数字之门 —- 云上实验室

“数字之门”是一款基于云计算的在线“云上实验室”,为科研人员搭建云上工作环境，加速推广面向未来的学习工作新方式,高效安全解决计算及信息处理作业任务。“数字之门”以在线、便捷、一站式为特点，目前设置文档、数据、软件和集群四个功能区，涵盖云文档、服务器、软件、数据存储和分析工具等核心技术支持，可满足“云上实验室”的在线文档写作、在线计算、在线教学（育）等常规场景需求。平台依靠强大的公有云作为基础设施，保证了用户数据安全性和计算资源可用性，帮助用户摆脱数值实验室和机房建设维护管理等繁杂事项，专注于研究内容本身。同时，基于文档和数据的公开与共享功能，数字之门也是同业者交流、学习和协作的理想社区，特别是对于数值软件应用和软件开发者的来说是一个极方便的平台。

下面是“数字之门”一个概览和示例。更详细的功能解说请静待更多的帖子或网站上查询相关说明文档。
“数字之门”的网址是, www.xyzgate.com

登陆首页之后你会发现，中间有一个搜索功能，这里可以搜索用户公开的科研笔记、文档、报告等内容，搜索之下是展示出的最近更新。用户可以输入一个想要的关键词试一试。

这些文档中除了文字和图片外，还有“公式”、“流程图”、酷炫的“3D模型”、互动的“图表”等一般文档中不支持的内容。至于这些内容是怎么编辑发表、数据是怎么产生的，就不在这里细说，用户可注册一个账号，登陆后不难探索一下。

一、文档

数字之门采用Markdown语言，支持在线文档写作，可随时随地方便地用于科研笔记、PPT展示、小组共享交流和文档合写等。

网站登陆后右侧会出现菜单选项，点击“文档”如下图，可以进入文档首页。

• 首先需要新建一个“文库”，一个“文库”可以理解为我们的一个磁盘，内部可以新建文件和文件夹，不同的是“文库”内只能新建文章、可视化模型VISM文件和Chart文件，并不能上传文件（之后会在数据部分介绍，怎么上传自己的数据）。
• “文库”可以设置共享编辑的好友，在共享中输入好友的账号，这个“文库”就出现在了好友的文档中，多个好友也是可以的，只需要用空格分离开。

编辑文档

文档编辑器是一个支持文本标记语言MarkDown语法的实时编译软件，可以通过MarkDown语法在左侧输入“标题”、“表格”、“代码”、“图片上传”等，鉴于MarkDown语法已经在科技圈广泛普及，这里就不详细介绍，只介绍几个特殊的功能：

• 公式，xyzgate使用的是出自大名鼎鼎的“可汗学院”出版级公式编译系统Katex（可视为tex风格的一种，与tex，latex等有高度的语法类似性和通用性），支持整段公式和行内插入公式，为专业数学、物理领域写作提供极大的便利，语法可以参看https://khan.github.io/KaTeX/function-support.html 。
  

另外xyzgate也开发了用于支持本网站Markdown语言与Katex结合的编译技术和风格。

• 代码高亮，xyzgate支持几十种语言常见格式的格式化和高亮显示代码块，为程序思路整体，记录和分享提供有力支持。
  
• 流程图、时序图，xyzgate支持文本化流程图自动生成，不用依赖第三方软件，原生完成，程序开发必备。
  
• 3D模型VISM，重点来了，xyzgate作为科学计算服务，模型展示是必备功能，菜单中的VISM按钮，可以将VISM数据导入到文档中，动态3D交互式显示，酷炫无比,代码如下
  !vism 5a336cda4f022e515231ecc4
  
• 图表Chart，和3D模型一样，图表工具怎么能少，点击图标按钮会自动导入chart文件，支持超过几十种图标方式，代码如下
  !chart 59edd4284f022e7edcd0bca0
  
• 另外，文本中也可通过引用网址链接插入互联网上的图片、视频等资料。
• PPT制作。由于PPT的特殊用途和广泛需求，这里专门提一下PPT制作的事。PPT也是本站文档中一类，从格式上讲，在上面介绍的文档中稍加修改就能变身成为一个PPT，就是在每个希望的翻页之前加一个写有的行就行了,然后打开文档时以PPT播放的形式显示就有了PPT的展示风格。

上面两个VISM 和 Char 后面都有一串代码，它们是每个模型和图表的唯一识别号。接下来分别介绍VISM和Chart。

生物分子可视化： VISM

本站目前提供了生物分子与小分子的在线可视化工具VISM，可具有类似于线下软件Pymol和VMD等常用分子可视化的效果图，同时支持部分网格可视化功能。同样，新建一个VISM文件，然后打开文件进入VISM编辑器，你会看到网址栏中出现id=，这就是这个文件的唯一识别码了，想引用这个模型场景就把它复制粘贴过去就OK了。下面我们来看看VISM有哪些功能：

• 分子数据导入，点击import可以上传模型数据，VISM支持显示分子的格式包括，mmCIF, PDB, PQR, GRO, SDF, MOL2, MMTF，
• 数值数据导入，其中面数据包括，OFF、afmpb.dat；体数据包括，MRC/MAP/CCP4, DX/DXBIN, CUBE, BRIX/DSN6, XPLOR/CNS
• 多种分子形式表现，包括cartoon、spherefill、surface、ball&stick、line等多种展示
• 数值分析工具，切片、等值面等。

强大的在线3D交互工具，需要真正体验一下才会知道。

Chart

可视化数据chart文件和VISM一样，新建Chart之后，可以看到Chart编辑器

Chart支持折线图、柱状图、饼状图、散点图、空间曲线图、和三维图等，支持数据的导入和手动输入。并且生成的图表是交互式的，可以被文档引用。

好了，文档功能就体验到这里，我相信丰富的功能一定会吸引你的使用，文档属性中有一个“公开”，被公开的文档会被xyzgate搜索收录，同时推荐给其他人。
至此，还有个疑问就是刚才文档中上传的图片和ViSm、chart上传的数据去哪里了呢？

二、数据

数据功能区用于保存、使用和分享用户的数据，这些数据指的是用户不可编辑的资料部分，比如可以是图片、视频、不同格式的各类计算输入输出数据等，这数据可以被引用、使用分析、导入、导出等。

回到首页菜单，“文档”之后第二个菜单是“数据”。如下图，

这里可以看到，刚才上传的图片和模型数据都在这里保存着，这里的“数据”是一个个人使用的数据仓库，可以看到它是由一条一条的数据组成，每个数据可以下载和删除。

• 数据上传，用户可以提前上传好常用的数据，直接点击就行
• 数据引用，这里的数据会自动出现在相应的引用位置，比如，文档中点击云图库时，数据中的图片类数据就会自动被引用，VSIM中import模型时，这里的模型数据会被识别，总的来说“数据”是一个存档功能，平时可以不用，有需要时可以查询。
• 数据共享，可以看到每条数据都有一个UID码，这个码是这个数据的MD5哈希码，由每个数据唯一确定，如果你希望分享这个数据给别人，就将这个UID复制给他，然后通过拉取数据将数据拉至他的数据目录下，不用担心，你的数据还在，此时你们两个共享一组数据，用户需要谨慎使用数据分享功能，因为UID泄露会造成数据泄露，当然，我们也鼓励用户公开自己的数据码，和广大的数友们分享自己的数据。

因此，一个优点是：数据（包括本站数据库中的图片、视频、3D模型、chart图以及类似的网上资源数据等）在文档写作中被重复引用使用时用的是同一个地址的数据，而不需要像在类似于WORD中的复制粘贴那样占用多份的数据存储空间。

除了上传数据、分享数据，下面介绍的软件运行过程中输出的结果也可以添加到数据区中。

三、软件环境

在线数值实验室，当然不能只有文档功能，文档功能的种种设置，其实都是为了这个重量级的应用准备，那就是软件功能。xyzGate的软件功能，有别于传统的在线软件，提供某项服务，xyzGate提供的软件是一个包括部署好的软件以及软件系统和硬件系统的打包服务，即你使用一个软件时其实在使用一个拥有root权限额独立的Linux系统，这得益于xyzgate全容器化解决方案和虚拟化技术。由于这种方案的成本问题，目前每个用户只允许免费同时执行3个软件系统（如有更高的需求，请看后面的私人集群解决方案）。

点击添加软件，会看到会看到软件库里面支持的软件，点击安装即可。xyzgate目前还处于测试阶段，软件较少，但越来越多的软件和集成环境会陆续加入。
这里可点击软件，去体验实验环境，如图，这是一个IDE集成开发环境

它包含上方左侧的目录栏，上方右侧的文档栏，以及中间的代码编辑栏，下方的命令窗栏等，不用怀疑，你得到的就是一个真真正正的Linux系统，命令行里面可以使用全部的shell命令，你可以在这个运行事先由专家配置好的计算环境，也可以在上面修改代码，做二次开发。

• 目录树，目录树对应的是你的那台机器中/root目录下的文件，这里可以创建文件夹，文件，上传下载数据。
• 代码编辑器，这里可以打开目录树中的文档进行编辑，根据文档的类型，做自适应调整，比如打开一个Python文件，会自动实现语法高亮和代码补全，值得说明的是，这个不需要保存，你的修改一切都是自动的，当输入结束后会看到输入状态和自动保存提示。
• 文档，xyzgate会推荐文库中和这个软件环境相关的文档资料，你可以边使用边查询内容，这样的操作方便极了，当然您也可以隐藏它。
• 命令窗，这是xyzgate最方便使用的一点，依赖于先进的websocket技术，这个命令窗是实时交互的，所有的命令都会及时反馈。
• 复制数据到我的数据库。这就是一节提到的另一个添加数据的方法，右键点击数据，选择copy to storage，成功后去数据查看，它已经到了你的数据库中了，你可以在文档中引用，在VISM中引用刚算出来的数据，显示数据计算，分析，展示，一体化。

关于软件的强大功能和未来添加的环境内容，碍于篇幅将在其它文章中详细介绍。这里肯定会有人又问，我得到了一个Linux系统下的软件环境，那它的硬件性能怎么样？

四、私有集群

在软件中，所有用户的系统都运行在公有免费集群上，由于硬件成本极高，xyzgate不可能提供大量免费的硬件，用户过多时，公有集群的性能下降。免费集群对于学生学习软件使用和简单开发已经足够，但是专家用户使用软件时往往会有计算性能要求，所以满足这类需求，xyzgate在这里设置了全站唯一的付费项目，购买私有集群。

点击集群后点击购买私有集群，会看到我们提供的几种规格，xyzgate采用包月付费的模式，购买集群以后可以使用所有软件功能，并且没有只能用3个软件的限制。私有集群硬件和免费集群是独立的，用户独占使用，不会受到其他用户影响。购买后进入私有集群，

可以看到，下方有私有集群装载的镜像库，点击可以启动无限个软件环境系统。

• 点击镜像安装，同使用软件一样，可以看到上面的软件列表，可以进入使用
• 通过拉取镜像，可以把官方的任何软件环境拉取到私有镜像库。

更多大型资源可以联系我们进行购买部署，比如GPU集群，多节点集群等，在此不一 一列举。

应用场景

• 在线科研笔记和展示：用上面介绍的文档写作功能就能完成，除了在线编辑外，它还具有一些传统PPT没有的特点，比如在线三维可视化图的展示和互动、分享和公开到互联网上等。

• 在线计算：利用上面提到的软件镜像环境或者私有集群，一键完成所需的软硬件部署，并通过文档和数据的编辑、传输与分析处理功能，能够完全线上完成科学工程计算、仿真、大数据分析等任务，实现真正的云计算作业方式。

• 在线教学：上面介绍的在线文档和PPT展示功能一般就可以完成大多教案写作和教学活动。对于有代码编程和计算演示教学内容的，可同时结合本网站的软件环境甚至集群功能，方便满足全部需要，可见xyzgate在这方面更是如鱼得水，彰显独特优势。

结尾的话

至此，xyzgate的功能有了一个概览。可以看到，xyzgate从工作习惯出发，通过硬件，软件环境到数据传输、存储、模型分析、文档引用、资料分享等一站式解决数值模拟领域的办公问题。目前xyzgate正处于内容建设阶段，涉足的领域包括计算生物、化学、半导体等，马上更多的内容和功能将会集中爆发。我们相信，随着xyzgate发展，一定会为科学计算领域内的工作者提供一个理想的工作环境，为学生提供一个入门数值模拟领域的交流学习和培训的社区。数字时代，“计算就是力量”！让我们共同努力，从“数字之门”助力“数字中国”、“智慧中国”的到来，与数字世界共舞！

欢迎走进“数字之门”，一睹芳颜，一用为快！