来自系列:基于MATLAB和Simulink的在线教学金宝app
格林伍德,MathWorks
Paul Karam,Quanser
在过去的几年中,由于技术进步提供了对新策略和数据集的访问,行业和学术界都在同时发展。COVID-19大流行加快了包括教育在内的各个行业对新技术的采用。发现MATLAB®,仿金宝app真软件®而且Quanser的QLABS可以帮助在实验室中调整现有的教学和开发工作流到新的在线格式。观看虚拟实验室活动的示范,了解更多信息。
你好,每个人。我将格林伍德。我负责管理高等教育内容和MathWorks,我很高兴能和Quanser的研发总监Paul Karam一起讨论虚拟实验室的话题,以及它们如何被整合到工程教育中,以及我们未来可以做什么。
所以我来自MathWorks,你可能会知道我们是Matlab和Simulink的制造商。金宝app我们很感谢在观众中有许多合作伙伴,我们很幸运能够与超过10万名企业合作,从财富500强公司到初创公司,超过6,500所大学。
结果,我们看到他们努力解决的挑战以及他们正在进行的变化。正如我所提到的那样,我们通过Quanser加入了这次讨论。MathWorks和Squanser一直在合作多年,并由MathWorks和SQUANER开发的计算和仿真环境的结合在于教学和研究的硬件专业知识提出了我们将我们聚集在一起的机会,并讨论虚拟实验室的令人兴奋的主题。你会收到几分钟内完成了Quanser的内容。
我想从数字转型的概念开始,如今天早些时候在他的主题演讲中来自Mathworks的Michael Carone所讨论的。大幅增加对大量数据的访问和系统使用模型已经带来了许多不同行业的数字转换。这在过去几年中一直在增长。在这里,我们有一个例子,Corindus开发了执行实时托管冠状动脉冠状动脉干预的平台。
通过这个平台,医生能够远程操作设备,而无需在与患者的同一房间或地区处。如果没有强大模型和模拟设计平台的控制,这将是不可能的。
在学术界,我们还看到了实验室和设备随着时间的推移经历了类似的转变。例如,在多伦多大学,复杂的工业机器人的型号被用来将学生暴露给更广泛的机器人平台和设计环境套件,而无需为每种情况提供物理机器人。这里系统使用模型和模拟导致了实验室的转换。
现在,让我们更深入地了解实验室以及它们如何适应工程教育。这里我们有一个以教师为中心的实验室模型的代表,其中教师促进学生之间的小组工作,在实验室中进行的动手实验,以及一些连接的计算工作。短期内,由于COVID-19大流行,虽然课程被迫在线,但人们了解了大量关于教学设计和在线教学挑战的知识。
我们希望通过短期实施开始采取我们学到的知识,并将其应用于我们的长期课程设计,使教育计划更加适应不断变化的条件,改善学生学习,并与行业发生的转变密切安排。因此,我们可以回到实验室的教练中心设置,并包含额外的个人交互,可以在实验期间使用的补充硬件的型号,并进一步将学生送到不断发展的套房
工业工作流程通过在网上教学以及转型行业教学时学到的。
现在,让我们更仔细地看看我们可能在实验室中使用的典型工作流。我们从一个新概念开始,这个概念可能会在实验室之外被引入,包括一些背景信息和我们为什么研究这个的动机。然后,我们探索潜在的理论,以加强这一概念的工作原理。
然后学生在实验室进行实验并探索改变参数如何影响行为的行为。当我们对这种行为有了很好的理解时,我们继续实施。这可能包括部署到硬件或调查特定的设计方案。
最后,对结果进行分析和报告,从而推进下一个概念。我们可以将这种通用的工作流程应用于虚拟实验室或真人实验室,无论我们是在线教学、真人教学还是两者的混合教学,例如互补的混合方法,都可以保持教学设计的一致性。人们可能认为虚拟实验室的前景是广泛的。所以我想把它们分成三个不同的类别。
第一个是一个完全虚拟实验室。在这里,我们不会有任何硬件。我们模拟了一个过程,测试,装置或其他设备功能。接下来是家里的硬件。这些涉及将硬件进入学生的手中,通常以套件或移动设备的形式。
第三种是远程访问实验室。这些设备使用校园或其他地方的设备,学生可以查看,访问,甚至控制。这三种方法都有各自的优点,也有各自的局限性。
人们希望考虑实验室的学习目标以及在考虑到虚拟实验室的这些不同方法时如何最好地实现它们。例如,Virtual使您有机会拥有一个非常复杂的场景,部分是因为对您需要使用的实际设备没有限制。然而,在缺点方面,学生没有真正的动手暴露。
对于家里的硬件,你真的可以亲身体验,这是非常棒的。然而,硬件必须非常简单,特别是如果学生在家里使用它。对于远程实验室,你可以更现实一点,因为学生们使用的是他们在实验室里使用的实际设备。然而,由于学生和硬件之间的距离,交互性受到了限制。
现在,我将简要介绍三个高级例子,一个用于每个实验室方法来加强我已经讨论过的东西。您可以在我们的虚拟实验室网页上为这些实验室提供更多有关此内容和访问演示的信息,幻灯片底部的URL。还请随时直接与我联系。
我们将从Matlab和Simulink开始使用简单的虚拟RC电路实验室。金宝app在这里,学生首先重新审视理论,他们已经学习了,这与来自讲座或前驱分配的任何以前的课程内容连接。然后,他们在Matlab Live脚本中使用交互式滑块来调整电阻和电容的参数,以探索行为。使用滑块时,此处显示的电压和电流图自动更新。
接下来,它们为RC电路启动模拟模型。该模型提出了学生已经使用笔和纸的虚拟表示。所以这对他们来说是一个非常熟悉的空间。在MATLAB中分析了调整模型和模拟DC和AC电源的结果,最后在报告中合成了结果和学习。
第二个例子是家庭实验室的硬件,其中使用预磨损的网络执行图像分类。首先,在Matlab Mobile中加强了任何背景。这可以包括在移动电话内包含的传感器上的背景以及如何访问它们。
接下来,加载和测试预制网络以确保功能。第三,学生通过编写MATLAB函数设计对象识别问题的解决方案。然后他们实施了解决问题的解决方案,例如用手机识别咖啡杯。然后最后他们报告他们在这里学到的东西和生产。
我们的第三个例子是远程实验室。在这里,连接到树莓派的网络摄像头的数据可以通过我们的物联网平台来访问。该数据是对MathWorks办公室之外的流量的度量,这里使用它来影响基础设施设计。
首先,学生们将学习生成数据的算法,以及它可能存在的限制,以及如何从任何位置远程访问这些数据。接下来,他们将探索这些数据,观察趋势并识别交通行为的模式。然后给学生一些设计考虑,并要求使用车辆数量的数据来告知交通设计场景。他们的发现和设计结论随后被报告回来。
因此,这三个简短的例子概述了实验室工作流程如何适应我在此概述的三种不同类别的虚拟实验室中。又一次,您可以在我们之前链接的虚拟实验室网页上找到DEMOS,我将再次与您分享。也随意直接与我联系。我可以与你分享他们。现在,我会把事情传给保罗,他们将讨论Quanser和正在进行的基于硬件和仿真实验室的伟大工作。
谢谢你,会为那个精彩的演讲。谢谢你今天在这个虚拟会议上加入我们的所有人。我的名字是Paul Karam。我来自一家名为Quanser的公司。
正如您在这里看到的,我们公司的Quanser是一家学者专注的公司,它来自两个词,问题加上答案。对于今天的其余演示文稿来说,我想告诉你一些我们是谁的,所以你了解谁是谁,我们提供的是什么,我们的产品和我们的经历前的产品和我们的方法与所有虚拟实验室的大流行,我们在Mathworks的伟大合作伙伴中释放和致力于,最后看,我们认为这项技术将塑造并在我们移动时进行塑造和发生通过这个大流行。
所以我今天会对观众构成一个问题,让你思考并思考。当我们通过这种大流行时,你会把你赶到你的大学,倾向于倾向于什么?它会继续虚拟和远程方法吗?或者您会回到大流行前进的方法,为您提供教学和研究需求提供物理实验室吗?
在我谈论虚拟实验室之前,我想确保我向你们展示了我们的理念,我们在过去30年里在学术界一直在做的事情。从左边的第一个产品到右边的最新产品,你可以看到,我们的工程教育和研究方法是让硬件和物理相互作用,真正让你把本科工程教学和研究生研究的概念带到生活中。这就是我们作为一个公司所做的。
并且,在一天结束时,我们的Quanser承诺是我们向客户承诺,我们将在他们驾驶成功时支持他们,成为突出一些在工程中的一些真正挑战的概念的成功,如工程控制系统概念。允许您将这些概念带到本科实验室的生活中,或者是尖端的研究,如自动驾驶汽车,机器学习和
AI等研究实验室。无论你的成功看起来都看起来像什么,无论你的成功看起来像是什么样的,我们都希望与您合作并支持您的能力。金宝app
我们的产品在本质上总是具有双重性,所以是一枚硬币的两面。它们是伟大的研究验证平台,研究解决方案,让你真正推动前沿,在新兴的研究趋势,如自动系统,人工智能,工业4.0金宝搏官方网站,等等。另外,正如你在接下来的一段时间里会看到的,当我们讨论一些我们与积极思考的大学的合作时,我们也与你和你的机构合作,探讨我们如何为21世纪的工程师改造、重启或重构工程经验。
在技术前沿,我们的所有解决方案和我们的口头禅,我们的谱系始终金宝搏官方网站专注于这一奇点。你如何弥合理论与实践之间的差距?我们的愿景和我们的经验实际上一直是你和你的教师在讲座中传达工程概念的梦幻般的工作。我们通过允许您金宝app和学生真正拥有这些经历并拥有那些AHA时刻,为实验室提供支持,将该理论带入实验室。
我们认为这是一个良性循环。所以你从讲座到实验室,从概念到实验,如此往复。这段加速视频,让你对Quanser过去和将来有一个很好的了解。这是典型的Quanser体验。这是一个本科生可以参与的,作为他们在实验室的体验。
在那边,你看到我突出了一个传递函数,只允许他们真正导航和体验所有事情,在一个传递函数的控制系统上下文中具有相当重要的和关键。并且,使用MATLAB和SIMULINK环境,正如您金宝app在左侧看到的那样,这真的允许它们从讲座中看到的连接,传输函数的数学表示,并能够看到该转移的方式功能来到生命或捕获动态或捕获产品的模型或您在此处看到的实验。
因此,这始终一直是Quanser方法的一部分,部分Quanser方法,我们允许您和您的学生和您的研究人员采取概念数学工程概念,并通过Matlab和Simulink工作流程将其带到Quanser实验上金宝app。
现在,由于全球被大流行和波浪在浪潮的大流行和浪潮中在线上网并争先恐后地争抢真正上网,这是一个大响亮的挑战是,我们对实验室做了什么?所以这只是送给我们的许多笔记之一,要求我们寻求帮助,并试图将一些东西带回桌面,以便您在网上提供这些伟大的体验。
因此,我们始终在我们的技术投资组合中进行了发展,真正带来了我们称之为数字体验的事情。真的,我们始终持有市场是巨大而强大的硬件,这与我们的开放式架构软件非常好。金宝app并且,正如我们所开发的那样,我们利用我们在虚拟化和知识转移领域的其他IP。
很快,春天是我们当中,进入夏季,支持所有这些课程都挣扎真的与在线提交实验室Quanser能够把我们的一些最受欢迎的产品,你看到在底部和为他们提金宝app供在虚拟体验。下载188bet金宝搏所以,与让你的学生在他们的桌子上亲身体验这些产品不同,我们虚拟化他们,让他们有同样的体验,但现在产品在他们的屏幕上。下载188bet金宝搏所以这是一个非常有意识的决定,我们想要确保它是相同的体验,这是一个以硬件为中心的方法,虚拟实验室。
这是一个我想要突出的另一个视频。正如我们正在开发这些经验,我们希望确保我们捕捉到所有的细微差别,所有的非线性动态,任何经验,让学生通过这些解决方案所获得的同时尽可能有意义的经历金宝搏官方网站在虚拟设置中。
所以,当我们发布和开发它们时,左边是我们最新产品的一个例子。下载188bet金宝搏左边是Quanser手臂。这实际上是Quanser第一次发布这个产品。所以我们实际上在实体产品发布前几个月就发布了虚拟产品。
而且,正如我们正在开发经验周围的所有内容以及如何在机器人课程或机器人实验室设置中何种方式以及如何授权您的学生,所以开始变得越来越明显是这种混合方法。而且,通过混合动力,我们的意思是,它不是物理或虚拟的,但它实际上是物理和虚拟的。
然后我向你展示了一些我们看到的东西的例子。而且,正如我们所有人都在这种流行病,我们真的相信这是利用我们通过大流行的一些发展的好方法。而且,正如我们围绕角落和人们回到物理实验室,这将是将两者放在一起的现象方式。
所以想象,如果你愿意,这是另一个显示彼此虚拟和物理模仿或通过相同活动的视频。如此想象,如果你愿意,如果你早上有一个伟大的机器人讲座。您的学生将在下午进入物理实验室,左侧的这种Quanser手臂有一些经验。
然后,随着他们回家,想要继续或需要继续课程,然后他们可以自己,自我导向,在自己的家庭中舒适地做出自己的家庭。和一些你可以在这里看到这样的好处,这是一个,它是一个更多可访问的。所以你有点民主化的那样。您不受物理空间的限制或实验室的物理时间。
而且你也增加了能力。它更安全了。我们尽力确保我们所有的产品都是学生证明和安全,但它们是最终的物理产品。下载188bet金宝搏根据定义,虚拟产品将是更安全的。
而且你可以做很多像增加经验的东西,就像你在这里看到的那样,甚至是作为一个行业所涉及的东西,你可以在这里举行的例子,你实际上可以使用相机来确定对象的位置并做一些事情排序。
正如我们开始开发所有这些经验,我们也看到了一个拥有虚拟和物理的另一个好处。由于我们都争先恐后地寻找新的正常和新的工作方式,我不得不移动我的实验室 - 或者,而不是让我们所有人都在Quanser实验室共同努力,我不得不将我的实验室移入我的地下室。那是,你可以在这里看到,我们的一个自动驾驶汽车在我的地下室驾驶。
请忽略后面的曲棍球网。我们是加拿大公司,并授权所有加拿大公司 - 或者所有加拿大公民在其地下室都有曲棍球网。
所以,我的车开着我的地下室,我认为我有一个好的算法开发,但是,因为,在我的地下室,照明不一致,不同的是我开车,我想确保算法固体之前看我怎么处理的照明条件的例子。所以我能做的就是在虚拟环境中部署相同的算法。所以这真的
让我能够以一种比物理运算更快的方式迭代和推进算法。
所以,对我们来说,实体游戏是最终目标,也是发布、开发和学习的好方法,把它们放在一起有很多好处,有一个可访问的虚拟体验,这样你就可以来回切换。你可以想象,在一个研究实验室里,不是每个人都有把它带回家的特权,把那个不错的工作室或研究实验室带回家。所以这是一个很好的方法,让这种接触变得民主化,让你能在更多的时间给整个团队,整个研究实验室更多的接触。
之前我交回,只是一些我们的观察,Quanser,当我们处理许多你和许多机构在全球范围内通过这些挑战的时候我们怎么给你的学生带来虚拟实验室,但同时,我们通过这次大流行,我们相信未来可能所在的一个或另一个,但两者都是,物理体验和虚拟体验。
就讲到这里,这张幻灯片就结束了。我希望你们能从这些例子和我们与你们中的许多人合作的经验中看出,我们真的希望被看到,我们希望与你们作为同事而不仅仅是供应商合作。我们期待着继续与参加这次虚拟会议的所有人保持合作关系。如果想了解更多信息,请随时联系我们。再次感谢你的关照,威尔。
并且,在我们关闭事物之前,我想向您介绍Mathworks的一些资源,因为您和您的同事正在研究在线或混合课程的实验室。请查看MathWorks.com的在线教学页面,包括我们的虚拟实验室和项目页面,您可以到达我之前讨论过的实验室示例的一些演示。我们还在我们的网站上自由提供课程材料,并为支持您的实验室开发的产品指导,例如Matlab应用程序,这些应用程序是交互式的图形接口。下载188bet金宝搏金宝app
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