Internet2应用研究

【作者】   2006年8月25日    阅读次数:550
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下一代互联网将支持从科学到人文艺术的各个领域的应用研究,从而提高了网络对科研和教学的支持,这也是Internet2的重大意义所在。

Internet2是由美国207所大学、协会、公司和政府机构共同建设的网络,它的目的是满足高等教育与科研的需要,开发下一代互联网高级网络应用项目。Internet2的应用将贯穿高等院校的各个方面,也为各种不同服务政策提供了试验场所。其合作环境还将用于实时音频、视频、文本和白板讨论,支持新的协作方式的3D虚拟共享环境。远程医疗,包括远程诊断和监视也是Internet2努力实现的目标。Internet2上的应用将给我们怎样参与教学、学习和高等教育研究带来巨大的变化。

利用Internet2网络可以实现在“标准”的互联网上不可能做到的先进应用。其具体应用包括:远程沉浸技术(宾州大学);数字图书馆,比如宾州大学的SCETI(Schoenberg Center for Electronic Text & Image勋伯格印刷资料电子化中心),是一个完全一体化的数字图书馆,收录了宾州大学图书馆馆藏的珍贵图书和手抄原稿的电子复制版本;访问网格;语音IP(VoIP)和视频IP等。还有更多的应用,例如虚拟实验室,超大容量的数据传输,遥控设备等。

目前没有可能判断哪些是“杀手级的应用”,如果说有,也只是“可能”。Internet2的应用中用四个特征来描述这些最具备竞争力的应用:首先是互动的合作环境,你可以不受距离的限制真正和他人进行互动。其次是可以使一般人都可以访问到距离遥远的资源,比如望远镜和电子显微镜。第三是以网络为“背板”,构建全网络范围的计算机和数据服务,比如在网格内进行的研发。第四是通过虚拟现实环境展示信息——把静止的图像变成实时的三维动画。 数码视频能够最大程度集成利用Internet2网络的能力,并提供最广泛价值的应用。以视频为基础的应用包罗万象,如视频会议、随选内容、遥控电子显微镜,还有其他的仪器遥控等。

以下介绍Internet2上正在进行的一些应用。

跨越大西洋的嚎叫:纪念艾伦•金斯堡
NJIT(新泽西技术研究所)参加了这次活动,一同参与的大学还有伦敦大学、伯克贝克大学、巴黎国立高等工程师学院Renater(法国IPv6科研网)、旧金山州立大学、科罗拉多大学圆石城分校、密歇根大学等。在这个历史性的横跨大西洋的诗歌事件中,为纪念艾伦•金斯堡及其史诗般的诗篇《嚎叫》,诗人们分别在伦敦、巴黎和美国各地进行表演,并且这些现场的诗歌朗诵和诗歌剧作被同时呈现在了英国的JANET、法国的Renater和美国Internet2的升级网络上。在新泽西技术研究所,人文系的Christopher Funkhouser教授主持了这次活动,ITMS的Bill Duelly担任技术指导。

遥控外科手术
随着网络应用先进技术的进展,比如Haptics(虚拟触觉感知技术),外科手术仿真培训以及视频会议合作技术,在不远的将来,医药和技术领域的专家可以通过Internet2,在互联网上进行外科微创手术。斯坦福大学的W.LeRoy Heinrichs教授使用配备Haptics技术的腹腔镜演示了在升级的Internet2上进行外科手术的模拟过程。

未来的办公室
办公室的未来项目是使地理上距离遥远的人们能够在一种真实的、远程合作的环境协同工作。它将利用实时的电脑图像技术,抓取您的同事在他们自己的办公室里的动态三维图像,传送到您未来的办公室。在那里,使用虚拟现实的技术,遥远的空间被完全原样地创建到了视觉平台上。通过Internet2的升级网络,这些三维数据流的传输使得天各一方的参与者可以进行互动,在同一时间处理共享的虚拟对象。

问题求解环境
犹他州大学SCI学院(计算机和图像科学学院)整合虚拟现实、模拟几何建模的技术,应用在了计算机问题求解环境的许多领域,包括心脏学、神经外科、放射学、核聚变和污染物的大气扩散等。Internet2的升级网络为SCI的共同研究者们提供了来自全国的第一手数据渠道,还为以网格为基础的研究合作提供了网络条件。

遥控显微镜和远程教育
在过去的四年里,密歇根大学的一台扫描电子显微镜在理海大学的“显微课程”里扮演了重要角色。每年,理海显微学校吸引了100~150名工程师来这里学习各种各样的显微技术。课程的学员有新来的使用者,也有专家和专业人员,他们需要与扫描电子显微镜和分析电子显微领域的最新发展保持同步。这门4~5天的讲座/实验课程,由著名专家教授指导课程学员使用SEMs以及其他最新的仪器。遥控使得互联网范围内的学员都可以使用这台扫描电子显微镜,这是John Mansfield博士及其合作者的工作成果。密歇根大学EMAL北校区(Electron Microbeam Analysis Laboratory微电子束分析实验室)的经理Mansfield解释道:“升级的网络提供了在世界任何地方实时控制SEMs所需要的带宽和性能。遥控操作使得这个极其昂贵的资源可以更多地服务于教学和合作研究。”

远程大力神数码挖掘机
远程大力神是计算机化的挖掘机,可以通过Internet2进行遥控操作。由于尺寸大,以及可能的恶劣操作环境(比如救援的危险情况下),远程大力神对双向反馈的精密程度要求非常高,包括通过高清晰立体图像显示的相应视觉深度。服务质量保证(QoS)——如网络带宽、延迟控制、抖动(延迟的变动性)控制——对于保证远程大力神遥控操作者所要求的三维图像质量、声音,以及设备控制渠道,都是非常基本的。

纳米控制器
纳米控制器是扫描探针显微镜(SPM)的界面之一,它使得用户可以看到、触摸到并且处理从DNA到单个原子大小的样品。纳米控制器的用户可以控制SPM,看到数据的交互三维立体图形,并通过一项反馈装置感觉到样品的形状。同一台纳米控制器还可以在“虚拟实验室”的环境里,由科学家们合作进行遥控,来使用共享的电子显微镜和之前收集的数据。在合作使用中,纳米控制器传输视频和系统控制数据——所有这些工作都对带宽、数据丢失、延迟有严格的要求。与一些对带宽有爆发式需求的应用相反,使用纳米控制器的典型科学实验将持续好几个小时,长时间地对网络有很高的要求。


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