解决 AI 算法开发和存储难题，华为云 DTSE 助力文华云技术架构升级
本文分享自华为云社区《文华云全面技术架构升级，引领智慧教育新未来》，作者：HuaweiCloudDeveloper。
本文介绍了华为云 DTSE 通过 AI 开发平台 ModelArts 助力四川文华云教育类应用系统改造上云的案例，DTSE 帮助文华云完成了技术架构的全面优化升级，为其在智慧教育领域的数字化和智能化转型提供了强有力的支持。此次技术升级中，通过 ModelArts、OBS 等服务，解决了 AI 开发难度大、存储问题复杂等挑战，不仅提高了系统的性能和可靠性，还显著降低了运维成本和风险。
背景
四川文华云计算有限公司作为北京文华在线教育科技股份有限公司的全资子公司，专注于将新一代信息技术与教育教学进行深度融合。通过利用云计算、大数据、人工智能等先进技术，让学习变得更加生动有趣，使得教育不再局限于固定的教室和时间。同时，新一代信息通信技术不仅增强了师生互动，让教学更加个性化、精准化。
文华云提供的 U-Class 智慧课堂系统，开发语言以 JAVA 为主，业务功能涵盖了课堂管理、课堂教学以及课堂教学数据统计等多个方面，DTSE 团队经过深入了解客户的业务情况，聚焦于客户业务中的痛点与难点，针对客户的实际情况，提出了基于华为云的应用现代化改造方案。这个方案旨在通过华为云的技术支持，优化和提升客户的业务应用，使其更加符合现代业务的需求。
业务痛点
伴随着业务的迅速扩张，资源消耗也将大幅增加。然而，客户现有的业务系统 IT 架构却难以应对未来业务的发展需求。客户特别指出，当前系统面临的主要问题是以下三点：
AI 算法经验不足：客户在 AI 领域的经验尚浅，之前从未涉足过这一领域，对于识别算法也缺乏深入的了解和掌握。由于缺乏相关的经验和技能，客户在面对 AI 相关的挑战时可能会感到力不从心。然而，随着 AI 技术的快速发展和广泛应用，客户也意识到了掌握 AI 技能的重要性，并正在积极寻求提升 AI 能力的方法和途径。
存储负载压力大：客户目前存储了大约 100TB 的教学媒体文件，这些文件需要频繁调用以支撑其日常的业务运作。
网络要求稳定：客户的业务系统中有线上直播课程业务，而线上教育对网络的稳定性有着严格要求，频繁的延迟现象会严重干扰学生的学习进度，进而影响其学习效果。
客户对于这些问题表示出极大的担忧，并期待能够找到有效的解决方案，以确保其业务能够持续、稳定地发展。针对客户的这些需求和痛点，DTSE 团队进行深入的研究和分析，探索可行的解决方案，并与客户紧密合作，共同推动业务系统的现代化改造，为客户的业务发展提供强有力的技术支撑。
DTSE 推动技术架构革新
在 AI 开发的过程中，处理海量的数据常常是必不可少的环节，而数据的准备与标注工作更是占据了整个开发流程中超过一半的时间。此外，从搭建适宜的开发环境、挑选合适的 AI 算法框架，到选定算法、调试代码，再到安装必要的软件或硬件加速驱动库，每一个环节都充满了挑战，这使得 AI 开发的入门变得既缓慢又门槛高。
针对用户对于 AI 的开发问题， DTSE 引入了 ModelArts 平台。根据客户的快速处理需求，摒弃了 RCNN、Fast-RCNN 以及后续的 Faster-RCNN 等两阶段目标检测算法，因为这些算法相对较慢。在 SSD、Retinanet 和 YOLOv3 这三种快速目标检测算法中，又进行了细致的比较。相较于 SSD，YOLOv3 在保持相近的处理速度的同时，其 mAP（平均精度均值）高出约 10 个百分点，这意味着在相同时间内，YOLOv3 能够更准确地识别并定位图像中的目标。在类别判断上，YOLOv3 的精准度也更为出色，这对于需要精确分类的应用场景至关重要。此外，与 Retinanet 相比，YOLOv3 不仅速度几乎快了一倍，而且其 mAP 还略胜一筹。虽然 Retinanet 也是一种性能优秀的目标检测算法，但在速度与准确率的综合考量上，YOLOv3 显然更胜一筹。
综上所述，YOLOv3 在速度和准确率之间达到了一个较为理想的平衡，因此我们最终选择了 YOLOv3 作为我们的目标检测算法，以满足快速处理的需求并确保较高的准确率。同时，我们将原来的特征提取网络 Darknet53 替换为了经典的 Resnet18。Resnet 网络的选用，有效地解决了随着网络层数加深，训练集准确率降低的难题，从而显著提升了整体性能。
针对存储方面，华为云 DTSE 引入了对象存储服务 OBS，以其卓越的性能和无限的扩展能力，成功助力 U-Class 智慧课堂系统应对了海量教学媒体文件的存储挑战。在 OBS 服务中，建立了多个 OBS 桶，并设置不同的存储类别。将热点文件或需要频繁访问的静态文件，存放在标准存储中；不经常访问的，存放在低频访问存储中；长期不访问的数据存放在归档存储或者深度归档存储中。根据不同的应用场景来分别存放 100TB 左右的资源，OBS 不仅为 U-Class 智慧课堂系统解决了存储负载压力，还为其提供了一个稳定、可靠的云存储解决方案。
此外，针对网络问题，传统的点播服务方式往往会导致服务器承受沉重的负载压力，并消耗大量的带宽资源，这在很大程度上无法保证终端用户在访问时获得所需的高速流畅体验。通过将数据存储在 OBS 中，并配置 CDN 进行加速，可以构建一个更为高效且成本优化的业务系统。这一方案不仅有助于降低运营成本，还能显著提升终端用户的使用感受，确保他们能够获得更加流畅、快捷的访问体验。
通过整合华为云 OBS 和 CDN 服务，U-Class 智慧课堂系统不仅成功解决了存储和网络两大关键问题，还为其全球用户提供了更加高效、便捷的在线教育服务。这一解决方案不仅展示了华为云在技术和服务方面的优势，也为其他面临类似挑战的企业提供了宝贵的经验和启示。
华为云作为领先的云服务提供商，拥有强大的技术实力和丰富的行业经验。其 DTSE 团队将为文华云提供全方位的技术支持，帮助其在教育领域实现技术架构的升级和优化。同时，华为云还将利用其丰富的市场资源，为文华云带来更多的合作机会和商业价值。而文华云专注于教育领域，对教育市场的需求和痛点有着深刻的理解。其将与华为云紧密合作，结合自身的技术优势，为教育机构提供个性化的解决方案，满足他们在数字化转型过程中的各种需求。
此次合作将充分发挥双方的优势，实现资源共享和互利共赢。通过共同探索和实践 “互联网 + 教育” 的新模式，双方将为教育市场带来更加智能化、高效化的服务体验，推动教育行业的数字化转型和升级。
未来，华为云将继续携手文华云，以云服务为核心，为智慧教育的发展提供强大的技术支撑。通过云计算、大数据、AI 等先进技术的应用，共同推动在线教育向更高层次、更广范围的发展，为全球教育事业注入新的活力和动力。
