Podręcznik

4.10. Idea wirtualnego laboratorium

Osadzenie wirtualnego przyrządu pomiarowego w rozproszonym systemie zlokalizowanym w sieci Internet daje niespotykaną do tej pory możliwość tworzenia zaawansowanych i elastycznych systemów, które mogą służyć prowadzeniu badań naukowych jak i wspomagać proces dydaktyki. Szybki rozwój narzędzi programistycznych ułatwiających komunikację komputerów na duże odległości przesądza o wyjątkowej atrakcyjności wirtualnych laboratoriów [34].

Możliwe staje się prowadzenie eksperymentów, oferowanych przez różne ośrodki naukowe, oraz korzystanie z wyników przez szerokie grono naukowców i studentów, niezależnie od miejsca ich aktualnego pobytu. Sprawia to, że wirtualne laboratoria pomiarowe są w ostatnich latach przedmiotem badań wielu instytucji naukowych. Przykładowy schemat współpracy międzyuczelnianej w zakresie laboratoriów wirtualnych przedstawiono na rys. 5.2.

Rys.5.2  Schemat współpracy międzyuczelnianej w zakresie laboratoriów wirtualnych

Ośrodek badawczy, który udostępnia laboratorium (uczelnia A), w sieci lokalnej stawia do dyspozycji swoich pracowników naukowych i studentów wszystkie bądź też wybrane, zasoby (przyrządy wirtualne). Po sprzężeniu sieci lokalnej z Internetem z zasobów laboratorium korzystać może również uczelnia B. Korzyści z takiego stanu rzeczy czerpią obydwa ośrodki, ponieważ uczelnia B może udostępniać uczelni A wolną moc obliczeniową. W przypadku, gdyby uczelnia B, na zasadzie specjalizacji w innej dziedzinie, udostępniła swoje laboratorium wirtualne, obydwie uczelnie byłyby w stanie uzupełniać się w szerszej skali. Możliwość korzystania z zasobów innych ośrodków badawczych jest szczególnie pożądana, tam gdzie chodzi o kosztowny, wysoko specjalistyczny sprzęt, który często jest poza zasięgiem wielu mniejszych uczelni i instytutów. W zasadzie, za pośrednictwem Internetu, z zasobów wirtualnego laboratorium, mogą korzystać też inni upoważnieni do tego użytkownicy, znajdujący się w swoich domach, szkołach, miejscach pracy itp.. Upowszechnienie tego typu technologii ułatwi dostęp do wiedzy i umożliwi bardziej efektywne wykorzystanie potencjału ośrodków naukowo-badawczych.

Eksperymenty wykonywane w trybie „on-line”, z możliwością bezpośredniego wpływania na badany proces poprzez dobór warunków pomiaru, źródeł i parametrów wymuszeń, sprawią, że student będzie nie tylko biernym obserwatorem, ale świadomym uczestnikiem prowadzonych doświadczeń.

Dostęp do wirtualnego laboratorium nie musi być ograniczony do kilku godzin w tygodniu, lecz możliwy nawet przez 24 godziny na dobę. Jak już wcześniej wspomniano, jest to nieocenione zwłaszcza w przypadku drogiego, unikatowego sprzętu, do którego studenci mają ograniczony dostęp w laboratorium tradycyjnym. Studenci z każdego poziomu studiów mogliby korzystać zarówno z kosztownego sprzętu, jak i drogich obiektów badań, rozwijać indywidualne zainteresowania. Organizacja tego dostępu, dokonywanie autoryzacji oraz identyfikacji użytkowników stanowi odrębny problem, który jest już rozwiązany na pewnym poziomie w innych grupach zastosowań informatycznych.

Celem niniejszego rozdziału jest podanie opisu szkieletu systemu wirtualnego laboratorium opracowywanego w Zakładzie Systemów Informacyjno-Pomiarowych, Wydziału Elektrycznego PW. Architektura systemu (niezwykle oszczędna) skonfigurowana jest z użyciem pojedynczego centralnego serwera. Zasadniczymi aplikacjami wchodzącymi w skład projektu są serwer i klient. Zadaniem serwera jest udostępnianie użytkownikom zasobów laboratorium (urządzeń i systemów pomiarowych), nadzorowanie przebiegającej komunikacji, kontrola dostępu do zasobów i organizacja użytkowników. Klient natomiast jest interfejsem użytkownika, zawierającym pulpit z przyrządami pomiarowymi, mającym umożliwić wykonanie badań na wybranych obiektach.