«Облачные» технологии в образовании

В современном мире характеристики современного аппаратного и программного обеспечения меняются и совершенствуются практически ежедневно, и любое образовательное учреждение вряд ли сможет обновлять свою техническую и программную базу в соответствии с быстро меняющимися вычислительными возможностями современных компьютеров и обеспечивать учебный процесс последними новинками, которые, в свою очередь, предполагают немалые материальные затраты на поддержание соответствующего информационного обслуживания студентов.

Внедрение современных информационных технологий в обучение позволяет достичь запланированных результатов только при условии надежной, безопасной и производительной работы всей IT инфраструктуры. К ней предъявляются все возрастающие требования повышения производительности и надежности при постоянном увеличении объемов обрабатываемой информации. Одновременно ставятся требования по сокращению затрат на поддержку и развитие IT-инфраструктуры и повышению ее адаптивности к меняющимся потребностям образовательных учреждений и компаний в IT-ресурсах.

Наиболее эффективным способом удовлетворения этих требований является развитие информационных технологий для обучения на основе внедрения облачных вычислений (Cloud Computing), которые являются одним из наиболее перспективных инновационных направлений развития сервисных IT.

«Облачные вычисления (англ. Cloud computing) технология распределённой обработки данных, в которой компьютерные ресурсы и мощности предоставляются пользователю как Internet-сервис» [1].

Впервые идея того, что мы сегодня называем облачными вычислениями была озвучена Джозефом Карлом Робнеттом Ликлайдером в 1970 году. В эти годы он был ответственным за создание ARPAN (Advanced Research Projects Agency Network). Его идея заключалась в том, что каждый человек на земле будет подключен к сети, из которой он будет получать не только данные, но и программы. Другой ученый, Джон Маккарти, высказал идею о том, что вычислительные мощности будут предоставляться пользователям как услуга (сервис). На этом развитие облачных технологий было приостановлено до 90-х годов. Следующим шагом стала разработка облачного веб-сервиса компанией Amazon в 2002 году. Данный сервис позволял хранить, информацию и производить вычисления. В 2008 году свои планы в этой области озвучила компания Microsoft. Причем, Microsoft анонсировала не просто сервис, но полноценную облачную операционную систему Windows Azure.

Идеология «облачных вычислений» заключается в переносе организации вычислений и обработки данных в существенной степени с персональных компьютеров на серверы Всемирной Сети. Концепция Cloud Computing основана на уверенности в том, что сеть Internet в состоянии удовлетворить потребности пользователей в генерировании и обработке данных в широких диапазонах их запросов. Понятие облачные технологии произошло от того, что облачные технологии основаны на Internet-сети, а Internet часто на схемах обозначался облаком, отсюда и название технологий. Облачные технологии предлагают учебным заведениям новые возможности для предоставления динамичных и актуальных, основанных на Internetтехнологиях приложений для электронного образования. Облачные технологии обеспечивают высокий уровень обслуживания потребителей и соответствие электронного курса политике учебного заведения и государственным учебным стандартам.

Выделяют следующие типы облаков. Частное облако — инфраструктура, предназначенная для использования одной организацией, включающей несколько потребителей (например, подразделений одной организации). Частное облако может находиться в собственности, управлении и эксплуатации как самой организации, так и третьей стороны (или какой-либо их комбинации), и она может физически существовать как внутри так и вне юрисдикции владельца.

Публичное облако (англ. Public cloud) — инфраструктура, предназначенная для свободного использования широкой публикой. Публичное облако может находиться в собственности, управлении и эксплуатации коммерческих, научных и правительственных организаций (или какойлибо их комбинации). Публичное облако физически существует в юрисдикции владельца — поставщика услуг.

Гибридное облако (англ. Hybrid cloud) — это комбинация из двух или более различных облачных инфраструктур (частных, публичных), остающихся уникальными объектами, но связанных между собой стандартизованными или частными технологиями передачи данных и приложений (например, кратковременное использование ресурсов публичных облаков для балансировки нагрузки между облаками).

Общественное облако (англ. Community cloud) — вид инфраструктуры, предназначенный для использования конкретным сообществом потребителей из организаций, имеющих общие задачи. Общественное облако может находиться в кооперативной (совместной) собственности, управлении и эксплуатации одной или более из организаций сообщества или третьей стороны (или какой-либо их комбинации), и она может физически существовать как внутри так и вне юрисдикции владельца

На практике границы между всеми этими типами вычислений размыты.

Пользователь имеет доступ к своей информации, которая постоянно хранится на Web-серверах, только как клиент во время Internet-сеансов, с размещением этой информации (и результатов ее обработки) на персональных компьютерах, ноутбуках, нетбуках, смартфонах и т.п. К настоящему времени можно выделить несколько основных технологий (моделей) этого направления: инфраструктура как услуга (Infrastructure as a Service, IaaS); платформа как услуга (Platform as a Service, PaaS); данные как услуга (Data as a Service, DaaS); программное обеспечение как услуга (Softwareas a Service, SaaS); рабочее место как услуга (Workplace as a Service, WaaS); всё как услуга (All as a Service, AaaS).

В рамках моделей IaaS, PaaS, DaaS, SaaS и WaaS заказчики платят не за владение программным продуктом как таковым, а за его аренду (модель AaaS). Заказчик несет только сравнительно небольшие периодические затраты в виде абонентской платы, с возможностью ее прекращения или приостановления по истечении надобности в программном продукте и ее возобновления при необходимости (рис. 1).

Рис. 1. Архитектура облачных вычислений

Инфраструктура как сервис (IaaS). Инфраструктура в аренду. Пользователю предоставляется «чистый» экземпляр виртуального сервера с уникальным IPадресом или набором адресов и часть системы хранения данных. Для управления параметрами, запуском, остановкой этого экземпляра провайдер предоставляет пользователю программный интерфейс (API).

Платформа как сервис (PaaS). PaaS можно представить как готовую к работе виртуальную платформу, состоящую из одного или нескольких виртуальных серверов с установленными операционными системами и специализированными приложениями. Большинство облачных провайдеров предлагают пользователю выбор из массы готовых к использованию облачных сред.

Программное обеспечение как сервис (SaaS). Концепция SaaS предоставляет возможность пользоваться программным обеспечением как услугой и делать это удаленно через Интернет. Данный подход позволяет не покупать программный продукт, а просто временно воспользоваться им при возникновении потребности.

Компаниям, планирующим использовать облачные вычисления, Крис Рихтер, ведущий мировой специалист в области компьютерной безопасности, предлагает 6 шагов по переходу к новой инфраструктуре: оценить используемые приложения; классифицировать; определить наиболее подходящий тип облачных вычислений, а именно выбрать IaaS, PaaS или SaaS; узнать архитектуру платформы; узнать технологии контроля; узнать уровень конфиденциальности [2].

Облачные технологии развиваются стремительно и охватывают все больше и больше сфер деятельности. Как и у любой технологии, облачные технологии имеют как свои достоинства, так и недостатки.

Преимущества облачных вычислений:

  1. Пользователь оплачивает услугу только тогда, когда она ему необходима, а самое главное, он платит только за то, что использует;
  2. Облачные технологии позволяют экономить на приобретении, поддержке, модернизации ПО и оборудования;
  3. Масштабируемость, отказоустойчивость и безопасность ― автоматическое выделение и освобождение необходимых ресурсов в зависимости от потребностей приложения. Техническое обслуживание, обновление ПО производит провайдер услуг;
  4. Удаленный доступ к данным в облаке ― работать можно из любой точки на планете, где есть доступ в сеть Интернет.

Недостатки облачных вычислений:

  1. Пользователь не являетесь владельцем и не имеет доступа к внутренней облачной инфраструктуре. Сохранность пользовательских данных сильно зависит от компании провайдера;
  2. Недостаток, актуальный для казахстанских пользователей: для получения качественных услуг пользователю необходимо иметь надежный и быстрый доступ в сеть Internet;
  3. Не все данные можно доверить провайдеру в сети Internet не только для хранения, но даже для обработки;
  4. Не каждое приложение позволяет сохранить, например, на flash-носитель промежуточные этапы обработки информации, а также конечный результат работы, а ведь онлайновые результаты удобны не всегда;
  5. Есть риск, что провайдер online сервисов однажды не сделает резервную копию данных, и они будут утеряны в результате крушения сервера;
  6. Доверяя свои данные online сервису, теряется над ними контроль, и пользователь ограничивает свою свободу (пользователь будет не в состоянии изменить какую-то часть своей информации, она будет храниться в условиях, не подвластных ему).

Облачные технологии предоставляют возможность хранить все ваши данные, производить основную вычислительную работу, с вами всегда будут все ваши данные, программы и настройки, достаточно Internet подключения. Облачные технологии обладают огромным рядом преимуществ: не требуются мощные компьютеры, что снижает цену на ПК, увеличение мощности вашего ПК за счёт серверов, меньше затрат на приобретаемое программное обеспечение (программы в облаках), не требуются постоянные обновления, так как всё находится в облаке, отсутствие пиратства, неограниченный объем хранимых данных, доступность с различных устройств и с различных мест, устойчивость данных к потере, выполнение многих видов учебной работы, контроля и оценки online; экономия средств на оплату технических специалистов; экономия дискового пространства; открытость образовательной среды. Применение облачные вычисления в науке и образовании предоставляют ряд возможностей [3]:

  1. возможность создания web ориентированных лабораторий (хабов) в конкретных предметных областях;
  2. принципиально новые возможности для исследователей по организации доступа, разработке и распространению прикладных моделей;
  3. принципиально новые возможности по передаче знаний: лекции, семинары (практические занятия), лабораторные работы и др.

Как пример использования облачных технологий в образовании, можно назвать электронные дневники и журналы, кабинеты для учеников и преподавателей, интерактивная приемная и другое. Это и тематические форумы, где ученики могут осуществлять обмен информацией. Это и поиск информации, где ученики могут решать определенные учебные задачи даже в отсутствии педагога или под его руководством. Для этого можно использовать:

  • компьютерные программы;
  • электронные учебники;
  • тренажеры;
  • диагностические, тестовые и обучающие системы;
  • прикладные и инструментальные программные средства;
  • лабораторные комплексы;
  • системы на базе мультимедиатехнологии;
  • телекоммуникационные системы (например, электронную почту, телеконференции;
  • электронные библиотеки и другое.

Существует множество публичных облачных сервисов, позволяющих работать с офисными приложениями, но большинство из них являются платными для организаций, решивших их использовать для совместной работы своих сотрудников. Облачный офисный сервис от Microsoft называется Office 365, также данная корпорация предлагает Windows Azure. Их основным конкурентом является сервис Документы Google.

Microsoft Office 365 для образовательных учреждений позволяет пользоваться всеми возможностями «облачных» служб, помогая экономить время и деньги, а также повышает работоспособность учащихся и сотрудников. Базовый функционал, включающий в себя облачные версии Exchange Online, Share Point Online и Office Web Apps, а также LyncOnline с возможностью видеоконференций будет предоставляться бесплатно. Office 365 прост в использовании и администрировании, обладает устойчивой системой безопасности и уровнем надежности, характерным для ведущего мирового поставщика услуг.

C помощью предложения Windows Azurein education преподаватели получают возможность включить в свой учебный процесс одну из наиболее инновационных и быстро развивающихся технологий, как в теоретическую, так и в его практическую часть. В основе работы Windows Azure лежит запуск виртуальной машины для каждого экземпляра приложения. Разработчик определяет необходимый объем для хранения данных и требуемые вычислительные мощности (количество виртуальных машин), после чего платформа предоставляет соответствующие ресурсы.

Облачный сервис от Google называется Диск Google. Он включает в себя возможности создания документов (Документы Google) и облачного хранения данных (электронная почта Gmail, автопереводчик Google Translate, картографический сервис GoogleMaps, мессенджер Google Talk). Диск Google позволяет хранить файлы в сети Internet и на жестком диске, а также получать к ним доступ, откуда угодно, даже в дороге. Изменения, внесенные в файл в сети Internet, на компьютере или мобильном телефоне, отражаются на всех устройствах, на которых установлен Диск Google (рис. 2).

Рис. 2. Приложения Google

Из вышеизложенного следует, что облачные вычисления имеют широкие перспективы применения в сфере образования, научных исследованиях и прикладных разработках, а также для дистанционного обучения специалистов, аспирантов и студентов.

Облачные технологии – это не только будущее, во многом это уже и настоящее.

Таким образом, в период перехода на новые образовательные стандарты облачные технологии помогают формированиюновой информационной культуры учителя и ученика, и дают уникальную возможность соединить проектную методику и информационно коммуникационные технологии.

Использование облачных технологий в учебном процессе позволяет сделать образовательное пространство открытым.

 

ЛИТЕРАТУРА

  1. http: // ru.wikipedia.org статья «Облачные вычисления».
  2. Рихтер К. Chris Richter on Cloud Computing Security and Compliance. –blog. savvis. net.
  3. Склейтер Н. Облачные вычисления в образовании: Аналитическая записка/ Пер. с англ. Институт ЮНЕСКО по информационным технологиям в образовании. – М., 2010.
  4. Булусов А. ИТ-руководители пока избегают «облачных» технологий. C News (2010 год). http://www.cnews.ru
  5. Облачные сервисы: взгляд из России / под ред. Е. Гребнева. – М.: Cnews, 2011
  6. Клементьев И.П., Устинов В.А. Введение в облачные вычисления. – УГУ, 2009.
  7. http://www.bureausolomatina.ru, статья
  8. «Будущее облачных технологий: европейский взгляд».
Год: 2013
Категория: Информатика