浪潮分布式存儲(chǔ)：助力武漢理工大學(xué)邁向智能技術(shù)支持的“課堂革命”

隨著人工智能、大數(shù)據(jù)等信息技術(shù)的快速發(fā)展，技術(shù)與教學(xué)的融合不斷加強(qiáng)。而聚焦于核心素養(yǎng)的新課程改革的不斷深入，對(duì)智慧課堂的升級(jí)發(fā)展提出了新的要求。在智能時(shí)代背景下，利用信息技術(shù)構(gòu)建智能、高效的新型課堂，探索智慧課堂的升級(jí)發(fā)展，是推進(jìn)人才培養(yǎng)模式和教學(xué)方式變革、促進(jìn)教育信息化深度發(fā)展的重要抓手與落腳點(diǎn)。武漢理工大學(xué)聯(lián)手浪潮信息共建225間教室視頻錄播課程系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)支撐智慧教室常態(tài)化錄播、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、計(jì)算、轉(zhuǎn)碼以及AI語(yǔ)音智能平臺(tái)運(yùn)行的基礎(chǔ)環(huán)境。

武漢理工大學(xué)

武漢理工大學(xué)作為首批列入國(guó)家“211工程”和“雙一流”建設(shè)高校，是教育部和交通運(yùn)輸部等部委共建高校。自1898年建校以來(lái)，學(xué)校共培養(yǎng)70余萬(wàn)名高級(jí)專門人才，是教育部直屬高校中為建材建工、交通、汽車三大行業(yè)培養(yǎng)人才規(guī)模最大的學(xué)校，是我國(guó)“三大行業(yè)”高層次人才培養(yǎng)和科技創(chuàng)新的重要基地。

從傳統(tǒng)到智慧，存儲(chǔ)面臨新挑戰(zhàn)

教室的形成經(jīng)歷了漫長(zhǎng)的發(fā)展歷程，十九世紀(jì)將嚴(yán)格的等級(jí)秩序引入了先前無(wú)組織的教室，而二十世紀(jì)進(jìn)步主義教育則提倡教室應(yīng)適應(yīng)兒童的個(gè)性化需求。從歷史的維度分析教室的變遷，可以發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有的教室結(jié)構(gòu)本身是歷史的沉淀，受當(dāng)時(shí)的社會(huì)環(huán)境、教育理念、經(jīng)濟(jì)條件、技術(shù)裝備等因素的影響，而這些因素也會(huì)影響未來(lái)的課堂。

近年來(lái)，隨著人工智能、大數(shù)據(jù)等智能信息技術(shù)的加速發(fā)展和應(yīng)用，教育進(jìn)入智能化時(shí)代，智慧課堂的內(nèi)涵也發(fā)生了重要變化：在基本理念上，從“教學(xué)信息化”向“信息化教學(xué)”轉(zhuǎn)變；在體系架構(gòu)上，從信息化教學(xué)平臺(tái)向智能化服務(wù)平臺(tái)轉(zhuǎn)型；在數(shù)據(jù)處理上，從傳統(tǒng)數(shù)據(jù)管理轉(zhuǎn)向課堂大數(shù)據(jù)的挖掘與分析；在應(yīng)用場(chǎng)景上，從課內(nèi)應(yīng)用為主向全場(chǎng)景教學(xué)應(yīng)用轉(zhuǎn)變。

如何實(shí)現(xiàn)線下課堂教學(xué)與線上虛擬課堂無(wú)縫融合，滿足翻轉(zhuǎn)課堂、混合式學(xué)習(xí)、MOOC、SPOC、碎片化學(xué)習(xí)多種應(yīng)用場(chǎng)景；如何構(gòu)建多元化的智慧教學(xué)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)智慧化的“教”、“學(xué)”、“評(píng)”、“管”、“測(cè)”全維度應(yīng)用，武漢理工大學(xué)提出：

1. 建設(shè)面向全校師生的統(tǒng)一在線教學(xué)視頻資源平臺(tái)，對(duì)錄制視頻進(jìn)行存儲(chǔ)、管理、再加工并綜合利用，快速增加數(shù)字化課程資源；

2. 通過(guò)教室課堂實(shí)錄資源入庫(kù)，實(shí)現(xiàn)課程的有效積累沉淀，完善學(xué)校的校本資源體系，有效保障學(xué)生常態(tài)化的學(xué)習(xí)需求，保障學(xué)生利用平臺(tái)資源可以實(shí)現(xiàn)點(diǎn)播復(fù)習(xí)；

3. 滿足教師與學(xué)生直播課中互動(dòng)教學(xué)需求，具備掃碼簽到、課件教學(xué)、點(diǎn)名、搶答、選人、教學(xué)反饋、隨堂測(cè)試、討論等互動(dòng)功能，為線上線下混合式教學(xué)提供高效的能力支撐；

4. 為學(xué)生的線上學(xué)習(xí)提供多種應(yīng)用服務(wù)，包括電子筆記、電子講義、PPT課件、學(xué)習(xí)簡(jiǎn)報(bào)等一系列學(xué)習(xí)應(yīng)用，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，達(dá)到線上線下教學(xué)的“實(shí)質(zhì)等效”。

以需求為導(dǎo)向，存儲(chǔ)平臺(tái)為智慧教室保駕護(hù)航

鑒于此，對(duì)學(xué)校現(xiàn)有225間常態(tài)化授課教室進(jìn)行改造，在教室已有多媒體設(shè)備基本上新增攝錄設(shè)備，實(shí)現(xiàn)全校集中統(tǒng)一的教室各類教學(xué)信號(hào)（課件、聲音、板書、教室視頻等）的采集與處理，并與學(xué)校教務(wù)系統(tǒng)課表同步，全部按照教學(xué)課程安排，同步實(shí)現(xiàn)線上高清直播，每間教室具備4個(gè)采用2.5M/4.0M MP4高清的AI攝像頭。提供10PB裸容量，可滿足225間教室運(yùn)行一年所產(chǎn)生數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的基本要求，為常態(tài)化課堂直錄播系統(tǒng)及教學(xué)視頻資源提供充足的存儲(chǔ)容量。

結(jié)合智慧教室數(shù)據(jù)應(yīng)用特點(diǎn)及需求，武漢理工大學(xué)采用了分布式存儲(chǔ)AS13000系列，可提供塊、文件、對(duì)象、大數(shù)據(jù)、視頻等多種存儲(chǔ)服務(wù)，在錄播場(chǎng)景中滿足海量空間、高IO并發(fā)性能、便捷性智能運(yùn)維等需求，高效支持多教室同時(shí)在線使用的業(yè)務(wù)。集群中所有分布式節(jié)點(diǎn)參與并發(fā)讀寫，基于聚合的小文件優(yōu)化技術(shù)，減少數(shù)據(jù)寫入硬盤次數(shù)，提高小文件讀寫性能。通過(guò)恒定碼流優(yōu)化技術(shù)，將教學(xué)視頻碼流負(fù)載均衡到每個(gè)節(jié)點(diǎn)上，大大提高了存儲(chǔ)系統(tǒng)的帶寬及穩(wěn)定性，同樣容量下AS13000的存儲(chǔ)性能是傳統(tǒng)存儲(chǔ)性能的3~5倍之多，顯著降低了數(shù)據(jù)讀取的訪問(wèn)延時(shí)。

同時(shí)，存儲(chǔ)集群采用統(tǒng)一目錄命名空間，可以自動(dòng)根據(jù)數(shù)據(jù)訪問(wèn)在高速存儲(chǔ)及普通容量層中遷移，確保發(fā)揮更大性能。其高冗余模式確保當(dāng)某節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障時(shí)，可以自動(dòng)切換到備用節(jié)點(diǎn)上，不影響數(shù)據(jù)正常訪問(wèn)，保證數(shù)據(jù)安全性的同時(shí)降低設(shè)備類故障頻率。

此外，考慮到數(shù)據(jù)規(guī)模的不斷增大，分布式融合存儲(chǔ)AS13000可以根據(jù)后期業(yè)務(wù)的增長(zhǎng)，在線擴(kuò)展最多至10240節(jié)點(diǎn)，系統(tǒng)的性能和容量會(huì)隨著節(jié)點(diǎn)數(shù)量的增加線性增長(zhǎng)，對(duì)海量數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)智能存儲(chǔ)管理和數(shù)據(jù)智能負(fù)載均衡，極大提升了資源利用率。

最后，結(jié)合智慧教育平臺(tái)數(shù)據(jù)需要長(zhǎng)期保存的業(yè)務(wù)特點(diǎn)，采用三副本的數(shù)據(jù)冗余保護(hù)方式，搭配InView智能統(tǒng)一存儲(chǔ)管理平臺(tái)，對(duì)設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一納管，提供容量、性能、故障的智能化預(yù)測(cè)性分析，幫助運(yùn)維人員預(yù)防硬件潛在故障，降低了存儲(chǔ)的復(fù)雜性和運(yùn)維成本，全方位保障智慧教室項(xiàng)目的持續(xù)性運(yùn)行。

全球數(shù)字化轉(zhuǎn)型已然來(lái)臨，各行各業(yè)都在通過(guò)數(shù)字化變革捕獲全新發(fā)展契機(jī)。隨著教學(xué)和人工智能、大數(shù)據(jù)技術(shù)的融合不斷加強(qiáng)，智慧課堂的技術(shù)手段和資源必將日益豐富，學(xué)科教學(xué)應(yīng)用也會(huì)越來(lái)越深入。浪潮信息將繼續(xù)秉承“極致存儲(chǔ)，智慧有數(shù)”的理念從技術(shù)上不斷創(chuàng)新，在實(shí)踐中加以驗(yàn)證，攜手高校共同推動(dòng)智能化背景下人才培養(yǎng)模式和教學(xué)方法改革，實(shí)現(xiàn)智能技術(shù)支持的“課堂革命”。