基于大数据技术的实验室建设与管理探索

摘要：伴随着网络快速发展，大数据技术应运而生，并被应用于多个领域中，展现出了良好的发展前景，因此，在进行实验室建设和管理中，加强对大数据技术探索至关重要。基于此，该文从大数据技术入手，对其原理进行阐述，分析将其应用于实验室建设与管理中意义，并从布置软件与硬件设施等方面进行考虑，对大数据在实验室建立和管理方面应用进行分析，旨在为有关人员提供参考。

关键词：大数据技术;实验室;建设与管理

中图分类号：G42      文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2021）31-0044-03

实验室作为开展相关研究工作主要阵地，由于实验中存在较多不确定性，实验室研究人员在研究中通常需要进行大量重复性试验，以此达到预期效果，随着实验次数增加，研究中会出现大量冗余数据，若对相关信息数据管理不当，不仅会增加重复性试验，浪费大量成本，而且难以充分发挥数据价值，影响实验室相关工作有序开展。而在大数据环境下，为数据信息管理提供了良好条件，因此，实验室进行建设中应重视对大数据技术应用，发挥其对数据管理等作用。

1 大数据技术原理

目前，大数据技术在各个行业中已经得到了广泛应用，利用该技术处理功能，便于从大量数据中找出关键性信息，并对数据进行总结分析，同时辅助使用相应技术可建立抽象数学模型，根据模型走势变化，可对相应信息进行预测，并为进行最终决策提供可靠参考依据。大数据技术根据其功能，可分为数据存储相关技术以及计算分析相关技术，其中，前者指的是包含数据分布式存储集群、MPP架构数据库集群以及非结构化数据架构等在内的技术，后者指的是包含自然语言处理技术、模式识别技术以及预测模型技术等在内的技术。

2 实验室建设与管理中应用大数据技术意义

随着网络信息时代发展，人们日常生活中形成的数据不断增加，而在使用大数据技术进行管理后，发挥其数据信息采集、提取、存储和交互等功能，不仅提升了对数据管理水平，而且进一步实现了数据价值，提升了对其利用率。因此，在实验室建设中，为提升对实验室数据管理和利用效率，开始采用大数据技术进行建设和管理。而实验室在实际使用大数据技术后，不仅利于加强实验室科研功能，提升研究质量以及实验室建设质量，而且在大数据技术应用中，通过适当引入大数据技术人才，利于提升对实验室人才创新精神培养，利于激活我国实验室建设与管理活力[]。

3 实验室建设中大数据技术应用

3.1 大数据实验室建设框架

在实验室中使用大数据技术进行建设，应先建立大数据实验室框架，为后期各项建设内容完善提供依据。而在建设期间，需要配置完善相关配套设施，主要包含数据库MENDB，HADOOP平台，分布式文件系统HDFS和数据仓库MPP、HBASE，分布式计算引擎MAPREDUCE以及LINUX集群。然后明确实验室建设目标，在大数据技术环境下目标为建立集云计算、分布式计算于融合计算于一体，并配有高性能高速网络、大容量计算存储设备，以及符合大数据应用性能软件，再借助分布式计算引擎提供PB级数据，从而实现数据查询和分析处理等功能。

3.2 建立大数据实验室软硬件平台

大数据技术下建立的实验室，为保证其功能，并满足相应需求，在平台建立中融合了相应硬件设备和软件，在此基础上构件了大数据技术软硬件平台。该平台在服务器与网络环境支持下，实现了对大数据技术有效应用，而实验室数据管理中，具备了计算、数据存储和可视化功能，并为相关人员提供可视化操作平台，提升了管理工作开展高效性和便捷性。而在利用大数据技术进行平臺建立中，应根据实验室建立软件架构进行不适，在“整体规划与分布实施”相结合原则下展开平台设计，以此实现对底层基础数据管理与应用。同时还应使用技术加强对系统安全防护，保证数据安全性，并利用虚拟数据技术建立云资源数据池，对网络资源、服务器资源以及云存储资源进行整合，并利用大数据技术建立可进行数据挖掘和分析的试验平台。

3.3 对软硬件设施进行合理布置

在使用大数据技术进行实验室建设中，为保证其各项功能得以实现，在建立软硬件平台后，还应保证各种硬件与软件布置合理性，以此保证各项功能使用效果以及设备运转稳定性。一方面，在大数据实验室中进行硬件布置时，应结合实验室实际需求进行实验室数据存储中小心设置，并保证可视化模块和数据计算中心建立合理性。其中，数据存储和计算中心应选择HP、IBM等硬件设施，以此突出实验室基本功能。另一方面，在对实验室软间进行布置中，应结合实验室实际需求，选择适合类型存储、管理数据软件程序。另外，进行设置中，应根据实际需求适当引进国外先进建设与管理经验，以此提升实验室软硬件布置合理性。

3.4 建立大数据实验室管理平台

实验室建设中，为充分发挥大数据技术在管理方面功能作用，还应建立实验室管理平台，同时在建设期间应根据实际管理需求，建设相应类型平台。首先，应建立知识资源库管理平台。该平台主要应用于支持实验室实践、技术和管理等方面基础工作。建设中需要利用源码库和类库等支持性构件，对计划和案例库等文档进行开发，尤其是详细项目案例，同时应借助云计算实现实验室资源共享，最大程度上降低资源重复浪费，尽可能实现对资源合理配置。其次，建立信息协同开发服务云平台。该平台重要用于设计和开发各种不同类型管理信息系统。该平台在建立中组成部分主要为决策场景和仿真软件，并保证其可提供支持决策、服务计算以及专家系统等支持。该平台使用时，需要相关实验室人员在实验活动开展前，将设计部分和软件说明书等导入到系统中，为实验人员进行相关工作提供支持，并提供信息提出、转换和识别等功能，提升对信息加工和维护力度，保证实验室数据安全性、完整性。最后，建立系统开发桌面云平台。该平台在建立中，可利用大数据技术，将客户端硬盘和云数据中心链接起来，以此对物理资源进行虚拟转换，并建立虚拟操控桌面，为实验人员进行相关操作提供便利，以此提升对实验室计算资源虚拟化管理水平，并为系统管理和维护提供平台，以此实现对实验室中相关软件系统便捷化管理。

3.5 建立教学资源平台

实验室不仅是相关人员进行工作和研究场所，同时也是实验人员进行专业知识和技能学习场所，可为研究人员理论转化实践提供条件和支持。因此，在进行实验室建设中，还应利用大数据技术，建立教学资源平台。在实际进行建立中，应充分考虑大数据技术具备的数据分析、数据挖掘等方面功能，并以此为切入点，在大数据技术基本应用原理支持下，配合使用编程语言以及机器学习等技术，建立实验室模拟学习环境，并提供相应案例，为实验人员进行理论知识完善和实际问题解决能力培养提供支持[2]。

3.6 建立网络信息平台

通过网络信息平台，不仅可为实验室人员提供获取更多外界信息途径，而且利于实现与外部不同人员间信息交流。同时由于部分实验室具有特殊性，对试验数据安全方面保密要求较高，因此，应建立相应网络信息平台，为开展相关信息方面工作提供支持。一方面，应提升对实验室利用外界信息和与外界共同情况了解，以此确定是否建立连接外界信息平台，对信息安全性要求较高平台，主要建立内部信息平台。若保证平台与外界沟通功能，应做好安全防护工作。另一方面，在急性信息平台建设中，还应注意对平台功能进行完善和改进，确保各项功能满足实验室需求。

3.7 建设私有桌面云

在进行该平台建立中，一方面，应建立人性化桌面云服务平台。平台建立期间，应根据实验室相关要求，并结合实验室需求变化，建立满足个性化需求云服务平台，对各项相应功能建立相应操作软件，并进行合理规划，为实验室相关功能管理提供便利环境。另一方面，应建立教学资源平台。实验室作为研究人员工作和学习场所，为不断提升其技能，并满足其在试验活动期间知识学习需求，应建立公共教学资源平台，为其提供跨专业、多实验室教学资源共享服务。

4 大数据技术在实验室管理中应用

4.1 建立开放性实验室

在实验室中，为充分发挥大数据技术作用，提升实验室开放性，满足更多人员需求，还应利用技术建立开放性实验室，而在具体工作中，首先，利用大数据技术开放实验考核。通过利用大数据技术，设计多种不同类型考核方式，并对考核结果保持开发态度。其次，开放实验时间。大数据技术在实验室中应用，打破了时间对实验室应用限制，尤其是实验室人员进行学习中。对此，应对部分实验室项目开展时间进行开放，以此提升对实验室利用效率。最后，开放实验项目。部分实现项目由于其特殊性，可在网络中进行事件，因此实验室管理期间，对部分项目应保持开放态度，尤其是相关人员进行学习和实践中，应利用大数据技术建立网络实验平台，提升项目开放性，为相关人员提供模拟空间，从而加强对其自主学习与实践运用能力培养[3]。

4.2 建立共享性实验室

将大数据技术应用于实验室中，利用技术功能利于提升实验室共享程度，而通过建立共享实验室可在一定程度上提升实验室资源有效管理和应用。在共享实验室建立中。一方面，应利用大数据技术既可实现实验数据共享。传统实验室中，通常依靠信息打印、U盘等渠道进行信息传播，该传播方式效率低下，且易发生信息丢失问题，而利用大数据技术建立数据可，为实验室建立信息共享渠道，便于相关人员随时获得相应数据信息。另一方面，构建实验课程与实验项目数据共享，利用大数据技术对线上线下实验数据进行充分挖掘，并通过分析整理，建立包含项目定制设计、实验项目已经验教学管理等模块，利于提升对实验室数据资源有效利用。

4.3 建立完善实验室管理制度

在对实验室进行管理中，为保证管理效率，应建立完善实验室管理制度，为开展相关管理工作提供依据，同时为提升管理效率，还应将大数据技术融入管理过程中，以此加快实现各项管理制度落实，提升实验室工作开展制度化、规范化以及合理化程度。一方面，应对独立实验室管理制度进行完善。目前，我国高校中都拥有独立实验室，并且实验室设备水平在不断提升，但由于高校对其管理重视程度不足，以及实验室环境愈加复杂，导致实验室管理难度不断增加。为保证实验室实现有效运转，必须制定相应管理制度，并对管理制度进行完善，确保其可应用于当下实验室管理中。而在具体进行管理中，为确保管理到位，应注意加强对大型仪器针对性管理，尽可能安排专门负责各项管理人员，以此提升管理力度，并明确具体管理内容，从而实现责任到人这种管理方式不仅利于促使各项安全管理措施能够得到有效落实。而且通过周期性的检查、维护，可在最大程度上保证实验室中各项设备器械使用率和完好率，利于充分发挥其应用价值。另一方面，应对实验室管理体制改革力度进行强化，在多数实验实管理体制制定中，不仅需要考虑其功能和使用效果，而且在进行管理中，还应从专业方面加强思考，并各项相关制度进行全新的构思，改变既往形式下管理体制，在实际需要指导性，之间形成全新实验室和理论互相结合的实验管理体系，从而实现对全部资源进行整合整理，加宽建立共享的全新平台，进而提高设备的使用率和利用率[4]。

5 结论

在大数据技术环境下，利用相应技术进行实验室建设，并开展相关管理工作，不仅可打破传统形式实验室对相关工作开展限制，而且可提升实验室工作开展效率，进一步增强了实验室功能，对各项实验工作开展具有重要促进作用。因此，在进行实验室建设中，必须提升对大数据技术重视，明确其应用原理，并将其应用到实验室建设过程中，不断完善和增强其功能，并在大数据技术支持下加快实现对实验室中相关数据信息有效管理。

参考文献：

[1] 裴斐，金秋.试论大数据背景下高校计算机专业实验室建设及管理[J].创新创业理论研究与实践，2020，3（12）：159-160.

[2] 方登科.基于云技术的经管类实验室建设与管理研究[J].中小企业管理与科技（上旬刊），2020（7）：9-10.

[3] 董学阳，金海龙.高校计算机实验室建设与管理——评《现代实验室建设与管理指南》[J].科技管理研究，2020，40（18）：268.

[4] 王永生，孔冬冬，张丽霞，等.新工科背景下计算机类综合实验室建设与管理[J].电脑知识与技术，2020，16（26）：94-96.

【通聯编辑：张薇】

收稿日期：2021-02-15

作者简介：张宇（1980—），女，江苏铜山人，软件工程硕士， 实验师，研究方向：经济管理、实验技术与管理。