虛擬研究環(huán)境的建設(shè)

1、虛擬研究環(huán)境的建立提要本文在介紹數(shù)字化科研的根底上，引入虛擬研究環(huán)境的根本概念及進展技術(shù)根底闡述，針對目前處在虛擬研究環(huán)境的科研人員，分析和討論他們的實際需求，提出進展虛擬研究環(huán)境建立的合理策略。關(guān)鍵詞：數(shù)字化研究；信息和通訊技術(shù)；虛擬研究環(huán)境一、虛擬研究環(huán)境理論及技術(shù)根底一根本理論。數(shù)字化科研由英國在2000年提出，是為了應(yīng)對當(dāng)時各學(xué)科研究領(lǐng)域所面臨問題的空前復(fù)雜化，利用新一代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和廣域分布式高性能計算環(huán)境網(wǎng)格建立的一種全新科學(xué)研究形式，即在信息化根底設(shè)施支持下的科學(xué)研究活動。此后，該理念便席卷世界各科研領(lǐng)域，大家都試圖用它來解決本學(xué)科在研究過程中遇到的種種難題。虛擬研究環(huán)境縮寫為vre

2、是由e-siene主導(dǎo)的一種結(jié)合資源、效勞、工具的框架構(gòu)造，其目的是為特定群體的科研人員構(gòu)建起一個具有開放共享、平安可控、分布協(xié)同的網(wǎng)絡(luò)化數(shù)字化科研平臺。它充分利用信息技術(shù)形成虛擬實驗室來進展全球范圍的分布式、大規(guī)模的合作研究，其目的是為科研人員提供一個跨學(xué)科、地域、機構(gòu)的開放科研平臺，研究人員可以通過vre尋找合作伙伴、尋求基金支持、共享研究工具和各種資源。vre使研究工作更加便利，使研究者可以更加專注于研究工作本身。借助vre平臺即時組建起面向特定研究主題的虛擬團隊，集中精力在指定時間內(nèi)完成研究任務(wù)。另外，vre還提供研究成果的發(fā)布功能，這主要借助機構(gòu)存儲庫來實現(xiàn)。二vre的技術(shù)基矗虛擬研

3、究環(huán)境概念提醒了一個研究群體如何適應(yīng)，以應(yīng)付將來研究挑戰(zhàn)的趨勢，它不僅提醒了當(dāng)前研究理論的轉(zhuǎn)變，而且也提醒了通過利用先進信息和通信技術(shù)it的轉(zhuǎn)變，如“網(wǎng)格計算或“云計算、工作流引擎、語義技術(shù)和先進遠程會議系統(tǒng)。二、虛擬研究環(huán)境需求分析虛擬研究環(huán)境，顧名思義，是一種協(xié)作活動，它結(jié)合了分布式組件的研究才能，以到達研究人員個人或民間團體不可能實現(xiàn)的目的；同時，需要更徹底記錄研究過程，維護和更新資源消耗和增值，以便于能被別人重新發(fā)現(xiàn)和再利用。相對一般學(xué)術(shù)條件，處于虛擬研究環(huán)境的科學(xué)研究人員在研究理論和學(xué)術(shù)交流時面臨問題，可能更加復(fù)雜和涉及的范圍更廣一些。本文涉及的課題組經(jīng)過調(diào)查分析，得出在虛擬研究環(huán)境

4、中研究人員需要得到的保障，有如下幾點：1使用認證效勞驗證身份；2與協(xié)作伙伴溝通和協(xié)作；3傳輸數(shù)據(jù)；4配置資源；5調(diào)用計算；6對重復(fù)使用的數(shù)據(jù)和原始消費商給出評價；7輸出數(shù)據(jù)和運行數(shù)據(jù)的存檔；8既非正式通過博客或維基，又正式通過會議或論文發(fā)布成果；9如何發(fā)現(xiàn)適宜資源；10監(jiān)測資源使用或處理的狀態(tài)；11持續(xù)理解當(dāng)前人員的工作狀態(tài)；12找出特定數(shù)據(jù)的來源以及它是如何處理的；13找出誰擁有對資源的訪問權(quán)限，以及他們可以用它做的工作。也許課題組的調(diào)查分析不一定很全面，但它給出了明確的指示，眾多vres應(yīng)包含的功能類型，與其他系統(tǒng)和效勞的各種接口。一個社區(qū)或研究團體的結(jié)合身份驗證就變得越來越重要，因為許多

5、國家都在建立跨整個高等教育界的管理聯(lián)盟的訪問接口。數(shù)字化教育與研究框架的目的是“提供信息給投資機構(gòu)和使用信息技術(shù)根底設(shè)施。例如，shibbleth就是主要應(yīng)用在校園內(nèi)eb資源共享，以及校園間應(yīng)用系統(tǒng)的用戶身份結(jié)合認證的開源工程。三、虛擬研究環(huán)境建立策略正如虛擬研究環(huán)境名稱所蘊含的，其目的不是要建立單一的、整體系統(tǒng)，而是不同社會技術(shù)工具的配置，它們被裝配起來以滿足工作在組織、社區(qū)和更廣泛的社會背景中，沒有太多精力的研究人員的需要。因此，研究人員和技術(shù)開發(fā)人員需要討論一些虛擬研究環(huán)境進一步開展的思路和想法。一縱向和橫向一體化。vres的概念提醒了研究人員進展研究的整個生命周期所需資源的無縫集成。然

6、而，目前的vre的施行難以實現(xiàn)由個別研究者定制以滿足其特定的研究需要，很難訪問他們所需要的特定資源，很難進展不同電子研究工具的功能組合來獲得預(yù)期的效果。過去的vre工程側(cè)重于整合不同方面的挑戰(zhàn)，且只提供局部解決方案。一方面與一致性用戶界面一樣，門戶網(wǎng)站為機構(gòu)系統(tǒng)提供使用單一身份驗證和受權(quán)框架進展縱向集成?；趘res的eb2.0，使通用功能通過允許集成其他工具的效勞和混搭效勞合理化。它們是可擴展的，并允許新功能使用apis組合在一起，從而在不同組織環(huán)境的系統(tǒng)之間進展橫向整合。然而，在這兩種情況下，因為有對系統(tǒng)的技術(shù)才能和訪問權(quán)限的要求，集成僅限于系統(tǒng)管理員或軟件開發(fā)人員。在這兩種情況下，重點不

7、是研究人員個人的研究經(jīng)歷，而似乎在于組織，如大學(xué)、研究機構(gòu)獲得政府部門的認同。研究人員經(jīng)常在不同的組織環(huán)境中工作，如在合作工程中。因此，他們往往面臨著需要自己去熟悉不同組織系統(tǒng)的不同接口，同時合作者還面對“是你的工具或是我的的問題。類似的問題已經(jīng)在虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境vle中被發(fā)現(xiàn)，例如，討論發(fā)現(xiàn)，從某個用戶的角度來看，目前vles提供的擴展點是缺乏的。擴展性開發(fā)和安裝僅限于vles系統(tǒng)開發(fā)人員和管理人員，最終用戶自己無法擴展這些vles系統(tǒng)。vres允許跨組織邊界的資源整合，這意味著，研究人員可以在遠程存儲器、本地硬盤驅(qū)動器和效勞器上以同樣的方式閱讀文件。數(shù)據(jù)的管理和使用方式可能不同，但出發(fā)點是深思

8、熟慮的個人觀點。此外，研究人員工作于各種社交場合、簡單的一對一合作、較大工程和更廣泛的社區(qū)。關(guān)鍵是要掌握哪些信息共享、和誰、什么時候和在什么場合。同樣，一個深思熟慮的觀點需要與別人共享的數(shù)據(jù)，并且從中有所收獲。這使得全面跟蹤在目前分布式信息倉庫中難以實現(xiàn)需求的重要研究對象來源成為可能。vres將研究人員和他們的活動放置在中心，從而允許研究人員可以追蹤他們上傳文件到什么存儲器上、論文在那里發(fā)表了、在模擬中使用了什么數(shù)據(jù)源，等等。然而在這種方式下，一些待選平臺存在可能被使用而尚未全面實現(xiàn)的vres，所以橫向和縱向集成的問題在很大程度上仍然沒有解決。二商品化和配置。在任何vre里都有一些可能被許多學(xué)

9、科研究人員使用的潛在的通用組件。大量的商品化組件和系統(tǒng)是適用的，正在不懈地努力開發(fā)互操作性框架，以促進靈敏的集成，形成無縫的協(xié)同工作環(huán)境。商品化組件提供了大規(guī)模的重用時機，從而防止在已存在支持工具的地方做重復(fù)工作。例如，同步和異步協(xié)作支持就可以由集成工具提供，如即時通訊、ikis、博客等。同樣，計算網(wǎng)格的作業(yè)提交管理、資源存儲中間件管理的通用工具已經(jīng)存在并且是相當(dāng)成熟和穩(wěn)定了，他們的普遍適用性引起廣泛支持及開展，因此，重新開發(fā)它們沒有實際意義。此外，組件的重用也促進了技術(shù)方面的技能重用和終端用戶方面的效勞供給商重用。假如每個環(huán)境都有自己的認證系統(tǒng)，這將大大阻礙系統(tǒng)的交融，因此重新使用一般性解決

10、方法是很重要的，如由一個大型訪問管理結(jié)合會支持的驗證系統(tǒng)。實際上，組成vre的工具和效勞應(yīng)成為可見的但是被無視的電子根底設(shè)施的一局部，使研究人員可以輕松地與同行合作，而不用關(guān)注太多的技術(shù)內(nèi)容。但是，對于專門管理和科研任務(wù)，更專業(yè)的支持是需要工具的配置和自適應(yīng)，以及新工具的開發(fā)。為了適應(yīng)多樣化要求和最大限度地重用，模塊化的方法是必要的，通過自動化過程，如發(fā)現(xiàn)效勞和工具來提供支持，這樣就讓負責(zé)管理科研環(huán)境的用戶解脫出來。不可防止地，這是一個關(guān)鍵點，技術(shù)支持人員需要干預(yù)，這些干預(yù)應(yīng)該由系統(tǒng)通過某種方式予以支持，使用戶可以更多地學(xué)習(xí)，在將來的活動中變得更加獨立。三開展和進化策略?？茖W(xué)研究的本質(zhì)要求vr

11、es不斷適應(yīng)變化，以配合正在進展的特定研究工程，因為隨著研究在理論應(yīng)用中的不斷修正，很可能將需要新的功能，從而使得研究變得沒有必要了。與此同時，當(dāng)經(jīng)濟壓力和研究的某些方面成為固定形式之時，意味著需要使用現(xiàn)有的功能和使其盡可能適應(yīng)變化。一方面我們需要研究人員親密合作；另一方面我們需要技術(shù)、效勞供給商建立技術(shù)配置和社會安排，使研究人員可以專注于創(chuàng)新方面，而不必在技術(shù)細節(jié)上花太多工夫。一個重大的挑戰(zhàn)就是尋找能不斷適應(yīng)的，可以不承當(dāng)高昂本錢的方式。一般存在兩種情況：一種是研究小組中有自己的開發(fā)人員和提供及時的支持，這種理論類似于共同實現(xiàn)的概念，它依賴于用戶和開發(fā)人員的主機代管、日常協(xié)作、開發(fā)和使用信息

12、系統(tǒng)；另一種是通過開放式環(huán)境，效勞于研究人員的開放式社區(qū)軟件包得以開發(fā)，這些研究人員分布在世界各地和通過電子手段互動。這兩種相反的做法各有其各自的優(yōu)點，需要設(shè)法調(diào)解。建立一個綜合電子研究經(jīng)歷，從根本上依賴于效勞供給商為科研任務(wù)而開發(fā)特定支持內(nèi)容的實體、工具制造商和研究人員結(jié)合在一起的團體創(chuàng)造力，以及集成這些工具進入完好研究過程的技術(shù)和組織平臺的創(chuàng)造力。以務(wù)實的方式來管理用戶-設(shè)計的關(guān)系是能成功的，但是保存了他們的經(jīng)歷如何普及化，以及在技術(shù)供給商、效勞提供商、中介機構(gòu)以及初級和高級的最終用戶之間，如何能適應(yīng)去管理復(fù)雜的互動，是至關(guān)重要的。四克制障礙需要跨學(xué)科的方法?？蒲械臄?shù)字化設(shè)施和vres將扮

13、演很重要的角色，雖然數(shù)字資源的使用已經(jīng)組成研究人員工作理論的局部或整體，但是也存在一個廣泛的爭論，那就是它們對有潛力和更廣泛地吸收電子研究理論成果的有效探究產(chǎn)生了抑制。一些科學(xué)家在他們的研究報告中闡述了他們所采取的數(shù)據(jù)搜集和分析的方法，這些研究成果提醒了一些相關(guān)領(lǐng)域，它們或多或少地運用和理論著vres，甚至在開發(fā)和推動vres的產(chǎn)生和開展，如培訓(xùn)、教育和推廣；用戶-設(shè)計者的關(guān)系和要求、協(xié)作；政策和資金；學(xué)科組織；個人技能和工作方法；安排組織之間的資源共享；倫理和法律問題、工程管理、表達和公眾參與、跨越學(xué)科界限、根底理論建立；應(yīng)用、標(biāo)準化和統(tǒng)一、技術(shù)的說明；資源發(fā)現(xiàn)和元數(shù)據(jù)；共享、重用和屏蔽。顯

14、然，實現(xiàn)關(guān)于電子研究和網(wǎng)絡(luò)學(xué)術(shù)聯(lián)盟的想法，需要在許多方面進一步開展工作。由于決策者需要克制在研究政策、組織安排、科學(xué)事業(yè)構(gòu)造和獎勵制度以及教育和培訓(xùn)方面的變化，有些問題需要進一步研究。同時，目前存在的許多問題是嚴密相連的，重要的是，克制這些障礙的努力方向是真正的跨學(xué)科、借鑒相關(guān)學(xué)科的范疇而不僅僅是圖書館和信息科學(xué)。五積極參與、合理利用。關(guān)于電子研究的想法很有力地論證了生成、保存和再利用研究資源不斷膨脹的范圍和數(shù)量的需要。對電子研究，vres是至關(guān)重要的，因為它們是這些資源將被消耗和創(chuàng)立的站點。在學(xué)術(shù)交流方面，vres也可能是轉(zhuǎn)化他們研究成果的實驗地點。在這兩種情況下，圖書館和信息專業(yè)人員的積極

15、參與，可以提供很多幫助，以確保他們的潛能得以實現(xiàn)。假如我們要確保對提供給研究的豐富數(shù)據(jù)管理得當(dāng)，那最好的用途是使用它，并且通過可持續(xù)效勞支持它。例如，必須有一個支持數(shù)據(jù)存儲效勞承諾、為研究人員裝配必要的數(shù)據(jù)屏蔽技術(shù)提供的培訓(xùn)和咨詢，屏蔽標(biāo)準和合適不同學(xué)科理論需要的代碼也必須得到開發(fā)。很多專家指出，通過圖書館員和信息職業(yè)人員角色的擴大，有一些挑戰(zhàn)被提出來了，那就是vres成為數(shù)字資源的保管人和使用的推動器。同樣，課題組認為，因為出現(xiàn)新形式學(xué)術(shù)交流而產(chǎn)生的挑戰(zhàn)，將有利于從研究人員與圖書館和信息專業(yè)人員親密接觸中獲益。當(dāng)然，虛擬研究環(huán)境的研究、支持效勞與其技術(shù)根底設(shè)施是親密相關(guān)的。令人鼓舞的是，很多國家已經(jīng)意識到虛擬研究環(huán)境的重要性，通過各種途徑和形式，資助和鼓勵開展數(shù)字化科研及虛擬研究環(huán)境研究與開發(fā)。同時，許多國家級的科研機構(gòu)如高等教育機構(gòu)提出了建立結(jié)合數(shù)據(jù)倉庫策略，在科研人員看來，就是提供了一個優(yōu)秀的、為進一步推動圖書館員和信息專業(yè)人員作用的、不斷擴大和加強研究人員參與的技術(shù)平臺。四、結(jié)論虛擬研究環(huán)境已經(jīng)確定了在將來幾年決策者需要加以解決的、推動電子科研理論的、更廣泛地吸收的一些重要挑戰(zhàn)，如理解對學(xué)術(shù)工作和交流的影響、