基于云计算的产学研协同创新平台研究

王少华，王克勤，牛振喜，高建伟，李 飞

创新是经济社会发展的主要驱动力，是国家竞争力的核心要素。产学研合作是高校、科研机构与企业共同发展，加强科技为经济建设服务，推动科技成果转化，发展高新技术产业，培养高素质人才，提高生产力水平的有效途径［1］。

实践证明，我国的产学研合作取得了明显的经济和社会效益，得到了全社会的广泛认同［2］，同时关于产学研合作的学术研究也硕果累累［3］。金芙蓉等建立了包含“合作的经济绩效”等6大准则、13项具体评价指标的产学研合作绩效评价体系［4］;杜鹃等从内部机制与外部条件两方面分析了产学研合作中存在的问题，并提出了相应对策［5］;王娟茹等将合作模式归结为技术协作型、契约型和一体化型等3类，并详细分析了各自的优缺点、适用条件及其组织形式等［6］;魏奇锋等分析了环境、组织、个人、知识等因素对知识共享的影响，并提出了促进产学研联盟知识共享的途径［7］。此外，也有学者从法律角度、知识产权角度、政府职能角度对保障产学研合作顺利进行了研究［8－10］。从上述研究文献可以看出，目前我国学术界关于产学研合作的研究主要集中在问题与对策、合作模式、知识管理、绩效评价、保障机制等方面，定性研究多，定量研究少;政策研究多，实际解决方案研究少。

产学研协同作为连接科技创新和技术商业化的跨组织合作模式，近20多年来得到了世界各国的普遍重视，并逐渐向跨区域化、国际化和网络化发展［11］。基于此，本文提出利用云计算建立产学研协同创新平台，为解决产学研间的协同提供具体解决方案。

1 产学研协同创新存在的问题及云计算的优势

1.1 目前产学研合作存在的问题

随着科学技术的发展，不同学科之间的相互渗透、交叉和学科综合已成为当今科技发展的一个重要趋势;另一方面，学术与产业的结合更加紧密，两者相互牵引，协同发展。当前的产学研合作却不能适应这一新趋势，具体表现在以下3个方面:

a.企业与科研单位互补机制不足。

在中国，高校、企业和研究院(所)是主要的科技创新主体。虽然企业资金雄厚，有一定的市场运作经验，但技术积累不足，创新能力相对薄弱;高校和研究院(所)具有一定的技术储备，但大多缺乏资金支持，而且高校和研究院(所)往往注重基础研究，研究成果多因工程化能力薄弱而难以推广应用。由于当前创新特别是重大创新，资金投入大，技术风险高，因此迫切需要在产学研各实体间建立良好的互补机制，使高校、企业和研究院(所)发挥各自优势，取长补短，共同推动技术进步和创新。

b.科研资源的共享渠道不畅。

面向产业化应用的重大产业技术创新具有系统集成性，涉及多学科和多产业，研发周期较长，科技创新的系统性和复杂性大大增加，需要各个环节紧密配合，任何一个单位都不可能拥有创新所需的全部技术储备、数据规范、设计软件、试验平台等要素，这就需要有完善的资源共享机制，以降低资源获取的时间和经济成本，同时也可避免重复投资和建设。

c.各创新主体、政府、第三方服务机构等耦合松散。

目前，技术、经贸、教育等各系统的运行机制不尽相同，政府对产学研相结合的管理，如管理机构、程序、制度和政策等都不尽完善［12］。各创新主体、政府、第三方服务机构等耦合松散，缺乏统一的协调手段实现产学研间的协同工作，导致创新效率低下。

1.2 云计算的优势

云计算是一种商业计算模型，它将计算任务分布在由大量计算机构成的资源池上，使用户能够按需获取计算力、存储空间和信息服务［13－14］。利用云计算技术，用户可以动态申请部分资源，支持各种应用程序的运转，无需为细节而烦恼，能够更加专注自己的业务，有利于提高效率、降低成本和技术创新［15］。

本文基于云计算技术，构建由政府主导，企业、高校、研究院(所)及第三方服务机构参与的集资源共享、协同开发、信息交互、管理服务等为一体的产学研协同创新平台，促进现有产学研各创新要素的发现、调配、共享和整合，有助于提高提升产学研协同创新水平和效率。同时，运用云计算技术建立产学研协同创新平台还具有以下优势:

a.经济性。平台的基础设施由政府统一建立，各创新实体无需采购昂贵的设备。同时设备由政府统一进行维护和管理，既可以保证较高的维护质量，也能通过规模化效应降低成本。

b.专业性。政府可将平台的维护和升级工作委托给大型IT企业，整个平台由开发方根据产学研协同创新的需求开发，并不断升级，各创新实体专注于通过平台寻找合作伙伴、确立项目和获取科研资源，以提高科技创新能力。

c.灵活性。“云”的使用可以动态伸缩，各单位可以根据自己的实际需求向政府租用服务，既满足需求，同时又不会造成资源浪费。

d.可靠性。云计算平台由专业的IT企业建立，由大量商用计算机组成集群向用户提供数据处理服务，采用多种专业的故障处理和容灾技术，可以保障协同创新平台的连续性。

2 基于云计算的产学研协同创新平台

协同创新的本质是管理创新［16］，利用云计算技术搭建产学研协同创新平台，将各创新主体、政府及第三方服务机构都纳入到该平台，凭借云计算提供的大规模计算和通信能力，实现跨组织的资源共享，构建开放的信息交互渠道，可有效减少产学研创新的投入和风险，缩短创新周期，提高各创新主体的反应能力。

2.1 产学研协同创新平台的系统框架

该平台以政府主导建立的公共云为核心，各创新实体、第三方服务机构、行政主管部门等将自己的资源和系统接入公共云，组成功能完备的服务体系，面向用户即协同创新的单位、团队或个人提供全方位的科研支持服务。从应用对象的角度可分为前台和后台两大部分，其系统框架如图1所示。

图1 产学研协同创新平台系统框架

图1 所示的产学研协同创新平台系统框架中，后台面向各创新主体、第三方服务机构、行政主管部门，分别整合各自资源，为前台提供服务。各创新主体可以通过两种方式接入公共云平台:一是私有云接入方式，创新实体建立自己的私有云平台，将自身拥有的资源进行规范化描述和封装，然后通过标准接口与公共云相连，再共享给用户，这种方式具有较高的灵活性;二是直接接入方式，创新实体直接租用公共云的设施，将自身资源和人员信息上传到公共云，然后通过公共云平台提供的工具管理这些资源和信息，这种方式享有较高的经济性。前台面向用户，提供协同数据管理、协同流程管理、协同沟通工具、协同组织管理、科研资源共享、项目运行过程的监控与评审以及各类配套服务等。

2.2 产学研协同创新平台体系结构

2.2.1 SOA 架构和 OSGi规范

面向服务架构(Service Oriented Architecture，SOA)是近年来发展迅速的一种软件建模方法，与传统软件设计方法中以函数或类作为基本功能模块、以应用程序接口(Application Programming Interface，API)作为程序间通信手段不同，SOA以服务为基本功能模块。SOA将每一种主要功能都包装成服务的形式，且各服务相互独立，以可扩展标记语言(eXtensible Markup Language，XML)等标准协议进行通信。当任何一种功能需要更新时，只需要更换相应的服务即可。此外，基于SOA架构，可以将若干服务自由组合，从而快速形成新的系统，同时通过模块化、集成化、动态组装，使得系统的重用性、可靠性、可扩展性和开发速度大大提高［17］。开放服务网关协议(Open Service Gateway Initiative，OSGi)定义了组件规范和服务规范，服务是组件之间的交互接口，组件可插拔，可动态改变行为，复用能力更强。产学研协同创新云平台的系统架构是以SOA规范为基础，将诸多基本功能以服务的形式实现，然后以OSGi标准对各个服务进行统一封装，为应用接入方提供统一的应用发布功能，为科研人员和创新实体间提供统一的通信方式。

2.2.2 系统体系结构

按照产学研协同创新云平台的服务特点，从技术角度可将服务层划分为3个子层:用户层、通用服务层和核心层，其实现机制如图2所示。用户层是直接面对用户的层面，该层面主要基于Web 2.0技术，以Web Services方式提供访问接口，获取用户需求，实现平台与用户的交互，其主要职责是为用户提供各管理要素的协同、工作环境的协同、工作流程的协同及工作内容的协同。

图2 产学研协同创新平台体系结构

在用户层中，管理协同主要实现项目立项、过程监督检查、项目结题、项目知识产权及成果等协同统一管理;实现各创新主体间、各科技管理部门的协同;实现数据、软件等各种资源的调用;实现工作数据发放、工作状态更改、工作结果提交等功能。环境协同主要提供协同工作平台，提供开放统一的数据交换格式以及业务数据的统一描述，提供统一的接口交互规范和标准，便于各创新主体的信息交互和共享。流程协同主要实现工作任务分解，对各业务功能进行统一定义，统一对资源进行协调和调配，为业务功能的输入和输出提供统一的标准。工作协同主要是基于身份保护技术的(Identify Pro-tection Technology，IPT)工作团队模式，实现设计与设计、设计与制造、制造与制造之间的协同。以上4个主要功能模块各有侧重，同时也相互交叉，为各创新主体协同提供工作门户。

通用服务层是平台的管理层，该层主要为用户提供用户管理、任务管理、资源管理、安全管理等。用户管理包括提供用户交互接口、用户管理和用户身份识别，建立用户程序的执行环境，对用户的使用进行计费等;任务管理负责执行用户或应用提交的任务，包括完成用户任务的部署与管理，任务调度、执行及任务全生命周期管理等;资源管理负责均衡地使用云资源节点;安全管理负责保障云计算设施的整体安全，包括身份认证、访问授权、综合防护和安全审计等。

核心层主要完成对高校、企业、研究机构数据库的调用，并为政府、第三方服务机构提供接口，用以支持其他两个子层。

3 结束语

目前云计算技术已经较为成熟，并在各领域得到了初步应用。本文针对云计算在产学研协同创新领域的应用问题，对产学研协同创新平台的系统框架和实现机制做了初步探讨。基于云计算技术的协同创新平台模式是对现有产学研合作模式研究的有益补充，对丰富现有研究和推进技术创新具有重要的现实意义，在产学研协同创新领域有着广阔的应用前景。

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