大數(shù)據(jù)視角下高校綜合信息分析平臺的構(gòu)建

管廷昭++夏艷東

摘要：物聯(lián)網(wǎng)和云技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)高校信息化向新的階段智慧校園發(fā)展，隨之帶來的數(shù)據(jù)源的擴(kuò)大。如何處理、存儲和分析這些結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)是高校信息化建設(shè)面臨的新問題，而大數(shù)據(jù)的出現(xiàn)為解決這一問題提供了可能。文章在對高校信息化數(shù)據(jù)和大數(shù)據(jù)研究的基礎(chǔ)上，提出了基于大數(shù)據(jù)環(huán)境的高校綜合信息分析平臺建設(shè)的框架，為從大數(shù)據(jù)的視角下分析處理數(shù)據(jù)，建設(shè)綜合信息分析平臺，更好的為高校決策提供輔助支撐提供可能。

關(guān)鍵詞：大數(shù)據(jù) 智慧校園 綜合信息分析平臺

中圖分類號：TP39 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2014）08-0073-02

1 高校信息化數(shù)據(jù)現(xiàn)狀

利用先進(jìn)的計算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，構(gòu)建數(shù)字化和信息化校園，服務(wù)于高校教學(xué)、科研和管理的需要，促進(jìn)教學(xué)質(zhì)量、科研水平和服務(wù)社會能力的提高，是高校進(jìn)行信息化建設(shè)的最終目的，也是高校邁向世界一流大學(xué)的必由之路。隨著云計算和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展和成熟，高校信息化建設(shè)正在從數(shù)字化校園向新的階段智慧校園邁進(jìn)。

所謂智慧校園指的是以物聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)的智慧化的校園工作、學(xué)習(xí)和生活一體化環(huán)境，這個一體化環(huán)境以各種應(yīng)用服務(wù)系統(tǒng)為載體，將教學(xué)、科研、管理和校園生活進(jìn)行充分融合。智慧校園的三個核心的特征：一是為廣大師生提供一個全面的智能感知環(huán)境和綜合信息服務(wù)平臺，提供基于角色的個性化定制服務(wù)；二是將基于計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的信息服務(wù)融入學(xué)校的各個應(yīng)用于服務(wù)領(lǐng)域，實現(xiàn)互聯(lián)和協(xié)作；三是通過智能感知環(huán)境和綜合信息服務(wù)平臺，為學(xué)校與外部世界提供一個相互交流和相互感知的接口。

智慧校園所擁有的數(shù)據(jù)信息不僅僅包括教務(wù)，科研，管理等產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，還包括學(xué)生上網(wǎng)、微博和教師上課產(chǎn)生的課件、音視頻等產(chǎn)生的非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。因為目前中國高校人數(shù)一般都過萬，人數(shù)較多，所有這些結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)構(gòu)成高校信息的數(shù)據(jù)源，并且規(guī)模較大。面對眾多數(shù)據(jù)，僅僅利用傳統(tǒng)大型關(guān)系數(shù)據(jù)庫對結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，很多時候并不能提供全面的業(yè)務(wù)支持，必須考慮非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)才能獲取更全面的信息，這是智慧校園必須面對的難題和挑戰(zhàn)。

大數(shù)據(jù)是繼云計算和物聯(lián)網(wǎng)之后新興的計算機(jī)技術(shù)，其目標(biāo)就是從由結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化組成的數(shù)據(jù)海洋中挖掘信息、判斷趨勢、提供支持。

2 大數(shù)據(jù)研究概述

2.1 大數(shù)據(jù)的概念及特征

目前大數(shù)據(jù)還沒有一個公認(rèn)的定義，不同的定義基本都是從大數(shù)據(jù)的特征出發(fā)所給出的。如國際數(shù)據(jù)公司認(rèn)為大數(shù)據(jù)應(yīng)當(dāng)具有價值性，大數(shù)據(jù)的價值往往呈現(xiàn)稀疏性的特點。IBM公司認(rèn)為大數(shù)據(jù)必然具有真實性。維基百科將大數(shù)據(jù)定義為：大數(shù)據(jù)是指利用常用軟件工具捕獲、管理和處理數(shù)據(jù)所耗時間超過可容忍時間的數(shù)據(jù)集。大數(shù)據(jù)的特征通常用四個V開頭的關(guān)鍵詞來描述：數(shù)量（Volume）、種類（Variety）、速度（Velocity）和價值（Value）。

（1）數(shù)據(jù)體量巨大（Volume）。截至目前，人類生產(chǎn)的所有印刷材料的數(shù)據(jù)量是200PB（1PB=210TB），而歷史上全人類說過的所有的話的數(shù)據(jù)量大約是5EB（1EB=210PB）。當(dāng)前，典型個人計算機(jī)硬盤的容量為TB量級，而一些大企業(yè)的數(shù)據(jù)量已經(jīng)接近EB量級。

（2）數(shù)據(jù)類型繁多（Variety）。這種類型的多樣性也讓數(shù)據(jù)被分為結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。相對于以往便于存儲的以文本為主的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)越來越多，包括網(wǎng)絡(luò)日志、音頻、視頻、圖片、地理位置信息等，這些多類型的數(shù)據(jù)對數(shù)據(jù)的處理能力提出了更高要求。

（3）處理速度快（Velocity）。這是大數(shù)據(jù)區(qū)分于傳統(tǒng)數(shù)據(jù)挖掘的最顯著特征。根據(jù)IDC的“數(shù)字宇宙”的報告，預(yù)計到2020年，全球數(shù)據(jù)使用量將達(dá)到35.2ZB。在如此海量的數(shù)據(jù)面前，處理數(shù)據(jù)的效率就是企業(yè)的生命。

（4）價值密度低（Value）。價值密度的高低與數(shù)據(jù)總量的大小成反比。以視頻為例，一部1小時的視頻，在連續(xù)不間斷的監(jiān)控中，有用數(shù)據(jù)可能僅有一二秒。如何通過強(qiáng)大的機(jī)器算法更迅速地完成數(shù)據(jù)的價值“提純”成為目前大數(shù)據(jù)背景下亟待解決的難題。

2.2 大數(shù)據(jù)的關(guān)鍵技術(shù)

大數(shù)據(jù)來源于互聯(lián)網(wǎng)、管理系統(tǒng)和物聯(lián)網(wǎng)等信息系統(tǒng)，經(jīng)過大數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的分析挖掘產(chǎn)生新的知識，用于支撐決策或業(yè)務(wù)的自動智能化運(yùn)轉(zhuǎn)。從數(shù)據(jù)在信息系統(tǒng)中的生命周期看，大數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)源到最終應(yīng)用需要經(jīng)過數(shù)據(jù)準(zhǔn)備、數(shù)據(jù)管理、計算處理、數(shù)據(jù)分析、知識展現(xiàn)五個環(huán)節(jié)，每個環(huán)節(jié)都不同程度面臨技術(shù)上的挑戰(zhàn)。大數(shù)據(jù)主要技術(shù)有：

（1）文件系統(tǒng)：該系統(tǒng)提供最底層存儲能力的支持，是支撐上層應(yīng)用的基礎(chǔ)。Google公司最早開發(fā)出了自己的文件系統(tǒng)GFS（Google File System），隨后微軟也開發(fā)了自己的Cosmos，隨后又出現(xiàn)了HDFS。

（2）數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)：由于關(guān)系模型的分布式數(shù)據(jù)庫不能應(yīng)對大數(shù)據(jù)時代大規(guī)模的壓力，相應(yīng)地提出了許多新型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，如Google的Bigtable，Amazon的Dynamo等等，直到現(xiàn)在形成統(tǒng)一的NoSQL。雖然NoSQL沒有準(zhǔn)備的定義，但一般認(rèn)為具有模式自由、簡易備份、最終一致性、支持海量數(shù)據(jù)等特征。同時形成了對應(yīng)的索引與查詢技術(shù)。

（3）數(shù)據(jù)分析：目前最著名的計算模型為Google的MapReduce。Google公司目前針對MapReduce離線處理模式的不足，提出了基于Web數(shù)據(jù)級別的交互式數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)Dremel，能夠?qū)崿F(xiàn)極短時間內(nèi)的海量數(shù)據(jù)分析。在離線與實時處理模式上，已經(jīng)出現(xiàn)了二者融合的趨勢。

（4）大數(shù)據(jù)處理工具：Hadoop是目前最為流行的大數(shù)據(jù)平臺。目前對該平臺進(jìn)行改進(jìn)以便應(yīng)用到各種場景是研究的熱點之一。除了Hadoop外還有其他處理工具。

3 高校綜合信息的大數(shù)據(jù)分析

智慧校園是一個包含云計算、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的綜合體。智慧校園的設(shè)計理念是通過新一代信息技術(shù)的應(yīng)用使師生及管理人員能以更加精細(xì)和動態(tài)的方式開展教學(xué)和管理。當(dāng)今師資建設(shè)、教學(xué)質(zhì)量、學(xué)科專業(yè)建設(shè)、學(xué)生就業(yè)形勢、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)和學(xué)生心理動態(tài)等眾多教育問題成為高校面臨的重要問題。利用大數(shù)據(jù)技術(shù)對基于物聯(lián)網(wǎng)和云計算等新技術(shù)的校園信息化設(shè)施展開大規(guī)模的數(shù)據(jù)抓取，并實施有效的深度數(shù)據(jù)分析，可為教育資源優(yōu)化、人才質(zhì)量提高提供科學(xué)的決策依據(jù)。透明的數(shù)據(jù)更能體現(xiàn)以學(xué)生為中心的教育思想，便于提前規(guī)劃專業(yè)學(xué)習(xí)方向，融合學(xué)生與教師之間的矛盾，緩解社會就業(yè)壓力。endprint

擁有幾萬人的高校，師生每時每刻都活動都產(chǎn)生大量的結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，對于這些數(shù)據(jù)的分析和利用，可以依托信息技術(shù)構(gòu)建大數(shù)據(jù)處理流程。如前所述，大數(shù)據(jù)處理流程包括數(shù)據(jù)準(zhǔn)備、數(shù)據(jù)管理、計算處理、數(shù)據(jù)分析、知識展現(xiàn)五個環(huán)節(jié)。

數(shù)據(jù)準(zhǔn)備包括數(shù)據(jù)源的確立、數(shù)據(jù)存儲和傳輸所需的基礎(chǔ)設(shè)施。目前高校信息化建設(shè)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)已經(jīng)比較完備，擁有數(shù)據(jù)存儲和高速的以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)，為數(shù)據(jù)存儲和傳輸提供保障。高校數(shù)字化校園建設(shè)為業(yè)務(wù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)提供了數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，這些都為大數(shù)據(jù)處理做好了準(zhǔn)備。

數(shù)據(jù)的管理是指在服務(wù)器集群或大型計算機(jī)中對各個業(yè)務(wù)系統(tǒng)或者師生活動所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)量控制并管理數(shù)據(jù)信息的整個生命周期。通過關(guān)聯(lián)規(guī)則、回歸和分類預(yù)測、聚類分析等方法分析數(shù)據(jù)之間的相互聯(lián)系。

計算處理包括數(shù)據(jù)倉庫、語境搜索、Hadoop系統(tǒng)等。數(shù)據(jù)倉庫是信息化數(shù)據(jù)按照預(yù)先制定的規(guī)則進(jìn)行存儲，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)庫分析。語境搜索是指對信息化數(shù)據(jù)進(jìn)行索引與搜索，在上一步信息整合的基礎(chǔ)上進(jìn)一步實現(xiàn)上下文協(xié)同觀察。Hadoop系統(tǒng)是一個分布式基礎(chǔ)架構(gòu)，實現(xiàn)一個分布式文件系統(tǒng)，適合大數(shù)據(jù)存儲，可以高效的分析處理存儲為PB級的結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)信息。

數(shù)據(jù)分析包括BI分析、預(yù)測分析、內(nèi)容分析、輔助決策分析。在高校的信息化分析平臺中，主要是對信息內(nèi)容進(jìn)行分析，為學(xué)校政策的制定、教師教學(xué)科研情況以及學(xué)生學(xué)習(xí)和心理狀態(tài)等提供智力支持。

知識展現(xiàn)是指利用最佳的可視化組合，收集、提取并展現(xiàn)數(shù)據(jù)的分析結(jié)果，給用戶的判斷和決策做出一個輔助支持。

綜合上述分析，我們可以構(gòu)架出在大數(shù)據(jù)環(huán)境下高校數(shù)據(jù)綜合信息分析的整體框架圖（如圖1所示）。

4 未來展望

智慧校園是高校信息化建設(shè)的新階段，未來一個時期建設(shè)智慧校園是高校信息化的主要任務(wù)，構(gòu)建安全、穩(wěn)定、高效、節(jié)能環(huán)保的智慧校園是高校發(fā)展規(guī)劃的重要組成部門，其中將各種應(yīng)用和數(shù)據(jù)結(jié)合是信息化建設(shè)的重點。隨著各種應(yīng)用的廣泛和數(shù)據(jù)的增多，應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)處理信息化建設(shè)中的結(jié)構(gòu)化、半結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，為高校發(fā)展和決策提供智力支持將是未來一個考慮方向。

參考文獻(xiàn)

[1]孟小峰，等.大數(shù)據(jù)管理：概念、技術(shù)與挑戰(zhàn)[J].計算機(jī)研究與發(fā)展，2013，50（1）：146-149.

[2]周寶曜，等.大數(shù)據(jù)戰(zhàn)略、技術(shù)、時間[M].電子工業(yè)出版社.

[3]王元卓，等.網(wǎng)絡(luò)大數(shù)據(jù)：現(xiàn)狀與展望[J].計算機(jī)學(xué)報，2013.6.

[4]陶學(xué)嬌，等.大數(shù)據(jù)研究綜述[J].系統(tǒng)仿真學(xué)報.2013.08，Vol.25S.

[5]羅軍鋒，等.大數(shù)據(jù)時代的高等教育信息化[J].中國教育信息化，2014.01.

[6]宓詠，等.大數(shù)據(jù)創(chuàng)新智慧校園服務(wù)[J].中國教育信息化，2013.24.

[7]張軍，等.大數(shù)據(jù)時代的國家創(chuàng)新系統(tǒng)構(gòu)建問題研究[J].中國科技論壇.2013.12.endprint

擁有幾萬人的高校，師生每時每刻都活動都產(chǎn)生大量的結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，對于這些數(shù)據(jù)的分析和利用，可以依托信息技術(shù)構(gòu)建大數(shù)據(jù)處理流程。如前所述，大數(shù)據(jù)處理流程包括數(shù)據(jù)準(zhǔn)備、數(shù)據(jù)管理、計算處理、數(shù)據(jù)分析、知識展現(xiàn)五個環(huán)節(jié)。

數(shù)據(jù)準(zhǔn)備包括數(shù)據(jù)源的確立、數(shù)據(jù)存儲和傳輸所需的基礎(chǔ)設(shè)施。目前高校信息化建設(shè)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)已經(jīng)比較完備，擁有數(shù)據(jù)存儲和高速的以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)，為數(shù)據(jù)存儲和傳輸提供保障。高校數(shù)字化校園建設(shè)為業(yè)務(wù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)提供了數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，這些都為大數(shù)據(jù)處理做好了準(zhǔn)備。

數(shù)據(jù)的管理是指在服務(wù)器集群或大型計算機(jī)中對各個業(yè)務(wù)系統(tǒng)或者師生活動所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)量控制并管理數(shù)據(jù)信息的整個生命周期。通過關(guān)聯(lián)規(guī)則、回歸和分類預(yù)測、聚類分析等方法分析數(shù)據(jù)之間的相互聯(lián)系。

計算處理包括數(shù)據(jù)倉庫、語境搜索、Hadoop系統(tǒng)等。數(shù)據(jù)倉庫是信息化數(shù)據(jù)按照預(yù)先制定的規(guī)則進(jìn)行存儲，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)庫分析。語境搜索是指對信息化數(shù)據(jù)進(jìn)行索引與搜索，在上一步信息整合的基礎(chǔ)上進(jìn)一步實現(xiàn)上下文協(xié)同觀察。Hadoop系統(tǒng)是一個分布式基礎(chǔ)架構(gòu)，實現(xiàn)一個分布式文件系統(tǒng)，適合大數(shù)據(jù)存儲，可以高效的分析處理存儲為PB級的結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)信息。

數(shù)據(jù)分析包括BI分析、預(yù)測分析、內(nèi)容分析、輔助決策分析。在高校的信息化分析平臺中，主要是對信息內(nèi)容進(jìn)行分析，為學(xué)校政策的制定、教師教學(xué)科研情況以及學(xué)生學(xué)習(xí)和心理狀態(tài)等提供智力支持。

知識展現(xiàn)是指利用最佳的可視化組合，收集、提取并展現(xiàn)數(shù)據(jù)的分析結(jié)果，給用戶的判斷和決策做出一個輔助支持。

綜合上述分析，我們可以構(gòu)架出在大數(shù)據(jù)環(huán)境下高校數(shù)據(jù)綜合信息分析的整體框架圖（如圖1所示）。

4 未來展望

智慧校園是高校信息化建設(shè)的新階段，未來一個時期建設(shè)智慧校園是高校信息化的主要任務(wù)，構(gòu)建安全、穩(wěn)定、高效、節(jié)能環(huán)保的智慧校園是高校發(fā)展規(guī)劃的重要組成部門，其中將各種應(yīng)用和數(shù)據(jù)結(jié)合是信息化建設(shè)的重點。隨著各種應(yīng)用的廣泛和數(shù)據(jù)的增多，應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)處理信息化建設(shè)中的結(jié)構(gòu)化、半結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，為高校發(fā)展和決策提供智力支持將是未來一個考慮方向。

參考文獻(xiàn)

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[6]宓詠，等.大數(shù)據(jù)創(chuàng)新智慧校園服務(wù)[J].中國教育信息化，2013.24.

[7]張軍，等.大數(shù)據(jù)時代的國家創(chuàng)新系統(tǒng)構(gòu)建問題研究[J].中國科技論壇.2013.12.endprint

擁有幾萬人的高校，師生每時每刻都活動都產(chǎn)生大量的結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，對于這些數(shù)據(jù)的分析和利用，可以依托信息技術(shù)構(gòu)建大數(shù)據(jù)處理流程。如前所述，大數(shù)據(jù)處理流程包括數(shù)據(jù)準(zhǔn)備、數(shù)據(jù)管理、計算處理、數(shù)據(jù)分析、知識展現(xiàn)五個環(huán)節(jié)。

數(shù)據(jù)準(zhǔn)備包括數(shù)據(jù)源的確立、數(shù)據(jù)存儲和傳輸所需的基礎(chǔ)設(shè)施。目前高校信息化建設(shè)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)已經(jīng)比較完備，擁有數(shù)據(jù)存儲和高速的以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)，為數(shù)據(jù)存儲和傳輸提供保障。高校數(shù)字化校園建設(shè)為業(yè)務(wù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)提供了數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，這些都為大數(shù)據(jù)處理做好了準(zhǔn)備。

數(shù)據(jù)的管理是指在服務(wù)器集群或大型計算機(jī)中對各個業(yè)務(wù)系統(tǒng)或者師生活動所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)量控制并管理數(shù)據(jù)信息的整個生命周期。通過關(guān)聯(lián)規(guī)則、回歸和分類預(yù)測、聚類分析等方法分析數(shù)據(jù)之間的相互聯(lián)系。

計算處理包括數(shù)據(jù)倉庫、語境搜索、Hadoop系統(tǒng)等。數(shù)據(jù)倉庫是信息化數(shù)據(jù)按照預(yù)先制定的規(guī)則進(jìn)行存儲，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)庫分析。語境搜索是指對信息化數(shù)據(jù)進(jìn)行索引與搜索，在上一步信息整合的基礎(chǔ)上進(jìn)一步實現(xiàn)上下文協(xié)同觀察。Hadoop系統(tǒng)是一個分布式基礎(chǔ)架構(gòu)，實現(xiàn)一個分布式文件系統(tǒng)，適合大數(shù)據(jù)存儲，可以高效的分析處理存儲為PB級的結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)信息。

數(shù)據(jù)分析包括BI分析、預(yù)測分析、內(nèi)容分析、輔助決策分析。在高校的信息化分析平臺中，主要是對信息內(nèi)容進(jìn)行分析，為學(xué)校政策的制定、教師教學(xué)科研情況以及學(xué)生學(xué)習(xí)和心理狀態(tài)等提供智力支持。

知識展現(xiàn)是指利用最佳的可視化組合，收集、提取并展現(xiàn)數(shù)據(jù)的分析結(jié)果，給用戶的判斷和決策做出一個輔助支持。

綜合上述分析，我們可以構(gòu)架出在大數(shù)據(jù)環(huán)境下高校數(shù)據(jù)綜合信息分析的整體框架圖（如圖1所示）。

4 未來展望

智慧校園是高校信息化建設(shè)的新階段，未來一個時期建設(shè)智慧校園是高校信息化的主要任務(wù)，構(gòu)建安全、穩(wěn)定、高效、節(jié)能環(huán)保的智慧校園是高校發(fā)展規(guī)劃的重要組成部門，其中將各種應(yīng)用和數(shù)據(jù)結(jié)合是信息化建設(shè)的重點。隨著各種應(yīng)用的廣泛和數(shù)據(jù)的增多，應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)處理信息化建設(shè)中的結(jié)構(gòu)化、半結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，為高校發(fā)展和決策提供智力支持將是未來一個考慮方向。

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