件管腳的方式，因為在實際中用面包板，不能夠使用裸線，因此它們之間的相連是通過接到對應(yīng)器件節(jié)點的方式。針對模擬電子技術(shù)課程中的三極管放大電路分別采用虛擬仿真軟件和虛擬實驗管理平臺進行實驗，并在學(xué)生實驗后針對這兩種方法和采用硬件實驗進行了比較，95%以上的學(xué)生認(rèn)為采用虛擬實驗管理平臺的方式比采用虛擬仿真軟件的方式更加接近真實實驗環(huán)境，如果能在課程實驗中先進行虛擬平臺實驗，再進行真實實驗互補的實驗的模式能更加有效地促進實驗?zāi)芰Α?/p>
關(guān)鍵詞： 虛擬樣機技術(shù)；論文統(tǒng)計；計量分析
Key words： virtual prototyping technology；paper statistics；quantitative analysis
中圖分類號：C53 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2013）09-0312-02
0 引言
虛擬樣機技術(shù)是上世紀(jì)80年代隨著計算機技術(shù)的發(fā)展而迅速發(fā)展起來的一項計算機輔助工程技術(shù)。設(shè)計人員在計算機上建立能夠反映產(chǎn)品特性的樣機模型，用樣機模型代替物理樣機在各種工況下進行仿真試驗和分析，測試和評估產(chǎn)品的整體性能，進而不斷改進和優(yōu)化樣機模型的設(shè)計，直至獲得最優(yōu)設(shè)計方案后，再制造物理樣機[1]。虛擬樣機技術(shù)改變了傳統(tǒng)的產(chǎn)品研發(fā)和設(shè)計思想，極大地降低了產(chǎn)品研發(fā)和設(shè)計的技術(shù)風(fēng)險和開發(fā)成本，縮短了研發(fā)周期，提高了產(chǎn)品性能，加速了新技術(shù)向產(chǎn)品轉(zhuǎn)化的開發(fā)、研制與使用過程。進入21世紀(jì)以來，虛擬樣機技術(shù)及其應(yīng)用在發(fā)達國家已經(jīng)獲得重大進展，被廣泛地應(yīng)用于各個不同領(lǐng)域。世界眾多著名的制造公司在生產(chǎn)開發(fā)過程中都廣泛采用虛擬樣機技術(shù)，設(shè)計、裝機、測試都在計算機中模擬完成，保證了產(chǎn)品一次試制成功[2]。虛擬樣機技術(shù)的應(yīng)用，使企業(yè)能夠以最低的成本快速推出產(chǎn)品，迅速搶占國際市場，提高了企業(yè)的市場競爭力，為企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟效益和社會效益。
本文依托“維普中文科技期刊數(shù)據(jù)庫”這一平臺，通過對2003～2012年10年期間與虛擬樣機技術(shù)相關(guān)的期刊論文的檢索，采用論文計量學(xué)方法，對虛擬樣機技術(shù)的應(yīng)用研究論文進行統(tǒng)計分析，概括和總結(jié)我國虛擬樣機技術(shù)的應(yīng)用研究狀況，以期為虛擬樣機技術(shù)今后在我國更廣泛地推廣應(yīng)用提供參考。
1 數(shù)據(jù)來源及分析方法
本文以維普中文科技期刊數(shù)據(jù)庫收錄的期刊論文為統(tǒng)計分析源，以2003～2012年為時間條件，以“全部期刊”為期刊范圍，以“虛擬樣機”為題名或關(guān)鍵詞進行全部專業(yè)論文的檢索，經(jīng)過整理匯總，刪除重復(fù)論文后共計2508篇。通過EXCEL將整理后的論文數(shù)據(jù)套錄成數(shù)據(jù)庫，采用論文計量學(xué)方法對論文的發(fā)表年份、涉及領(lǐng)域、研究機構(gòu)以及第一作者等四個方面進行統(tǒng)計分析，概括和總結(jié)近10年來我國虛擬樣機技術(shù)的應(yīng)用研究狀況[3]。
2 統(tǒng)計分析結(jié)果
2.1 虛擬樣機技術(shù)應(yīng)用研究論文年份統(tǒng)計分析 從圖1和表1可以看出我國虛擬樣機技術(shù)應(yīng)用研究論文數(shù)量的增長態(tài)勢。2003年至2009年期間，論文數(shù)量逐年增加，2004年和2005年，論文數(shù)量增加的幅度最大，之后增加幅度在逐年減小，2009年論文數(shù)量達到頂峰。這表明，2003年至2009年，我國虛擬樣機技術(shù)應(yīng)用研究發(fā)展得比較快，并取得了大量的研究成果。但是，從2010年開始，論文數(shù)量較大幅度減少，特別是2012年，論文數(shù)量減少到152篇。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因有可能是近三年對虛擬樣機技術(shù)相關(guān)的應(yīng)用研究力度減小，也有可能是相關(guān)研究論文的產(chǎn)出以及中國學(xué)術(shù)期刊庫的收錄有一定時滯性[4]。
2.2 虛擬樣機技術(shù)應(yīng)用研究涉及領(lǐng)域統(tǒng)計分析 筆者對研究主題涉及到我國航空航天、國防軍工、汽車與發(fā)動機、工程機械、礦產(chǎn)機械、農(nóng)業(yè)機械、機器人與機械手、教育等領(lǐng)域的論文數(shù)量進行統(tǒng)計，結(jié)果顯示，我國虛擬樣機技術(shù)應(yīng)用研究涉及各個領(lǐng)域，部分論文同時涉及多個領(lǐng)域，論文涉及領(lǐng)域分布情況見圖2。論文產(chǎn)出居前三位的領(lǐng)域是汽車、工程機械、機器人，這表明，隨著汽車、工程機械、機器人領(lǐng)域近十年來的迅猛發(fā)展，虛擬樣機技術(shù)應(yīng)用研究在這些領(lǐng)域中也取得了不斐的成果。
2.3 虛擬樣機技術(shù)應(yīng)用研究機構(gòu)統(tǒng)計分析 在2508篇論文中，沒有署名作者單位的共有23篇。筆者將論文作者的工作單位分為本科院校、科研院所、企業(yè)和大專院校四類研究機構(gòu)，統(tǒng)計結(jié)果見表2。發(fā)文數(shù)量最多的機構(gòu)是本科院校，為2145篇，科研院所、企業(yè)和大專院校發(fā)文數(shù)量分別為419篇、368篇、117篇，其中科研院所、企業(yè)、大專院校與本科院校作者合著的論文數(shù)量分別為280篇、244篇、46篇，本科院校的發(fā)文數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他機構(gòu)。這充分顯示，本科院校是虛擬樣機技術(shù)應(yīng)用研究的主要機構(gòu)。
2.4 虛擬樣機技術(shù)應(yīng)用研究論文作者統(tǒng)計分析 根據(jù)論文第一作者發(fā)文數(shù)量的統(tǒng)計結(jié)果可知，無作者數(shù)據(jù)的論文10篇，大部分作者1至2篇，發(fā)文數(shù)量排列前10位的作者見表3，其中，七位是本科院校的教授或講師，二位是博士研究生，只有一位是科研院所的高級工程師，由此可見，本科院校的教授和教師是虛擬樣機技術(shù)應(yīng)用研究的中堅力量。
3 結(jié)論與建議
從“中國學(xué)術(shù)期刊網(wǎng)絡(luò)出版總庫”檢索及分析結(jié)果可以看出，2003～2012年10年期間，我國虛擬樣機技術(shù)應(yīng)用研究發(fā)展迅速，至2009年達到頂峰，近年又逐漸回落；應(yīng)用研究涉及領(lǐng)域極為廣泛，研究成果比較多的是汽車、工程機械、機器人領(lǐng)域；應(yīng)用研究的主要機構(gòu)是本科院校，應(yīng)用研究的主要群體是本科院校的學(xué)者和教師。本文的檢索分析結(jié)果不一定能夠全面反映我國虛擬樣機技術(shù)應(yīng)用研究狀況，但從一個側(cè)面反映了我國虛擬樣機技術(shù)的應(yīng)用研究機構(gòu)和群體比較單一。
虛擬樣機技術(shù)問世之后，得到許多發(fā)達國家制造商的高度重視，立即將這一先進制造技術(shù)引入企業(yè)的產(chǎn)品開發(fā)中，取得了很好的經(jīng)濟效益。我國是一個制造大國，虛擬樣機技術(shù)的應(yīng)用研究，不應(yīng)僅在本科院校，不應(yīng)僅有本科院校的學(xué)者和教師，更應(yīng)廣泛推廣到企業(yè)和科研院所，讓廣大企業(yè)和科研院所的技術(shù)人員參與研究和應(yīng)用。
面對日益激烈的市場競爭，我國企業(yè)應(yīng)積極主動充分利用虛擬樣機技術(shù)，減小產(chǎn)品的技術(shù)風(fēng)險，縮短產(chǎn)品的研發(fā)周期，降低產(chǎn)品研發(fā)的成本，提高產(chǎn)品的性能，從而增強企業(yè)的產(chǎn)品開發(fā)能力，提高我國企業(yè)在世界制造業(yè)中的地位和市場競爭力。此外，虛擬樣機技術(shù)的研究專家也應(yīng)加強向企業(yè)推廣虛擬樣機技術(shù)，推動這一先進制造技術(shù)在我國企業(yè)和科研院所的普及和應(yīng)用。
參考文獻：
[1]郭衛(wèi)東.虛擬樣機技術(shù)與ADAMS應(yīng)用實例教程[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2003.
2虛擬現(xiàn)實技術(shù)在計算機通信中應(yīng)用的重要意義
邊防部隊計算機通信實踐中采用虛擬現(xiàn)實技術(shù)可全面提升部隊信息化工作效率，使工作人員整體技術(shù)水平不斷增強，更新以往滯后的管理工作模式與日常辦公手段，符合目前計算機通信應(yīng)用的現(xiàn)實需要，可保證邊防部隊計算機通信應(yīng)用的整體安全。引入虛擬現(xiàn)實技術(shù)至計算機通信領(lǐng)域，還可進一步完善計算機通信體制，預(yù)防計算機通信形成更大的漏洞、提升邊防部隊計算機系統(tǒng)服務(wù)器的綜合應(yīng)用率，節(jié)省硬件設(shè)施的成本投入、縮減系統(tǒng)能耗成本。通過將各類計算機通信系統(tǒng)的整合處理使之在單獨服務(wù)器之中進行運行，還可全面提升計算機通信整體安全工作水平。
3計算機通信中虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用
3.1硬件組成
采用Vmware虛擬機通過橋接模式進行連接，該處理方式之下，便要求用戶通過手工操作配置虛擬系統(tǒng)IP地址并設(shè)定子網(wǎng)掩碼。同時，還要令其同宿主系統(tǒng)同處在相同的網(wǎng)段之中，方能完成兩者間的通信應(yīng)用。另外，倘若該虛擬系統(tǒng)處在局域網(wǎng)之中單獨的主機系統(tǒng)內(nèi)，則用戶便可通過手工方式進行網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議的配置，進而可通過局域網(wǎng)網(wǎng)關(guān)或是路由器完成網(wǎng)絡(luò)登錄訪問。另外，應(yīng)用虛擬現(xiàn)實技術(shù)還要擁有屬于自身的硬盤、光驅(qū)以及網(wǎng)卡等必要硬件設(shè)施，完成計算機通信信息資源的實時全面共享。還可對其完成分區(qū)操作、進行格式化處理。采用的傳輸模式應(yīng)是全雙工或者半雙工，工作溫度則要控制在零攝氏度至四十?dāng)z氏度、支持網(wǎng)管，對網(wǎng)絡(luò)地址進行科學(xué)的規(guī)劃，唯有如此方能保證網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的順暢有序運行，全面提升通信系統(tǒng)自動化工作水平。
3.2VPN確保通信系統(tǒng)安全
虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用階段中，采用量子秘鑰模式的VPN技術(shù)，可確保計算機通信應(yīng)用的可靠安全，提升網(wǎng)絡(luò)信息傳輸效率。倘若在計算機通信階段中引發(fā)泄露現(xiàn)象，則此泄露出來的信息也僅僅是量子信息各個分塊之中的一個單元，并不會對整體量子秘鑰的可靠安全形成較大程度的影響。同時，針對竊聽人的相關(guān)信息也并非全面的，可能有所增加或縮減，為此竊聽人獲取數(shù)據(jù)資源欠缺準(zhǔn)確性。這樣一來可全面預(yù)防秘鑰竊聽現(xiàn)象，確保VPN網(wǎng)絡(luò)信息的完整與安全。另外，該系統(tǒng)模式還體現(xiàn)了抗攻擊性特征，可全面提升分配秘鑰的處理效率，通過相空間重構(gòu)方式，并借助混沌系統(tǒng)以確保量子秘鑰的可靠安全，提升虛擬現(xiàn)實技術(shù)的綜合安全性。
3.3完成目標(biāo)定位、進行虛擬化平臺管理
計算機通信中需要借助GIS虛擬現(xiàn)實技術(shù)，將GPS設(shè)施用作移動終端進行導(dǎo)航與定位，發(fā)揮數(shù)字地圖處理功能，以完成動態(tài)的電子圖件傳輸，令人們可借助系統(tǒng)全面明確現(xiàn)場具體狀況。該過程之中需要首先將項目圖件、信息導(dǎo)入至系統(tǒng)內(nèi)，變化為圖形與相應(yīng)的GIS格式，透過自動化處理以及手工方法掌握GPS有關(guān)位置信息，并利用網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)施傳播，以細(xì)致全面的記錄邊防現(xiàn)場管理狀況。計算機通信應(yīng)用過程中采取虛擬現(xiàn)實技術(shù)完成有序管控，并借助語音應(yīng)答、多媒體系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)以及鏡像功能取代人工作業(yè)，使邊防部隊計算機通信系統(tǒng)之中的人資管理職能有效的劃分出來。借助計算機系統(tǒng)的更強大的存儲功能可存儲海量信息，并設(shè)定統(tǒng)一模式，透過遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)召開視頻會議、進行遠(yuǎn)距離的查哨，借助微波通信完成自動化的報警處理，并透過具備抵御干擾影響以及輻射作用的高清晰視頻快速傳遞邊防現(xiàn)場具體圖像信息，完成快速的數(shù)據(jù)收集以及視頻傳輸，透過虛擬現(xiàn)實技術(shù)使得工作路程更加優(yōu)化，以加快整體工作業(yè)務(wù)的處理進度。
二、計算機技術(shù)中虛擬化工作的運行方式
2.1橋接模式
橋接模式是虛擬化技術(shù)的一種表現(xiàn)形式，此種方式主要是利用虛擬化軟件在局域網(wǎng)基礎(chǔ)之上構(gòu)建一個全新的虛擬服務(wù)器，保證為計算機用戶提供健全的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)體系，并將虛擬機當(dāng)做主機系統(tǒng)進行操作應(yīng)用，與其他計算機硬件設(shè)備相連接。在同一網(wǎng)絡(luò)中，分配相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)地址、子網(wǎng)掩護以及網(wǎng)關(guān)內(nèi)容，確保每一項內(nèi)容與實際運行并無差異，實現(xiàn)虛擬主機與主機的正常網(wǎng)絡(luò)訪問。
2.2網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換模式
運用網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換模式，可實現(xiàn)自動訪問局域網(wǎng)絡(luò)。采用此種工作方式，其根本目的在于虛擬技術(shù)接入到互聯(lián)網(wǎng)當(dāng)中較為快捷，不需要進行額外的配置與具體操作，在宿主機能夠正常訪問網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)之上，達到訪問互聯(lián)網(wǎng)的目的。在這一方面，虛擬機則更像是一臺真實的計算機，通過DHCP獲取網(wǎng)絡(luò)參數(shù)[2]。
2.3主機模式
在計算機網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，想要實現(xiàn)特定環(huán)境下對真實與虛擬環(huán)境進行分析，運用主機模式較為快捷。運用此種方式，在保證主機與虛擬機有效隔離的同時，還能夠控制虛擬機的網(wǎng)絡(luò)訪問。在主機模式下，虛擬系統(tǒng)只能夠基于主機系統(tǒng)的基礎(chǔ)之上進行網(wǎng)絡(luò)訪問，基于DHCP服務(wù)器確定動態(tài)分配。
三、計算機技術(shù)中虛擬化技術(shù)的運用措施
3.1構(gòu)建虛擬應(yīng)用開發(fā)環(huán)境
虛擬應(yīng)用開發(fā)環(huán)境的構(gòu)建，是虛擬化技術(shù)在計算機技術(shù)當(dāng)中運用的前提條件。良好的虛擬應(yīng)用開發(fā)環(huán)境，對提升在計算機技術(shù)當(dāng)中的應(yīng)用效用至關(guān)重要。虛擬應(yīng)用的開發(fā)條件，需摒棄傳統(tǒng)的觀念。因此，計算機操作人員可基礎(chǔ)虛擬化技術(shù)的研究下，在一定范圍內(nèi)構(gòu)建小規(guī)模的開發(fā)環(huán)境，為虛擬化技術(shù)的應(yīng)用效果提供前提保障。
3.2對異構(gòu)資源進行整合
虛擬化技術(shù)在當(dāng)前計算機技術(shù)當(dāng)中的應(yīng)用，其中存在的主要問題是硬件不同品牌以及不同供貨商所能夠提供的硬件設(shè)備與資源不匹配，產(chǎn)生嚴(yán)重的功耗損耗。因此，對于上述問題，需要充分運用虛擬化技術(shù)，將異構(gòu)資源進行整合，在降低成本的同時，為計算機用戶提供良好以及統(tǒng)一的系統(tǒng)環(huán)境，實現(xiàn)協(xié)調(diào)性發(fā)展。
3.3提升系統(tǒng)安全性
虛擬化技術(shù)在計算機技術(shù)當(dāng)中的運用，其根本的阻礙因素是系統(tǒng)缺乏安全的環(huán)境，知識虛擬化技術(shù)安全問題得不到保障。對此方面的內(nèi)容，計算機技術(shù)人員需要盡最大努力，提升系統(tǒng)安全性因素?？刹扇〗MM，通過專業(yè)化手段為虛擬化技術(shù)在計算機技術(shù)中的運用提供安全可靠的數(shù)據(jù)平臺，基于安全角度提升系統(tǒng)實效性[3]?？傊?，提升系統(tǒng)的安全性不但為用戶提供了良好并安全的發(fā)展環(huán)境，還能夠推動虛擬化技術(shù)水平的健全與完善。上述三種方法，是基于計算機技術(shù)以及虛擬化技術(shù)的角度進行分析，提出具體建議。虛擬化技術(shù)在計算機技術(shù)當(dāng)中的應(yīng)用，涉及的內(nèi)容以及涵蓋范圍較為廣泛，還需相關(guān)學(xué)者進一步研究，為虛擬化技術(shù)提供良好的發(fā)展環(huán)境。
1.2計算機硬件設(shè)施的更新速度跟不上計算機軟件的更新。為了適應(yīng)不同年級不同教學(xué)內(nèi)容的需求，計算機軟件多種多樣，且經(jīng)常更新，甚至一臺計算機中安裝多個操作系統(tǒng)，但是相較于軟件的更新速度，計算機硬件由于長期得不到更新，則導(dǎo)致了計算機無法正常運行新版的軟件，從而給實驗教學(xué)帶來負(fù)面的影響。
1.3教學(xué)資金和現(xiàn)有設(shè)備的性能不足，限制了一些具有前沿性的實驗內(nèi)容。隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，并行計算機技術(shù)、多媒體技術(shù)等新興技術(shù)更新速度，若是沒有充足的資金就無法購買先進設(shè)備，相關(guān)的實驗課程更無從談起。
1.4計算機品牌、型號多樣、計算機的配置差別很大。學(xué)校的計算機一般都是分批次購買的，購入較早的計算機硬件設(shè)施就會比較老化，配置也比較低，故障頻發(fā)的計算機設(shè)備會嚴(yán)重影響教學(xué)質(zhì)量，學(xué)校又不能一次性大批量的進行換購，因此在逐漸更新?lián)Q代的過程中，計算機的品牌、型號和配置等都會產(chǎn)生較大的差別，計算機硬件種類的不同，對設(shè)備維護工作加大的難度，也會使實驗教學(xué)中的實驗結(jié)果產(chǎn)生差異。
1.5一些具有危險性或破壞性的實驗無法在計算機上進行。在高校計算機實驗教學(xué)中，一些具有危險性或破壞性的實驗教師一般會采取課堂演示的形式進行教學(xué)，例如CMOS設(shè)置，硬盤分區(qū)及格式化，安裝操作系統(tǒng)，CPU的超頻，克隆軟件的使用或者網(wǎng)絡(luò)攻防實驗等等，以降低計算機損壞甚至整個系統(tǒng)崩潰的風(fēng)險。
2、虛擬技術(shù)
虛擬技術(shù)自起源以來都備受各個領(lǐng)域的關(guān)注，尤其是在2007年至今，虛擬技術(shù)更是得到了飛躍性的增長。虛擬機能夠像一臺物理計算機一樣自行運行自身的操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序，并且借助其虛擬化的特點，可以在單臺物理機上運行多個虛擬機。虛擬機憑借全然由軟件組成的優(yōu)勢，其行為完全類似于一臺物理計算機，它包含自己的虛擬（基于軟件實現(xiàn)的）CPU、內(nèi)存、硬盤和網(wǎng)卡。操作系統(tǒng)無法分辨虛擬機與物理機之間的差異，應(yīng)用程序和網(wǎng)絡(luò)中的其他計算機也無法分辨，這也使得虛擬機更加具有真實性。尤其是在經(jīng)濟態(tài)勢緊張的大環(huán)境下，具有節(jié)省成本、降低能耗、便于管理等優(yōu)勢的虛擬技術(shù)更加得到了各行各業(yè)的青睞。例如銀行、醫(yī)院和通訊領(lǐng)域等，VMware，Xen等虛擬化軟件的應(yīng)用都已趨于成熟，標(biāo)準(zhǔn)化和服務(wù)器整合得到了最大化的利用。隨著虛擬化工作在高等教育領(lǐng)域中的深入，圖書館、實驗室、還有一些高校也紛紛在工作、教學(xué)中融入了虛擬技術(shù)，并且在應(yīng)用中頗有成效。
3、虛擬技術(shù)在計算機實驗教學(xué)中的應(yīng)用
針對上文中分析的計算機實驗教學(xué)中存在的不足，下面將通過虛擬技術(shù)從四個方面對解決這些不足進行探討。
3.1利用虛擬技術(shù)開設(shè)具有前沿性和實踐性的虛擬化實驗課程。諸如計算機組成原理，計算機安全，多操作系統(tǒng)交互，可編程數(shù)字電路，并行計算技術(shù)，集群技術(shù)，多核編程技術(shù)等實驗課程是無法在目前實驗室設(shè)備上進行的。將現(xiàn)有X86計算機的硬件資源（包括CPU、RAM、硬盤和網(wǎng)絡(luò)控制器），利用VMware虛擬技術(shù)，創(chuàng)建功能齊全、可像“真實”計算機一樣運行其自身操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序的虛擬機，把以前無法在真實計算機上開設(shè)的實驗課程轉(zhuǎn)移到虛擬機上進行。這種虛擬化的轉(zhuǎn)換突破了計算機硬件設(shè)施的限制，使實驗課程的內(nèi)容更加豐富更加具有時效
3.2有效利用虛擬技術(shù)能夠降低計算機實驗教學(xué)的成本，提高實驗教學(xué)的效率和質(zhì)量。在嚴(yán)峻的經(jīng)濟環(huán)境下，高校實驗設(shè)備的預(yù)算更加有限，如何顧全成本、資源和時間三個方面的同時，提高計算機實驗教學(xué)的質(zhì)量，可以通過利用VMware虛擬技術(shù)，創(chuàng)建一個適用于所有Windows應(yīng)用程序的虛擬PC環(huán)境，減少硬件需求量提高現(xiàn)有資源的利用率，改進教學(xué)環(huán)境和教學(xué)效果。
3.3虛擬技術(shù)能夠在計算機實驗教學(xué)中起到降低能耗的作用?，F(xiàn)在大多數(shù)服務(wù)器和臺式計算機在開啟后僅有5-15%的時間處于使用狀態(tài)，而大多數(shù)X86硬件在空閑狀態(tài)下仍需消耗正常工作負(fù)載所需電量的60-90%。VMware虛擬技術(shù)具有高級資源和內(nèi)存管理功能，可實現(xiàn)15：1甚至更高的整合率，可將硬件利用率提高到多達85%。完成虛擬化后，分布式電源管理（DPM）會監(jiān)控整個計算機的利用率，并智能地關(guān)閉不需要的物理服務(wù)器，而不會影響應(yīng)用程序和用戶。虛擬技術(shù)可以極大地減少能耗，同時又不會降低可靠性和功能完整性，對高校計算機實驗教學(xué)的結(jié)果一致性和準(zhǔn)確性具有可靠的保障作用。
3.4虛擬技術(shù)對于高校建設(shè)符合學(xué)生特點的計算機實驗教學(xué)體系提供了方便的途徑，為高校教育改革工作起到了推動作用。具有完善的教學(xué)體系才能夠最大化的發(fā)揮出計算機實驗教學(xué)的作用，虛擬技術(shù)作為計算機實驗教學(xué)中的重要部分，對高校建設(shè)良好的教學(xué)體系，針對學(xué)生特點進行教學(xué)，以及促進學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，提高計算機實驗教學(xué)的效率和質(zhì)量，都具有積極廣泛的實踐意義。
虛擬現(xiàn)實技術(shù)有沉浸感、交互性、想象力等三大基本特征。
(1)沉浸感:沉浸感可理解為浸入性，虛擬現(xiàn)實技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)可以使人“沉浸”在計算機模擬出來的虛擬環(huán)境中而不分真假，讓使用者感覺已經(jīng)成為了虛擬世界中的一部分，從而使用者從被動的觀察者成為主動的參與者。理想的虛擬環(huán)境是可以達到讓使用者難分真假的程度，由于目前科學(xué)技術(shù)發(fā)展的局限性，虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)研究與應(yīng)用比較成熟的只有視覺沉浸、聽覺沉浸、觸覺沉浸和嗅覺沉浸。
(2)交互性:交互性主要指使用者操作虛擬物體和從虛擬環(huán)境中得到反饋信息的程度。交互性是虛擬現(xiàn)實技術(shù)同傳統(tǒng)多媒體技術(shù)差別最大的地方，強調(diào)人機交互的自然性，如植物的搖動、水系的流動、鳥蟲的鳴叫等。當(dāng)學(xué)生在虛擬環(huán)境中抓住一個實體，其感受都與自然環(huán)境中一致或者極為相似。但交互性的有效性和實時性就需要回饋設(shè)備等強大的硬件系統(tǒng)和特殊設(shè)備支持了。
(3)想象力:虛擬現(xiàn)實技術(shù)具有十分開放的構(gòu)想性。使用者沉浸在虛擬的環(huán)境中，除了體驗真實的自然感覺，還可以想象一些客觀不存在的超越自然的環(huán)境。虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以提供這種豐富想象空間的特點，能夠使學(xué)習(xí)者增加興趣，提高學(xué)習(xí)效率。
2.虛擬現(xiàn)實的軟件系統(tǒng)
想要實現(xiàn)虛擬現(xiàn)實必須硬件和軟件相互配合，軟件系統(tǒng)是實現(xiàn)VR技術(shù)的關(guān)鍵。
(1)Virtools:是一款功能強大，整合豐富的產(chǎn)品，它能將各種復(fù)雜的3D模型，2D圖片及聲音文字很好地整合在一起，開發(fā)具備豐富行為模塊的3D虛擬環(huán)境，已經(jīng)運用于多種3D產(chǎn)品當(dāng)中。
(2)VR－Platform:這款軟件比較方便，可以在配置不是特別高的計算機上使用，運行流暢，但同時效果也有一定的損失，能夠滿足基本的3D浸入和360度視角觀察。
(3)Quest3D:該款極具實用性的產(chǎn)品，有著良好的交互性，支持導(dǎo)入文件的格式非常多，音頻視頻都可以靈活方便的加載，Quest3D可以滿足大多數(shù)編輯者的應(yīng)用需求，利用它可以比較方便地創(chuàng)建出復(fù)雜的圖形程序。
(4)EONStudio:在處理已經(jīng)建模的3D模型時這款軟件較為方便，可輕易在導(dǎo)入的模型上加入設(shè)計的動作。
(5)Converse3D:是一款比較成熟的整合軟件，在兼容性方面比較突出，運用起來高效并穩(wěn)定。
(6)WireFusion:這款軟件在web3D中應(yīng)用較多，不需要用戶獨立的編程，而采用簡單的拖放式操作，就可以輕松地建立動態(tài)的web3D網(wǎng)頁。
(7)CityMaker:是國內(nèi)自主研發(fā)軟件，很有專業(yè)的針對性，在建立虛擬建筑和虛擬城市方面有很強的應(yīng)用能力，是一款面向規(guī)劃與建筑行業(yè)的專用軟件。當(dāng)然，各種軟件復(fù)雜多樣，設(shè)計目的不同所以傾向性也各有不同。當(dāng)前，適合園林植物景觀設(shè)計教學(xué)的有Virtools、EONStudio、WireFusion軟件。但是，大多數(shù)軟件使用費用較高，并且專業(yè)方向不明顯，與行業(yè)的結(jié)合不夠緊密，使用時經(jīng)常需要二次開發(fā)(如天正CAD、中望CAD)。
二、VR技術(shù)在“園林植物景觀設(shè)計”教學(xué)中的應(yīng)用
VR技術(shù)應(yīng)用于“園林植物景觀設(shè)計”教學(xué)是科學(xué)技術(shù)發(fā)展所產(chǎn)生的新形式。區(qū)別于傳統(tǒng)教學(xué)，VR技術(shù)的優(yōu)勢非常明顯。在VR技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)實系統(tǒng)中，按照項目分析、方案設(shè)計、施工圖設(shè)計等教學(xué)流程完成“園林植物景觀設(shè)計”課程作業(yè)。
1.項目分析階段
在“園林植物景觀設(shè)計”虛擬項目教學(xué)中，許多學(xué)生常常無法親臨項目現(xiàn)場進行實地考察，可以采用VR技術(shù)進行場地分析、環(huán)境評判，并通過網(wǎng)絡(luò)平臺，進入到虛擬項目的場地內(nèi)部，全面了解項目的周邊環(huán)境，包括氣候條件、地質(zhì)條件、交通狀況、人流分布、水系分布、土壤條件、植物資源、歷史文化等現(xiàn)狀特征。
2.方案設(shè)計階段
在方案設(shè)計階段，學(xué)生需要將一些景觀節(jié)點定位定量地表達出來，包括植物配置平面圖、立面圖、剖面圖及局部效果圖。采用VR技術(shù)使學(xué)生能夠進入虛擬的場地空間中，直接擺放、移動、組合各種園林植物，反復(fù)調(diào)整植物種類、位置、數(shù)量，綜合對比不同植物組合的景觀效果和空間形態(tài)，較大程度彌補了傳統(tǒng)教學(xué)中學(xué)生對植物空間與環(huán)境無法進行綜合感知的缺陷，進一步激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)作靈感。
3.施工圖設(shè)計階段
在該階段，可采用VR技術(shù)對植物種植模式和植物空間組合進行高度仿真，模擬植物的栽植位置、植株大小及材料種類，最終完成植物種植總平面、體現(xiàn)高程和剖面的豎向組合圖、植物與各種景觀要素搭配立面圖等，其間反復(fù)調(diào)整植株數(shù)量和樹木株行距獲取最佳的生態(tài)效益和景觀效果，可以直觀地展示出植物群落的景觀特征和空間形態(tài)。
三、虛擬現(xiàn)實技術(shù)在“園林植物景觀設(shè)計”教學(xué)中應(yīng)用的難點
1.程序設(shè)計難點
園林植物景觀設(shè)計是風(fēng)景園林本科生的重點學(xué)習(xí)內(nèi)容。隨著季節(jié)的變化，四季中同一地點植物也會有著完全不同的景觀效果，所以如何編寫基于VR技術(shù)的程序，體現(xiàn)出植物景觀的時效性，也就成為VR技術(shù)應(yīng)用的難點。
(1)將植物群落四季交替的數(shù)據(jù)信息輸入VRML的場景數(shù)據(jù)庫中，當(dāng)學(xué)生需要觀察不同季節(jié)植物景觀特征時，實時改變場景信息即可。但數(shù)據(jù)的獲取較難，可以在教學(xué)中利用OnyxComputing公司的TreeProfessional，這款插件有一定的樹木參數(shù)庫可以利用。
(2)動畫技術(shù)比較成熟，四季的情景很容易模擬，但運用在VR技術(shù)時缺點極為明顯。動畫每幀的順序都是固定的，編輯好的，這樣就大大降低了VR技術(shù)實時調(diào)整的交互性，同時動畫無法提供操作人自然的物理互動，所以浸入性也大打折扣。
2.硬件支持難點
各種植物三維模型是由許多面組成的，達到理想的虛擬效果需要計算機有很強的運算能力。一株枝葉豐富的景觀樹模型大概需要幾千個面，如果仿真一個很大的植物種植場景，可能產(chǎn)生上千萬，上億的面，對于計算機硬件的壓力是十分巨大的。
3.教學(xué)推廣難點
虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應(yīng)用需要較高專業(yè)水平和較強的計算機技術(shù)應(yīng)用能力，而目前一些高校同時具備專業(yè)能力和計算機技術(shù)水平的教師較少，嚴(yán)重制約了虛擬現(xiàn)實技術(shù)在“園林植物景觀設(shè)計”教學(xué)中的應(yīng)用與發(fā)展步伐。
VR)技術(shù)能創(chuàng)造身臨其境的感覺。
虛擬現(xiàn)實也稱虛擬環(huán)境或虛擬真實環(huán)境,是迅速發(fā)展的一項綜合性計算機、圖形交互技術(shù),它集成了計算機圖形學(xué)、多媒體、人工智能、多傳感器、網(wǎng)絡(luò)并行處理,利用計算機生成的三維空間形象實現(xiàn)的目標(biāo)合成技術(shù),通過視、聽、觸覺,以圖表及動畫方式呈現(xiàn),讓觀看者“眼見為明”。它改變了傳統(tǒng)的計算機輔助設(shè)計被動靜態(tài)的信息傳遞方式。它的特性包括:(1)交互性(interactive);(2)想像性(imagination);(3)沉浸性(immersion)。虛擬現(xiàn)實就建筑視覺模擬的可行性而言,應(yīng)用領(lǐng)域可包括:建筑物模擬、室內(nèi)設(shè)計模擬、城市景觀模擬、施工過程模擬、物理環(huán)境模擬、防災(zāi)模擬、歷史性建筑模擬等。在建筑設(shè)計中既要進行空間形象思維,又要考慮到以用戶的感受為核心,是一連串的創(chuàng)新過程,包括規(guī)劃、設(shè)計、建設(shè)施工、維護等。巨大的成本和不可逆的執(zhí)行程序,不能出現(xiàn)過多的差錯,虛擬現(xiàn)實是一種可以創(chuàng)造和體現(xiàn)虛擬世界的計算機系統(tǒng),虛擬世界是整體虛擬環(huán)境或給定仿真的對象的全體,充分利用計算機輔助設(shè)計和虛擬現(xiàn)實,可減輕設(shè)計人員的勞動強度,縮短設(shè)計周期,提高設(shè)計質(zhì)量,節(jié)省投資。虛擬現(xiàn)實技術(shù)在建筑設(shè)計中應(yīng)用廣泛。
2展示建筑物的整個信息
現(xiàn)階段的二維、三維的表達方式,只能傳遞建筑物部分屬性的信息,并且只能提供單一尺度的建筑物信息,使用虛擬現(xiàn)實技術(shù)可展示一棟活生生的虛擬建筑物,使人產(chǎn)生身臨其境之感,設(shè)計不僅僅是設(shè)計者的事,住戶、管理部門都可起到輔助決策的作用。
3遠(yuǎn)距離瀏覽
設(shè)計者設(shè)計的建筑物與工程單位可以相互溝通交流,通過萬維網(wǎng)達到遠(yuǎn)距離瀏覽,也可以以計算機語言開發(fā)與虛擬現(xiàn)實造型語言整合,虛擬現(xiàn)實用于Internet網(wǎng)中提高其普遍性與實用性。
4實時多方案比較
在建筑設(shè)計過程中,一般都會對設(shè)計的建筑物提出不同的設(shè)計方案,對未來建筑物的形象做多種設(shè)想,在虛擬的建筑三維空間中,可以實時地切換不同的方案,在同一個觀察點或同一個觀察序列中感受不同的建筑外觀,這樣,有助于比較不同的建筑方案的特點與不足,以便進一步進行決策。事實上,利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)不但能夠?qū)Σ煌桨高M行比較,而且可以對某個特定的局部作修改,并實時地與修改前的方案進行分析比較。
5專用的人機接互
人機接口是使用者與計算機溝通的橋梁,它是代表使用者意圖的轉(zhuǎn)換及計算機程序的執(zhí)行,良好的人機接口的建立,可減少使用者對系統(tǒng)的學(xué)習(xí)時間和增強系統(tǒng)的使用效率。在虛擬現(xiàn)實技術(shù)建筑設(shè)計中,必須有特定的人機接口模式:(1)使用者模式。使用者直接進入虛擬現(xiàn)實中,進行觀測
與互動操作,以第一人稱的觀測方式,進行虛擬現(xiàn)實的沉浸觀察,隱藏的接口,只有在使用時才出現(xiàn);(2)者模式。在虛擬現(xiàn)實中,常因沉浸環(huán)境與現(xiàn)實環(huán)境的感性差距,而造成空間迷失現(xiàn)象,以至于使用者無法掌握虛擬現(xiàn)實中的狀態(tài),以空間者的虛擬環(huán)境信息的提供,以第一和第二人稱的觀察方式,進行虛擬環(huán)境中的觀測;(3)監(jiān)控模式。使用者以第三人稱的方式,監(jiān)控虛擬現(xiàn)實中所有的現(xiàn)實狀態(tài),并進行虛擬物的監(jiān)視與控制,而接口的產(chǎn)生與虛擬現(xiàn)實的種類并無絕對的關(guān)系;(4)浸入操作模式。將控制虛擬現(xiàn)實物的接口,置于虛擬現(xiàn)實中,以進行仿真式的操作模擬,使用者以
第一人稱的操作方式,對虛擬物進行控制。從系統(tǒng)整合的觀點來分析建筑設(shè)計,系統(tǒng)的接口連結(jié)不
當(dāng),影響設(shè)計質(zhì)量和施工程序。
虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)基本上有兩種:模型式和圖像式。以模型式虛擬現(xiàn)實,以虛擬現(xiàn)實造型語言(簡稱VRML)為主要描述語言,使得建筑設(shè)計可用計算機進行三維建模,利用效果圖和三維施工圖與資料庫,并利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)連結(jié)到資料庫作為實時模擬操作。虛擬現(xiàn)實造型語言,可用來在萬維網(wǎng)(3W)中定義與更多信息相關(guān)聯(lián)的三維世界的布局和內(nèi)容,使之能夠在一個交互的三維空間中很容易地被表達出來。當(dāng)虛擬現(xiàn)實造型語言瀏覽器啟動后,它會將虛擬現(xiàn)實造型語言中的信息解釋成虛擬現(xiàn)實造型語言空間中的建筑物的幾何形體的描述,一旦VRML空間被用戶的瀏覽器解釋,它將提供實時顯示,一秒鐘可以顯示多次,這樣,用戶的機器上將會有一個活動的場景。
6應(yīng)用實例
荷蘭的虛擬現(xiàn)實技術(shù)起步較快,Eindoven大學(xué)的Calibre研究院已用虛擬現(xiàn)實技術(shù)進行設(shè)計和咨詢,他們開發(fā)的軟件包由一組類CAD的函數(shù)組成,稱為CAAD軟件,為建筑結(jié)構(gòu)的創(chuàng)建、修改和可視化提供了工具包,它支持AutoCADDXF文件的輸入輸出,而且能夠用于虛擬環(huán)境中增加動畫和對象的動態(tài)行為。已用該系統(tǒng)模型化了一座小城市,具體目標(biāo)是在河中小島上設(shè)計一棟博物館。這座城市由好幾百棟建筑物組成,坐落在河邊斜坡上,可以俯瞰小島。首先,數(shù)字化該城市的地圖,創(chuàng)建基本的AutoCAD模型;其次,按真實三維位置安排每棟建筑物,同時也考慮山坡的輪廓;再次,加上建筑細(xì)節(jié),如門框和窗框設(shè)計,以便標(biāo)準(zhǔn)地表現(xiàn)該城市的美學(xué)特征。該應(yīng)用實例讓人們領(lǐng)略了該領(lǐng)域和他們所取得的成果。
