這個春節(jié)檔，《流浪地球》引爆了全民的觀影熱潮。電影里無數(shù)讓人印象深刻的畫面，比如地球大氣被木星捕獲的恢弘景象，等離子光束射向太空推動地球流浪宇宙等，讓大家在視覺震撼的同時(shí)，也首次注意到了超級大片幕后的特效制作領(lǐng)域。
事實(shí)上，后期特效制作的難度超乎一般人的想象。由于每個制作項(xiàng)目涉及到的素材量極為龐大，對計(jì)算機(jī)的運(yùn)算能力、繪圖能力和存儲性能要求極高。比如，在《流浪地球》中，一秒鐘的畫面有24幀，普通渲染1幀需要半個小時(shí)，所以1分鐘的電影，單是渲染就要耗時(shí)1個月。如果沒有頂級的軟硬件支撐，沒有專業(yè)的后期人才，根本無法做出高質(zhì)量的特效。
如今，全球電影工業(yè)頂級的動畫制作，幾乎全部采用渲染農(nóng)場的模式，通過云端調(diào)用幾千個CPU GPU資源來應(yīng)對今天的需求。相比之下，作為專業(yè)人才培養(yǎng)和輸出的重要陣地，中國高校在日常動畫后期的教學(xué)中，卻普遍還在使用傳統(tǒng)的圖形工作站和桌面云，不僅在軟硬件裝備上與國外有不小的差距，糟糕的使用體驗(yàn)也嚴(yán)重影響著日常教學(xué)。
那么，今天我們就來說說，高校在使用傳統(tǒng)的圖形工作站和桌面云時(shí)遇到了哪些坑，有沒有更好的解決方案能夠完美地避開這些坑？
被傳統(tǒng)信息化技術(shù)禁錮的教學(xué)
用過本地圖形工作站的人都知道，圖形工作站的性能雖然好，但是一旦用起來就要面臨一系列的麻煩問題。
首先是高額的支出。傳統(tǒng)圖形工作站的價(jià)格遠(yuǎn)高于普通PC，一個院系若要滿足上百名學(xué)生的教學(xué)需求，就要相應(yīng)購置上百臺圖形工作站，硬件費(fèi)用高達(dá)上千萬，已遠(yuǎn)超高?？沙惺艿念A(yù)算范圍。
其次是繁瑣的運(yùn)維管理。在高校，圖形工作站的管理工作一般是由任課老師或者系主任承擔(dān)，光是給每個教室?guī)资_圖形工作站一臺一臺的進(jìn)行手動殺毒、重裝系統(tǒng)、安裝軟件，就耗費(fèi)了老師們大量的時(shí)間，而這些重復(fù)勞動占據(jù)的是原本屬于教學(xué)和科研的時(shí)間，給老師們?nèi)粘＝萄泄ぷ鲙砹司薮蟮膲毫Α?/p>
同時(shí)，由于老師們并不是專業(yè)的IT人員，當(dāng)圖形工作站出現(xiàn)系統(tǒng)問題或宕機(jī)時(shí)束手無策，只能等待廠商的IT人員到現(xiàn)場來維修。因?yàn)榈却S修需要較長的時(shí)間，總有一部分圖形工作站在教學(xué)時(shí)無法使用，嚴(yán)重影響了教學(xué)進(jìn)度。
最后是不靈活的資源使用。目前高校教學(xué)的現(xiàn)狀是，如果學(xué)生想完成一個高質(zhì)量的后期制作作品，就只能在多媒體教室開門的時(shí)間段內(nèi)使用圖形工作站，而一臺圖形工作站被一人占用，其他人必須等待用完之后再繼續(xù)使用。換句話說，昂貴的圖形工作站設(shè)備，閑時(shí)完全空置，忙時(shí)不夠使用，資源完全無法靈活分配和使用。
在這種情況下，很多高校開始試點(diǎn)桌面云的建設(shè)，利用云計(jì)算的優(yōu)勢，大幅度降低管理維護(hù)的難度和成本，在教師辦公、輔助教學(xué)等場景中得到了廣泛的認(rèn)可，但是其缺陷在于，沒有辦法滿足重度圖形渲染的場景。對于動畫、環(huán)藝、視覺傳達(dá)等專業(yè)而言，桌面云的性能跟不上導(dǎo)致畫面卡頓、耗時(shí)長、軟件崩潰、數(shù)據(jù)丟失等問題，是無法支撐大規(guī)模的后期制作和渲染需求的。
那么是否存在一種信息化解決方案，能夠兼具圖形工作站和桌面云的優(yōu)勢，滿足重度圖形渲染的教學(xué)場景呢？
GPU云：信息化教育裝備的升級
答案是肯定的。如今，一種全新的教學(xué)信息化技術(shù)已經(jīng)誕生，南開大學(xué)、集美大學(xué)、長春建筑學(xué)院等高校紛紛開始采用GPU云，對圖形工作站等傳統(tǒng)教育設(shè)備進(jìn)行升級，以領(lǐng)先的信息化教學(xué)手段走在了全國人才培養(yǎng)的前列。
GPU云是國內(nèi)超融合企業(yè)ZETTAKIT澤塔云獨(dú)有的一款GPU虛擬化解決方案，它將傳統(tǒng)的“圖形工作站 集中存儲”IT架構(gòu)升級為“超融合 GPU云”的云計(jì)算架構(gòu)，既展現(xiàn)了云計(jì)算的諸多優(yōu)勢，又能夠提供和本地圖形工作站一致的計(jì)算能力，因此被譽(yù)為“云端的圖形工作站”。
由于GPU云為純軟件部署，與昂貴的本地圖形工作站相比，具備非常高的性價(jià)比，因而備受用戶推崇。自2016年推出以來，澤塔云超融合GPU云已經(jīng)在教育、測繪、石油、BIM、制造等行業(yè)獲得數(shù)量眾多的標(biāo)桿案例。
大家可能會好奇，GPU云使用起來是什么感受，在日常教學(xué)中可以起到哪些作用？此次我們就走訪集美大學(xué)，詳解其中的奧秘。
實(shí)訓(xùn)室管理老師：“再也不需要做這些重復(fù)動作，點(diǎn)點(diǎn)鼠標(biāo)就可以”
集美大學(xué)美術(shù)學(xué)院擁有6間實(shí)訓(xùn)室，原先每間教室使用30-40臺圖形工作站。為了管理這200多臺設(shè)備，實(shí)訓(xùn)室的管理老師需要一臺臺地手動安裝各種軟件、查殺病毒、修復(fù)系統(tǒng)，每天疲于奔命。
自從部署澤塔云GPU云平臺后，實(shí)訓(xùn)室的管理老師就不再需要做這些重復(fù)動作，只花了1-2天學(xué)習(xí)基本操作，就掌握了通過統(tǒng)一云平臺對多臺設(shè)備完成基本維護(hù)和軟件安裝的方法，避免了低效率的重復(fù)勞動。
管理老師表示：“之前其實(shí)裝軟件都不是很熟悉，現(xiàn)在點(diǎn)點(diǎn)鼠標(biāo)就可以恢復(fù)系統(tǒng)，一次性裝好軟件，管理起來太方便了?！?/p>
同時(shí)，由于云平臺的操作系統(tǒng)和硬件是完全解耦的，任課老師們還可以根據(jù)教學(xué)需求配置系統(tǒng)和軟件，快速部署教學(xué)環(huán)境，同時(shí)也降低了日常運(yùn)維的難度。
任課老師：“教室沒有雜音了，上課掉根針都聽得見”
由于GPU云平臺將分散在多個教室的硬件設(shè)備，集中部署在數(shù)據(jù)中心進(jìn)行統(tǒng)一管理，通過資源的虛擬化，在教室內(nèi)只需要配備顯示器和鼠標(biāo)等少量設(shè)備，就可以享受和本地圖形工作站一致的體驗(yàn)，在降低了硬件損壞可能性的同時(shí)，也讓教室變得更加綠色，不再被多臺圖形工作站轟鳴的噪音覆蓋。
任課老師表示，在使用了GPU云平臺之后，“教室沒有雜音了，上課連掉根針都聽得見”。
美院學(xué)生：“如絲一般流暢的體驗(yàn)”
有了GPU云的支撐，老師們可以使用比以前更大的模型來授課，直接使用GPU云資源對大型原始素材進(jìn)行加工，在重度圖像渲染使用場景下，也能獲得和本地圖形工作站一致的使用體驗(yàn)。
在經(jīng)過嚴(yán)格測試和實(shí)際使用后，任課老師表示，GPU云的性能完全滿足教學(xué)要求，甚至超出了原先的預(yù)期，在多人同時(shí)使用渲染軟件的高并發(fā)狀況下，體驗(yàn)也很流暢。
例如，以前在本地圖形工作站上用Maya軟件做一個三維人臉，光打開軟件就需要3-5分鐘，現(xiàn)在全班所有人使用GPU云同時(shí)打開軟件，也不會超過90s。
學(xué)生們第一次體驗(yàn)GPU云時(shí)，紛紛表示很吃驚，“世上還有如此先進(jìn)的東西，用起來如絲一般流暢！”
課題組老師：“我們也有自己的渲染農(nóng)場了！”
在提升資源利用率方面，GPU云可以靈活分配資源，讓高價(jià)值的設(shè)備不再閑置。例如，上課時(shí)，GPU云是云端的圖形工作站；下課后和寒暑假，GPU云就變身渲染農(nóng)場，集中資源處理大規(guī)模渲染項(xiàng)目。對于肩負(fù)課題項(xiàng)目的老師們來說，擁有自己的渲染農(nóng)場是一件非常幸福的事情。
對于要做圖形渲染作業(yè)和畢業(yè)設(shè)計(jì)的學(xué)生來說，不再需要在多媒體教室內(nèi)排隊(duì)使用圖形工作站，在宿舍通過網(wǎng)絡(luò)賬號就可以使用高性能的GPU云，完全擺脫了時(shí)空的限制。當(dāng)出現(xiàn)較大負(fù)載時(shí)，GPU云能自動調(diào)配空閑資源，滿足大量用戶高并發(fā)的使用需求。
總體而言，GPU云便于老師們統(tǒng)一管理資源，降低維護(hù)難度，提升維護(hù)效率。同時(shí)，在保持和本地圖形工作站一致體驗(yàn)的基礎(chǔ)上，師生們可以隨時(shí)隨地靈活使用資源，在云端圖形工作站和渲染農(nóng)場等不同場景切換，可以說是新一代的信息化教育裝備。
對于高校而言，信息化技術(shù)已不再是外在輔助手段，而是賦予教育信息化發(fā)展的內(nèi)生動力。不僅是集美大學(xué)的GPU云應(yīng)用實(shí)踐，越來越多的高校也開啟了信息化教育裝備的升級，例如：南開大學(xué)文學(xué)國家級實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心與澤塔云聯(lián)合成立了zVision GPU云實(shí)驗(yàn)室，走出了自己的實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革之路。
在這樣的趨勢下，我們有理由相信，當(dāng)中國高校集體進(jìn)入GPU云時(shí)代，用技術(shù)創(chuàng)新升級現(xiàn)代化教學(xué)，為中國培養(yǎng)更多的專業(yè)人才，未來再造《流浪地球》將不是一個遙不可及的夢想。
