在教育的演進(jìn)過程中，技術(shù)始終是驅(qū)動(dòng)教育模式變革的關(guān)鍵力量。憑借云計(jì)算、5G、游戲引擎以及GPU RTX技術(shù)的發(fā)展，教育服務(wù)在向智能化推進(jìn)，教育應(yīng)用更加情景化和普及化，教育與互聯(lián)網(wǎng)商業(yè)模式完美融合。

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越來越多的高校和企業(yè)開始整合優(yōu)勢資源，構(gòu)建統(tǒng)一共享的基礎(chǔ)資源平臺(tái)。

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自2017年教育部開展國家級(jí)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目建設(shè)開始，截止至2019年，ilab-x實(shí)驗(yàn)空間上共有2000+虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程。

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什么是虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)？

根據(jù)教學(xué)和培訓(xùn)的基本要求，通過采用虛擬仿真技術(shù)（XR）模擬真實(shí)的實(shí)驗(yàn)和教學(xué)環(huán)境，以人機(jī)交互的方式，讓學(xué)生和受訓(xùn)者像在真實(shí)環(huán)境中一樣進(jìn)行虛擬操作，從而完成實(shí)驗(yàn)和教學(xué)課程。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教育顯著優(yōu)勢集中體現(xiàn)為：

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01.成本相對較低

虛擬仿真內(nèi)容不受場地和時(shí)間制約，亦不受實(shí)驗(yàn)對象、器材等影響，在虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，學(xué)生和受訓(xùn)者可以全面體驗(yàn)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)，享受探索和創(chuàng)造的樂趣。

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02.互動(dòng)性強(qiáng)，提高學(xué)習(xí)興趣和效率

將數(shù)字化帶入每一間教室，教師在講解過程中，學(xué)生可以邊聽邊看邊操作，百分百還原場景，學(xué)生可以看到無限貼近真實(shí)的實(shí)驗(yàn)效果，加深對知識(shí)的理解，真正做到老師輕松教，學(xué)生優(yōu)質(zhì)學(xué)。

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03.提供實(shí)操訓(xùn)練機(jī)會(huì)

虛擬先行，實(shí)訓(xùn)更有保障?；诎踩⒌统杀镜奶摂M實(shí)訓(xùn)，增強(qiáng)學(xué)生和受訓(xùn)者對知識(shí)的理解，快速提升操作熟練度，減少實(shí)際作業(yè)過程中的危險(xiǎn)性和器材損耗。

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04.安全性高

有一些實(shí)驗(yàn)和操作危險(xiǎn)性和破壞性較高，在傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室無法輕易嘗試，但在虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，學(xué)生和受訓(xùn)者可以安全地進(jìn)行操作和練習(xí)。

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05.政府、教育部門的支持和重視

教育正在擁抱科技，中央提出了教學(xué)信息化方向，教育部確立了建設(shè)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室的具體要求，高校和企業(yè)掀起積極開發(fā)虛擬仿真教學(xué)項(xiàng)目的熱潮。

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目前大多數(shù)高校和企業(yè)都有實(shí)驗(yàn)教學(xué)軟件，但他們依然需要面臨以下問題：

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管理混亂：各種實(shí)驗(yàn)教學(xué)軟件缺乏統(tǒng)一集中管理

可擴(kuò)展性差：無法支持課程和相應(yīng)實(shí)驗(yàn)的擴(kuò)展

信息差異：當(dāng)前大多數(shù)應(yīng)用以C/S架構(gòu)為主，該架構(gòu)的兩層結(jié)構(gòu)存在靈活性差、升級(jí)困難、維護(hù)工作量大等缺陷，成果難以共享，容易形成“信息孤島”

開放性差：虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源不能對內(nèi)或?qū)ν忾_放共享

軟件部署復(fù)雜：不同的軟件不能運(yùn)行在同一臺(tái)服務(wù)器上

資源浪費(fèi)：軟硬件資源重復(fù)建設(shè)，利用率不高，往期課程資源無法復(fù)用

信息安全：需要下載數(shù)據(jù)，難以保護(hù)課程資源的知識(shí)產(chǎn)權(quán)

用戶體驗(yàn)差：線上使用等待時(shí)間長、運(yùn)行卡頓，友好度低

終端硬件要求高：多數(shù)虛擬仿真應(yīng)用對終端硬件要求較高，有的甚至需要配置專門的計(jì)算機(jī)圖形工作站

?實(shí)時(shí)云渲染，教育行業(yè)的一次全新探索

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)課程的運(yùn)行對硬件配置要求較高，所以每間智慧教室都需配備具備強(qiáng)大GPU算力的計(jì)算機(jī)，不僅如此，還需要分別在每臺(tái)計(jì)算機(jī)上部署教學(xué)資源，每間教室的IT和教學(xué)資源都需要獨(dú)立的管理和維護(hù)，存在效率低下成本過高的問題。

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通過幾番摸索和嘗試，我們發(fā)現(xiàn)實(shí)時(shí)云渲染技術(shù)是助力虛擬仿真課程開放共享的最佳實(shí)踐途徑！

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在云端搭建XR實(shí)時(shí)云渲染平臺(tái)，讓XR課程資源在云上渲染和運(yùn)行，可以實(shí)現(xiàn)所有XR課程資源和IT資源的統(tǒng)一管理、統(tǒng)一運(yùn)維和共享使用，還實(shí)現(xiàn)了終端輕量化，徹底解決了XR課程資源碎片化的問題。

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實(shí)時(shí)云渲染技術(shù)賦能不同類型虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)

現(xiàn)有虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)分為B/S型、C/S型、云VR型，實(shí)時(shí)云渲染技術(shù)為不同類型虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)賦能，使所有實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源運(yùn)行上云、渲染上云，實(shí)現(xiàn)跨平臺(tái)、跨終端，構(gòu)建開放共享、集中管理、多端訪問、極簡操作的線上教學(xué)模式。

• ?B/S型虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)

• C/S型虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)

實(shí)時(shí)云渲染技術(shù)，可將C/S型桌面級(jí)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)完美轉(zhuǎn)換為B/S 型，不僅保留了C/S型課程畫面的高精細(xì)度和豐富內(nèi)容，還能兼顧B/S架構(gòu)瀏覽器輕量化的特點(diǎn)。

• ? 云VR型虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)

使用實(shí)時(shí)云渲染技術(shù)，可將PCVR頭戴式虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)快速轉(zhuǎn)變?yōu)檫m用VR一體機(jī)的使用模式，解決PCVR頭戴式對終端要求高、使用不便捷、難以適應(yīng)規(guī)?；夯虒W(xué)場景。

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水立方專屬醫(yī)學(xué)虛擬仿真培訓(xùn)平臺(tái)

虛擬先行，實(shí)訓(xùn)更有保障

福建水立方三維數(shù)字科技有限公司是一家專注于VR/AR醫(yī)學(xué)培訓(xùn)的高新技術(shù)企業(yè)，為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)醫(yī)學(xué)虛擬仿真資源的統(tǒng)一管理及資源共享，避免重復(fù)建設(shè)等問題，福建水立方利用3DCAT實(shí)時(shí)渲染云服務(wù)，搭建了醫(yī)療教學(xué)虛擬仿真平臺(tái)。將虛擬仿真醫(yī)學(xué)應(yīng)用上云，解決了因?yàn)樵O(shè)備老舊無法訪問和操作精美課程的問題，真正做到了將開放共享應(yīng)用于日常教學(xué)過程中，實(shí)現(xiàn)線上輕量化共享學(xué)習(xí)模式。

• 通過實(shí)時(shí)云渲染平臺(tái)聯(lián)動(dòng)新老醫(yī)學(xué)仿真資源，打破各種系統(tǒng)和硬件終端對課程的限制。

• 緊貼教學(xué)需求，高保真還原實(shí)景貼近真實(shí)情況，為學(xué)員帶來身臨其境的感受，增強(qiáng)課程吸引力。

• 簡單易用，受訓(xùn)者無需下載任何插件和數(shù)據(jù)，在虛擬環(huán)境中可反復(fù)操作練習(xí)，提高教學(xué)效率和效果。

3DCAT集實(shí)時(shí)渲染、實(shí)時(shí)3D可視化、像素流動(dòng)等相關(guān)技術(shù)服務(wù)于一身，能夠滿足搭建教學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的需求。3DCAT依托自研云流送技術(shù)，將基于游戲開發(fā)引擎(Unity、UE4等)制作的超高清可交互三維可視化醫(yī)學(xué)虛擬仿真內(nèi)容進(jìn)行云端計(jì)算渲染，并通過網(wǎng)絡(luò)及串流技術(shù)，實(shí)時(shí)推送到終端。滿足福建水立方隨時(shí)隨地跨終端、可交互、超高清、沉浸式訪問醫(yī)學(xué)虛擬仿真內(nèi)容的需求。

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福建水立方只需提供醫(yī)學(xué)虛擬仿真課程資源，除此之外，部署、云服務(wù)、機(jī)房、網(wǎng)絡(luò)等均由3DCAT完成，運(yùn)行在3DCAT實(shí)時(shí)渲染云的醫(yī)學(xué)虛擬仿真內(nèi)容，無需下載安裝，可靈活嵌入平臺(tái)，支持海量用戶安全訪問，自動(dòng)負(fù)載均衡和伸縮擴(kuò)容。

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云端部署：課程的計(jì)算渲染全部在云端實(shí)現(xiàn)，通過極簡的網(wǎng)頁端嵌入方式無縫接入教育平臺(tái)，符合教育部不下載、網(wǎng)頁端打開、B/S架構(gòu)建設(shè)的指標(biāo)要求。

實(shí)時(shí)共享：受訓(xùn)者點(diǎn)擊URL即可開始學(xué)習(xí)，打破地域限制，實(shí)現(xiàn)可控的醫(yī)學(xué)仿真資源共享。

數(shù)據(jù)安全：醫(yī)學(xué)仿真資源統(tǒng)一存儲(chǔ)在云端，終端僅顯示實(shí)時(shí)交互視頻流，數(shù)據(jù)與用戶分離，保障信息安全。

極簡操作：無需下載安裝，受訓(xùn)者隨時(shí)隨地使用任意終端都可以訪問醫(yī)學(xué)虛擬仿真資源。

統(tǒng)一管理：實(shí)現(xiàn)醫(yī)學(xué)虛擬仿真資源的統(tǒng)一部署和集中管理，便于系統(tǒng)維護(hù)升級(jí)。

用戶體驗(yàn)佳：1: 1仿真還原，從環(huán)境場景到零件細(xì)節(jié)、結(jié)構(gòu)原理， 多重感官體驗(yàn)、逼真三維交互，給受訓(xùn)者身臨其境的感受。工業(yè)級(jí)數(shù)值模擬技術(shù)，為任意操作、無限實(shí)驗(yàn)的交互體驗(yàn)提供可能。

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用云重塑虛擬仿真教學(xué)模式

讓優(yōu)質(zhì)資源隨手可得

3DCAT實(shí)時(shí)渲染云，可以將XR系統(tǒng)所需要的大量存儲(chǔ)、復(fù)雜計(jì)算和圖形渲染都轉(zhuǎn)移到云端，通過超低延時(shí)的交互式視頻流返回到客戶端，從而擺脫對終端硬件性能的依賴，實(shí)現(xiàn)XR系統(tǒng)跨平臺(tái)、跨終端應(yīng)用，從根本上解決課程共享難、線上體驗(yàn)差、資源利用率低、課程維護(hù)管理不便的弊端。

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借助3DCAT，三維應(yīng)用制作方可以擺脫高昂的IT和計(jì)算設(shè)施投入，輕松向用戶發(fā)布和交付內(nèi)容，大大提升行業(yè)協(xié)作效率，極大降低成本，將更多精力和資源集中在內(nèi)容創(chuàng)作和運(yùn)營上。

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3DCAT可隨時(shí)隨地為用戶交付云端的GPU實(shí)時(shí)渲染算力，服務(wù)領(lǐng)域包括：汽車、建筑家裝、醫(yī)療健康、教育培訓(xùn)、房地產(chǎn)等。

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互聯(lián)網(wǎng)正在重構(gòu)學(xué)習(xí)，智能數(shù)字化教育時(shí)代即將到來，3DCAT將與廣大同行攜手，持續(xù)推動(dòng)技術(shù)創(chuàng)新性升級(jí)，解決實(shí)際落地難點(diǎn)，為用戶帶來高品質(zhì)的實(shí)時(shí)云渲染服務(wù)，為教育信息化帶來更普惠的價(jià)值。