概念
在虛拟實驗室中，學生既可以在虛拟實驗台上動手操作，又可自主設計實驗，有利于培養的操作能力、分析診斷能力、設計能力和創新意識。在虛拟實驗室中，學生更易獲得相關的知識，科學的指導和敏捷的反饋。虛拟實驗室是未來實驗室建設的發展方向。
虛拟現實實驗室是 虛拟現實技術應用研究的重要載體。
随着 虛拟實驗技術的成熟，人們開始認識到虛拟實驗室在教育領域的應用價值，它除了可以輔助高校的科研工作,在實驗教學方面也具有如利用率高,易維護等諸多優點.近年來,國内的許多高校都根據自身科研和教學的需求建立了一些虛拟實驗室。
創建過程
虛拟實驗室的開發分為模型建立、制作交互文檔、網絡發布三個階段。文章以目前國内市場占有率最高的 虛拟現實軟件 VRP為例，進行系統講解。
虛拟實驗室的開發分為模型建立、制作交互文檔、網絡發布三個階段。
數字模型
基于 3Dmax建模需注意以下三點：第一，要有相對準确的模型數據，保證産品模型的尺寸比例協調和模型外觀在視覺上的真實性。第二，對于複雜對象要考慮三維模型的層次結構，分别建模，最後把所有的模型組合。第三，使用盡量少的面數，删除冗餘的幾何元素，合并同類模型，降低整個模型的複雜度以優化模型、提高反應速度。建好模型之後，根據虛拟實驗室動作制作模型動畫。
建好模型後，進行材質編輯和設置場景燈光。材質編輯與模型優化同樣重要，因為材質的使用需要與烘焙操作結合，不同類型的材質采取不同的烘焙方式。LightingMap烘焙方式隻支持3DSMAX默認的Standard材質，Completemap烘焙方式支持Max大部分材質（例如符合材質、多為材質等），如果Diffuse（漫反射）通道上沒有添加紋理貼圖，隻能選擇Completemap烘焙方式。此外，材質貼圖隻支持jpg，bmp，dds圖片格式；燈光按照3DSMAX的标準設置。
烘焙模型，烘焙就是把MAX中的物體的光影以貼圖的形式帶到VRP中，以求真實感。模型烘焙需要注意三個問題：第一，選擇恰當的烘焙模式，Completemap光感好，但烘焙效果模糊，所以小部件物體和産品推薦使用Completemap；Lightmap貼圖清晰但光感弱。第二，根據模型大小及其材質進行恰當的烘焙參數設置，大模型采用大貼圖尺寸，小模型采用小貼圖尺寸，很小的模型和金屬、玻璃材質不必烘焙。第三，根據模型烘焙類型和貼圖尺寸，把模型進行分類并放在一個圖層中，便于管理、修改。
最後，利用VRP-for-Max插件導出場景。導出場景之前要檢查重名模型并進行修改，然後選擇導出類型（靜态模型、剛體動畫、柔體動畫、相機），直接導出 VRP格式的文件。
交互文檔
VRP的設置對象主要包括動作、事件和場景三類要素。動作包括物體移動、旋轉、平動、縮放、視角切換，現實（隐藏）物體、交互控制、粒子特效等；事件包括場景開始事件、鼠标和鍵盤時間、計時器和用于特定情況下由其他事件激發自定義事件（例如單機按鈕啟動機器）等；場景包括文件中後期加入的界面、材質、聲音等交互現象。VRP交互設計就是在腳本編輯器中建立事件、動作和場景的相互關系，用戶觸發某個事件或某個事件自動發生時，相應的場景做出相應的動作。
網絡發布
在VRP中完成交互設置後，将VRP對象導出為支持網絡發布的 vrpie格式。學生可通過網絡或本地機用IE或Netscape浏覽器使用虛拟實驗室，随時随地地做實驗、分解實驗步驟，也可通過旋轉或移動對象查看其細節結構及屬性、組裝和拆卸對象等。虛拟實驗室技術既能減少實驗室建設的投入成本，又可應用在遠程教學網站上，以更好地實現金屬焊接實踐教學。
實驗室反映時代的特征，時代的發展又推動實驗室的發展。數字時代的到來使實驗室走形虛拟化，帶來前所未有的發展空間，促使其發生全方位的變化，呈現出許多新特點和新優勢——提升了設計理念、拓展了服務對象、擴大了設計空間、簡化了設計流程、縮短了設計周期、降低了設計成本。虛拟實驗室的開發具有衆多優勢，作為走在時代最前沿的教育工作者，應積極地把虛拟化技術運用到實驗室開發中，把握時代脈搏，發揮虛拟實驗室在新時代教學和科研中的巨大作用。
主要特點
1、 系統内容豐富，包含實驗室常見儀器設備，手術器械、實驗常用藥品及實驗動物圖文并茂地介紹，起到輔助教師教學的效果
2、 仿真大約20多個機能學實驗，使用虛拟仿真技術模拟動物實驗的整個操作步驟，包括：動物的麻醉，手術及信号的記錄
3、 每個實驗的操作仿真，充分應用多媒體豐富直觀的表達形式，将仿真動畫，實驗錄像以及操作說明有機結合起來，既表達整體，也表達細節，便于學生對實驗操作的充分理解和掌握
4、 實驗結果的模拟，對于機體在各種不同實驗條件下産生的各種波形進行實時仿真，對于一些學生平時難于完成的實驗起到示範的作用
5、 學生實驗技能考核，通過内置的考試系統，對學生進行實驗掌握情況的考核
6、 藥物考核可以通過對未知藥物對動物機體造成的反應讓學生對藥物進行識别，對于已知藥物則可進行用量考核，比如不同麻醉藥品的劑量考核
7、 進行各種藥理學參數的計算，比如PA2，LD50，半衰期等，使學生在進行藥理學實驗的同時理解各種藥理學參數的意義及計算方法，幫助學生建立科研的思維能力
8、 系統具有開發性，用戶可以将自己的實驗圖片，實驗錄像，實驗原理和操作的文字加入到系統中，從而擴充系統的适用性。
技術指标
1、系統采樣網絡結構，分為客戶端和服務器端軟件，服務器上存放仿真實驗素材，便于教師管理與日後的内容添加，系統升級，維護等。
2、系統包含基礎知識庫，實驗準備室，動物房（不少于8種動物的介紹的詳細介紹），生理實驗仿真，藥理實驗仿真，病理生理實驗仿真，機能實驗網絡考試等。
3、不低于30種常見和最新的生理、藥理儀器設備原理、适用範圍、操作介紹，基本的儀器包括生物機能實驗系統、Langendorff心髒灌流系統、血管環張力系統，足趾容積儀、熱刺痛儀等常用儀器的介紹
4、包含對各種手術器械（不少于25種手術器械的介紹）、實驗常用藥品的用途及配置的介紹，包含手術器械的三維動畫
5、具有各種生物機能實驗操作技能介紹
6、包含不低于45個各種機能學實驗的全面介紹，針對于每個仿真試驗，按需要包含有簡介、原理、實驗操作錄像，操作過程仿真以及波型模拟等幾個部分内容，包含以下仿真實驗：
6.1生理學：
刺激強度與反應的關系、刺激頻率與反應的關系、神經幹動作電位的引導、神經幹傳導速度的測定、神經幹不應期的測定、兔大腦皮層誘發電位、離體心肌細胞動作電位、兔減壓神經放電、期前收縮與代償間歇、心電圖的描記、兔動脈血壓調節、離體蛙心灌流、呼吸運動調節、影響尿生成的因素、ABO血型鑒定、離體腸肌運動等
6.2藥理學：
藥物對動物學習記憶的影響（避暗法）、藥物的鎮靜作用實驗、藥物的抗焦慮作用實驗、藥物的抗抑郁作用實驗、藥物的鎮痛作用實驗（熱闆法、光熱刺痛法）、地塞米松對實驗大鼠足趾腫脹的影響、抗疲勞實驗（轉棒法、跑步機測試法）、藥物的抗高血壓實驗、Langendorff心髒灌流實驗、離體大鼠主動脈環實驗、藥物的急性毒性實驗
6.3病生學：
急性高鉀血症、急性左/右心衰竭、急性失血性休克及微循環變化等實驗項目
6.4其他：
綜合性實驗：主要包括尼克刹米對抗度冷丁抑制呼吸作用、磺胺半衰期測定等實驗項目。
人體實驗：主要包括人體指脈信号的測定、人體全導聯心電信号的測量等實驗項目。
包含至少六個藥代動力學實驗
7、具有無紙化的 網絡考試功能：可以考查學生實驗技能等基礎知識進行答卷式考核，自動評分。
建設建議
1、用“平民化”的技術實現教學型虛拟實驗室的建設和應用
2、更新實驗教學觀念,重新認識虛拟實驗室
3、切合實際，合理選擇開發技術
建立一個完整的 虛拟現實系統是成功進行虛拟現實應用的關鍵，而要建立一個完整的虛拟現實系統，首先要做的工作是選擇實可行的虛拟現實系統解決方案。
. 多感知性
所謂多感知性就是說除了一般計算機所具有的視覺感知外，還有聽覺感知、力覺感知、觸覺感知、運動感知、甚至包括味覺感知、嗅覺感知等。理想的虛拟現實就是應該具有人所具有的感知功能。
2．沉浸感
又稱臨場感，它是指用戶感到作為主角存在于模拟環境中的真實程度。理想的模拟環境應該達到使用戶難以分辨真假的程度。
3. 交互性
交互性是指用戶對模拟環境内物體的可操作程度和從環境得到反饋的自然程度（包括實時性）。例如，用戶可以用手去直接抓取環境中的物體，這時手有握着東西的感覺，并可以感覺物體的重量，視場中的物體也随着手的移動而移動。
4．真實性
是指虛拟環境中物體依據物理定律動作的程度。例如，當受到力的推動時，物體會向力的方向移動、或翻倒、或從桌面落到地面等。
構建屬于自己的虛拟實驗室
對所有運行vSphere環境的管理員來說，擁有一個虛拟實驗室用于補丁及配置變更測試幾乎是必需的。正如我們已經了解的，在生産環境中進行未經測試的調整可能會導緻錯誤，造成數據丢失就杯具了。
虛拟實驗室使用嵌入式虛拟化
如果你了解基本原理并且不介意在硬件上投資，那麼構建你自己的虛拟實驗室很簡單，可以考慮将投資建立虛拟實驗室作為個人投資。
虛拟實驗室勝過物理集群，因為你可以增加僞造的主機、CPU、網絡、集群以及負載均衡，僅受服務器物理資源數量的限制。需要注意的一個重要的方面是當增加需要與虛拟實驗室網絡外部進行連接的網絡時，需要将交換機設置為允許混雜模式，否則流量無法正确地通過網絡。
在設計虛拟實驗室時，我不會過多地關注冗餘與可靠性。我更喜歡能夠在嵌套虛拟實驗室環境中做實驗。因此我選擇了配置相當好、價格相對便宜的虛拟實驗室服務器。
接近生産配置卻是一個測試環境，盡管運行了一些非測試虛拟實驗室，但是針對學習以及試用新産品而設計的。嵌入式虛拟化并非是被VMware所支持的配置。
當前的服務器是配置了32GB内存的HP ProLiant ML310e，我發現用于對大多數VMware産品進行測試已經足夠了。所有的一切都是虛拟出來的，包括存儲。
我選擇了标準的RAID 5，考慮了部分冗餘。同時還包含了一塊SSD硬盤用于支持需要高性能的磁盤。而且該基礎設施發生任何損失都不是世界末日。但要關注磁盤性能，因為磁盤性能往往是瓶頸。
虛拟實驗室處理器特性很關鍵
在匆忙購買新虛拟實驗室服務器前，一定要确保虛拟實驗室具備硬件頁輔助特性。該特性對于嵌入式虛拟化至關重要。如果虛拟實驗室不具備該特性，那麼虛拟實驗室在使用嵌入式虛拟機時性能将會受影響。硬件頁輔助在本質上消除了标準的虛拟化環境中出現的内存頁雙重查找，采用第二級頁面表内存映射替代。首先在Intel ARK頁面進行核實以确保計劃購買的虛拟實驗室服務器具備該特性（AMD擁有自己的技術版本）。
而CPU速度并不是很重要。正如大多數VMware用戶所了解的那樣，内存基本上在CPU遇到瓶頸之前就已經用光了。
虛拟實驗室整合
物理虛拟實驗室服務器運行免費的ESXi标準副本，因為虛拟實驗室服務器擁有一個插槽、四個核心。所有的交換機都是标準的，因此不需要浪費許可或者每隔60天重裝一次。在物理服務器内，我創建了核心“基礎設施”用于啟動集群，這些需求很簡單。
接下來，我創建了一個虛拟的ISCSI服務器，因為共享存儲需要先于虛拟實驗室基礎設施提供，否則虛拟實驗室将是孤立的，因為ISCSI存儲服務器并未啟動。我選擇使用Openfiler因為它免費而且易于使用。再次說明，測試環境與生産環境有很大不同。
我還在虛拟實驗室内創建了一個pfSense路由器。這允許我創建盡可能多的網絡并作為端口組提供給VMware基礎設施，對于虛拟實驗室實驗環境來說這一配置很完美。作為設置的一部分，我創建了一個虛拟實驗室網絡，允許進行網絡隔離并訪問非虛拟實驗室網絡筆記本。更為重要的是可以通過pfSense防火牆實現VPN接入。如果你主要使用的是MacBook Air或者是容量及功率有限的便攜式電腦，那麼VPN接入相當完美。
确保在pfSense以及Openfiler虛拟機實例中安裝了VMware Tools，這對保證性能至關重要。
虛拟實驗室選擇正确的客戶端類型
嵌入安裝VMware Hypervisor很簡單，關鍵是選擇支持虛拟實驗室主機的客戶端類型。在安裝VMware Hypervisor時選擇"Other Linux 2.6 64 bit."不會有任何問題。請記住嵌入式VMware Hypervisor需要的配置較高，我選擇在兩台客戶機之間均分剩餘的28GB的内存。另一個福利是你可以通過更改内存以及CPU的數量以增加或減少主機數量。對于基礎實驗來說，虛拟實驗室兩台主機就夠用了。
虛拟實驗室一旦安裝了第一台虛拟機的ESXi主機，我會配置一個新的靜态IP然後使用Windows客戶端登陸到該ESXi主機。創建一些關鍵的虛拟實驗室基礎設施包括PDC、BDC、活動目錄以及DNS服務器。要創建集群必須具備上述條件，接下來可以遵循正常的集群安裝過程。
虛拟實驗室用于嵌入式ESXi的VMwareTools
我能提供的最後一個技巧就是你可能會發現無法通過第一級的hypervisor控制虛拟實驗室内部機器，因為無法在虛拟實驗室主機中安裝VMware Tools。某些聰明的家夥創建了經過修改的VMware Tools以允許你與主機進行正常交互，不用再硬關機了。雖然并不具備完整的工具集，但你可以對虛拟實驗室内部機器進行控制。
發展前景
教育部已經把虛拟現實技術列為一個新的本科專業。目前，大部分學校是從計算機相關專業來對虛拟現實領域進行人才培養，聚焦于虛拟現實和增強現實的内容制作，包含建模、渲染、交互等方面。但虛拟現實是一門交叉學科，所以我希望該領域人才不僅僅局限于計算機，還應該涉及光學、電子、控制、甚至更寬泛的心理學、生理學、人機工效學等學科領域，培養自身的綜合素質，從而在今後的職業生涯中可以從容應對、處理虛拟現實軟件和硬件研發過程中出現的各種問題和挑戰。
