CC BY
85
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ПРИМЕНЕНИЕ ОБЛАЧНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ КАК ИНСТРУМЕНТА ОРГАНИЗАЦИИ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ МЕЖДУ ВЫСШИМИ
УЧЕБНЫМИ ЗАВЕДЕНИЯМИ
1 2
Ермаков А.А. , Букина П.И. Email: Ermakov1165@scientifictext.ru
1Ермаков Анатолий Анатольевич - кандидат технических наук, профессор, доцент;
2Букина Полина Игоревна - магистрант, кафедра информационных систем и защиты информации, Иркутский государственный университет путей сообщения, г. Иркутск
Аннотация: облачные технологии в настоящее время активно используются для хранения и передачи информации, проведения экспериментов и вычислений на облачных серверах, для предоставления различных типов услуг. Развитие облачных технологий привело к возможности применения облачных вычислений для решения проблем в различных сферах деятельности человека, в том числе и в образовательном процессе. В статье описывается применение облачных технологий в качестве одного из основных средств реализации сетевого взаимодействия между высшими учебными заведениями Иркутска. Рассмотрены модели обслуживания облачных вычислений, их способы развертывания, плюсы и минусы использования, а также примеры внедрения облачных технологий в высшие учебные заведения за рубежом. Ключевые слова: сетевое взаимодействие, облачные вычисления, облачные технологии, высшие учебные заведения, образовательные учреждения.
APPLICATION OF CLOUD TECHNOLOGIES AS AN INSTRUMENT OF ORGANIZING INTERACTION WITH ALL HIGHER EDUCATIONAL
INSTITUTIONS
12 Ermakov A.A. , Bukina P.I.
1Ermakov Anatoly Anatolyevich - Candidate of Technical Sciences, Professor, Associate Professor;
2Bukina Polina Igorevna - Master Student, DEPARTMENT OF INFORMATION SYSTEMS AND INFORMATION PROTECTION, IRKUTSK STATE UNIVERSITY OF COMMUNICATION PATHS, IRKUTSK
Abstract: doud technologies are currently actively used for storing and transmitting information, conducting experiments and computing on cloud servers, and for providing various types of services. The development of cloud technologies has led to the possibility of using cloud computing to solve problems in various fields of human activity, including in the educational process. The article describes the use of cloud technology as one of the main means of implementing networking between higher education institutions of Irkutsk. Cloud computing service models, their deployment methods, pros and cons of use, as well as examples of the introduction of cloud technologies in higher education institutions abroad are considered.
Keywords: network interaction, cloud computing, cloud technologies, higher education institutions, educational institutions.
УДК 004.75
Организация взаимодействия между высшими учебными заведениями в вопросах профессиональной деятельности является актуальной проблемой не только Иркутской области, но и многих регионов России. Возможность объединить усилия различных образовательных учреждений для повышения качества обучения называется сетевым
взаимодействием. Сетевое взаимодействие рассматривается в качестве одного из направлений модернизации высшего образования, позволяющее расширить возможности образовательных учреждений и повысить уровень подготовки студентов, аспирантов, молодых ученых [6]. Одно из преимуществ такой формы сотрудничества является привлечение в учебный процесс ресурсов нескольких организаций, не только организаций осуществляющих образовательную деятельность, так и иных организаций, занимающихся научной, производственной, коммерческой, культурной и другими социально востребованных видами деятельности. Такой подход отвечает практико-ориентированными методике подготовки высококвалифицированных кадров.
Механизм моделирования сетевого взаимодействия предполагает реализацию следующих условий [6]:
— заданного алгоритма эффективного функционирования модели сетевого взаимодействия образовательных учреждений;
— методических основ взаимодействия как комплекса специально разработанных и применяемых на практике образовательных продуктов, моделей и программных средств;
— совокупности информационных образовательных ресурсов, включая дистанционное обучение;
— единой системы мониторинга эффективности сетевого взаимодействия субъектов научно-образовательного процесса;
— практической направленности сетевого взаимодействия для субъектов научно образовательного процесса.
С каждым днем становится все более очевидно, что развитие систем высшего образования, обособленное от глобальных процессов и тенденций и не зависящее от запросов рынка труда, невозможно. Партнерами при реализации сетевых образовательных программ могут выступать как образовательные организации РФ, так и зарубежные вузы, научные центры, учреждения культуры и прочие. И здесь сетевое взаимодействие определяет возможность вузов повысить свою значимость в стране и за рубежом посредством создания стратегических партнерств, привлечения ведущих ученых и преподавателей, формирования сильных исследовательских команд и расширения спектра компетенций своих выпускников. Подготовка современных специалистов подразумевает развитие академических связей между образовательными организациями, привлечения ресурсов сторонних учреждений при выполнении образовательных задач, а также использование опыта передовых университетов при разработке учебных планов и организации учебной деятельности [6].
Традиционные методы сотрудничества, между образовательными учреждениями, такие как: проведение совместных конференций и симпозиумов; обмен студентами, преподавателями, аспирантами, отнимают слишком много времени и ресурсов на подготовку и проведение таких мероприятий. Поэтому в качестве одного из основных средств для реализации сетевого взаимодействия предлагается применить облачные вычисления. Облачные технологий уже сегодня могут предложить реальное и легкодоступное решение для повышения эффективности преподавания и обучения, для улучшения управления деятельностью вуза, для получения доступа к высокопроизводительным вычислениям в целях научных и исследовательских проектов [2].
Применение облачных технологий позволит решить самую важную проблему -географической удаленности вузов; повысит мобильность учащихся и преподавателей, которые могут получать доступ к справочно-информационным данным с любых современных устройств (ПК, ноутбуки, смартфоны); исключит проблемы покупки и обновления оборудования. Кроме этого облачные технологии являются самым быстрым, эффективным и доступным способом обеспечения образования. Далее более подробно рассмотрим понятие облачных технологий.
Облачные вычисления определяются как модель предоставления удобного сетевого доступа в режиме «по требованию» к коллективно используемому набору настраиваемых
вычислительных ресурсов (например: сетей, серверов, хранилищ данных, приложений и/или сервисов), которые пользователь может оперативно задействовать под свои задачи и высвобождать при сведении к минимуму числа взаимодействий с поставщиком услуг или собственных управленческих усилий [4]. Облачные вычисления фактически эволюционировали из grid-вычислений.
Grid-вычисления первоначально рассматривались как возможность использования свободных ресурсов процессоров и развития системы добровольной аренды вычислительных мощностей. Сегодня эта технология применяется для решения научных, математических задач, где требуются значительные вычислительные ресурсы. Например, с их помощью выполняются некоторые трудоемкие задачи, связанные с экономическим прогнозированием, анализом сейсмических данных, разработкой и изучением свойств вакцин и новых лекарств. Grid-вычисления и облака имеют много схожих черт в архитектуре и применяемых принципах. Тем не менее, модель облачных вычислений считается сегодня более перспективной благодаря значительно более гибкой платформе для работы с удаленными вычислительными ресурсами [1].
В настоящее время крупные вычислительные облака состоят из тысяч серверов, размещенных в центрах обработки данных (ЦОД). Они обеспечивают ресурсами десятки тысяч приложений, которыми одновременно пользуются миллионы пользователей. Облачные технологии являются удобным инструментом для предприятий, которым слишком дорого содержать собственные ERP, CRM или другие серверы, требующие приобретения и настройки дополнительного оборудования [1].
Причины возрастающей популярности облачных технологий заключаются в возможности их разнообразного применения и в экономии как на обслуживании и персонале, так и на инфраструктуре.
К тому же они позволяют стандартизировать ПО, даже если на компьютерах организации установлены разные операционный системы (Windows, Linux, MacOS и т.п.). Облачные технологии облегчают обеспечение доступа к хранилищу данных пользователям, находящихся вне организации, но имеющих возможность подключиться через Интернет.
Использование облачных вычислений намного удобнее по сравнению с традиционными решениями. Самым главным недостатком, который можно сразу заметить, является полная зависимость от поставщика облачных услуг. Фактически организация (пользователь) оказывается заложником провайдера сервисов и провайдера доступа в сеть Интернет. Несмотря на этот минус, надежность поставщиков облачных вычислений с каждым днем возрастает. Для обеспечения надежности и безопасности данных поставщики прилаживают немало усилий, например, создают дублирующие каналы связи, дублирующие мощности для возможности переключения на них и, конечно же, в первую очередь думают о доступности информации и безопасности.
В настоящее время принято выделять три основные модели обслуживания облачных вычислений. Каждая из которых представляет собой отдельный уровень предоставления вычислительных ресурсов:
1. Cloud Software as a Service (SaaS) - это облачное решение, в рамках которого обеспечивается доступ пользователей к облачному программному обеспечению поставщика. Пользователи не устанавливают приложения на свои собственные локальные устройства. Приложения находятся в удаленной облачной сети, доступ к которой осуществляется через веб-интерфейс или API. Приложение позволяет пользователям сохранять и анализировать данные и совместно работать над проектами [3].
2. Cloud Platform as a Service (PaaS) это облачное решение, в рамках которого пользователям предоставляется облачная среда, в которой они могут осуществлять разработку, управление и доставку приложений. Помимо хранилища и других вычислительных ресурсов, пользователи могут использовать готовые инструменты для разработки, настройки и тестирования своих собственных приложений [3].
3. Cloud Infrastructure as a Service (IaaS) - это облачное решение, в рамках которого поставщик предоставляет пользователям доступ к вычислительным ресурсам, таким как
14
серверы, хранилище и сети. Организации используют свои собственные платформы и приложения в инфраструктуре поставщика услуг [3].
Вычислительное облако может быть развернуто следующим образом: частное, публичное, общественное или гибридное.
1. Частное облако (англ. private cloud) - это облачная инфраструктура, предназначенная для использования исключительно одной организацией.
2. Общественное облако (англ. community cloud) - это облачная инфраструктура, предназначенная для использования конкретным сообществом потребителей из организаций, имеющих общие цели.
3. Публичное облако (англ. public cloud) - это облачная инфраструктура, предназначенная для свободного использование всеми пользователями.
4. Гибридное облако (англ. hybrid cloud) - это облачная инфраструктура, состоящая из двух или больше разных облачных инфраструктур (частных, общественных или публичных), которые остаются уникальными сущностями, но соединены между собой стандартизированными или частными технологиями, позволяющими переносить данные и прикладные программы.
Применение облачных технологий в качестве основного инструмента сетевого взаимодействия активно происходит за рубежом. Например:
1. Проект UnivCloud - первое межвузовское облако Франции. Этот проект исследований и разработок является частью французской государственной инвестиционной схемы. UnivCloud стремится объединить информационную систему и цифровую инфраструктуру для высшего образования и исследований. Цель состоит в том, чтобы предлагать гибкую общую платформу для всех вузов и местных органов власти, чтобы они могли развертывать и использовать цифровые услуги по требованию (вузовские услуги, услуги студенческой жизни, местные услуги и другие) [9].
2. Проект EMREX - финансируемый проект для электронного перевода студенческих записей между высшими учебными заведениями в Европе на базе облачных сервисов. EMREX предлагает более эффективную и удобную передачу данных, сокращая административную работу, связанную с выдачей совместных, множественных и двойных дипломов. Все это законно, быстро и надежно, с учетом местных процедур и целостности данных учащихся [8].
3. Дистанционное обучение на базе облачных сервисов в Литве. Европейский гуманитарный университет (ЕГУ) активно развивает дистанционное обучение на базе облачных сервисов для студентов бакалаврских программ гуманитарных специальностей заочной формы обучения в связи с тем, что большинство обучаемых являются гражданами Беларуси, России и Казахстана [2].
Реализация сетевого взаимодействия на базе облачных вычислений в Иркутской области, является уникальным проектом, который на сегодняшний день не имеет аналогов.
По статистике на 2019 г. в Иркутской области расположено 12 государственных высших учебных заведений (далее вуз) и 19 филиалов (в Усть-Куте - 1 филиал; в Усолье-Сибирском - 1 филиал; в Бохане - 1 вуз; в Братске - 1 вуз и 3 филиала; в Ангарске - 1 вуз и 2 филиала; в Усть-Илимске - 4 филиала; в Иркутске - 7 вузов и 8 филиалов) [5]. Так как наибольшая концентрация вузов расположена именно в г. Иркутске, то сетевое взаимодействие с помощью облачных вычислений предлагается провести между иркутскими вузами на базе Иркутского Государственного университета путей сообщения.
Рис. 1. Вузы Иркутска на карте
Перед облаком такого маштаба будут стоять следующие задачи:
1. Хранилища данных;
2. Обеспечения возможности проведения онлайн конференций, трансляций;
3. Возможность обеспечения онлайн связи;
4. Организация так называемых «досок» для размещения научных статей;
5. Возможность реализации различных проектов в сфере точных наук (проведение исследованний, вычислений и другое);
6. Обучение студентов в новом образовательном пространстве;
7. Совместное использование различных приложений;
8. Доступ к платформам разработки, возможность разрабатывать свои собственные межвузовские приложения и многое другое.
Так как в настоящее время весь мир активно переходит на арендное использование облачных технологий, то предлагается облако арендовать у одного из поставщиков облачных вычислений.
Проведя исследование посещения сайтов вузов с помощью портала analysis получили следующие данные [7]:
1. ИрГУПС: посещаемость в месяц равна 62790, в день - 2093;
2. ИрНИИТУ: посещаемость в месяц - 319000, в день - 10700;
3. ИГУ: посещаемость в месяц - 242000, в день - 7810;
4. БГУ: посещаемость в месяц - 39240, в день - 1308;
5. ИрГСХА: посещаемость в месяц - 7180, в день - 240;
6. МВД: посещаемость в месяц - 318000, в день - 10600;
7. ИГМУ: посещаемость в месяц - 142000, в день - 4740;
При таком подсчете в месяц в среднем будет посещений 168948, в день - 5356.
Сайт для обработки такого количества посетителей не требует много ресурсов, примерно: процессор - 1 ядро (2.0 Ггц), 1 Гб для ОЗУ, 10 Гб SSD, что обойдется в 700 руб/месяц. Большой объем затрат уйдет на аренду файлового хранилища, например, аренда 50 ТБ файлового хранилища обойдется в 50000 руб/месяц. Тем немение, такие затраты оптимальнее, в отличии от разварачивания облака на своих ресурсах.
Вывод: Использование облачных технологий в высших учебных заведениях является одной из перспективных тенденций на сегодняшний день, и предлагает новую форму организации учебного процесса. «Облака» предлагают широкий спектр онлайн-ресурсов, создавая условия для персонального обучения, интерактивных занятий и коллективной работы в любой точке мира (при наличии интернета). Применение «облаков» не только улучшают образовательный
процесс, но и сокращают расходы на приобретение ресурсоемких программных обеспечений,
которое необходимо для получения качественного образования.
Список литературы /References
1. Батура Т.В., Мурзин Ф.А., Семич Д.Ф. Облачные технологии: основные понятия, задачи и тенденции развития // Software journal: theory and applications. [Электронный ресурс], 2014. Режим доступа: http://swsys-web.ru/cloud-computing-basic-concepts-problems.html/ (дата обращения 20.12.2019).
2. Мишнев Б.Ф., Пупцев А.Е. Применение облачных сервисов при обучении в вузах по естественнонаучным и гуманитарным специальностям // Научная электронная библиотека «Киберленинка». [Электронный ресурс], 2018. Режим доступа: https://cyberleninka.ru/article/n/primenenie-oblachnyh-servisov-pri-obuchenii-v-vuzah-po-estestvennonauchnym-i-gumanitarnym-spetsialnostyam (дата обращения 22.12.2019).
3. Модели услуг IBM Cloud: IaaS, PaaS и SaaS. [Электронный ресурс]. Режим доступа:https://www.ibm.com/ru-ru/cloud/learn/iaas-paas-saas (дата обращения 20.12.2019).
4. Что такое облачные сервисы? [Электронный ресурс], 2012. Режим доступа: https ://www.moysklad. ru/poleznoe/statyi/chto-takoe-oblachnye-servisy/ (дата обращения 27.12.2019).
5. Провуз.ру - статистика университетов, институтов, академий по городам. [Электронный ресурс]. Режим доступа: // https://www.provuz.ru/ (дата обращения 22.12.2019).
6. Сухристина А.С., Зиятдинова Ю.Н., Кочнев А.М. Сетевое взаимодействие вузов как форма интернационализации: опыт КНИТУ // Научная электронная библиотека «Киберленинка». [Электронный ресурс], 2016. Режим доступа: https://cyberleninka.ru/article/n/setevoe-vzaimodeystvie-vuzov-kak-forma-internatsionalizatsii-opyt-knitu (дата обращения 25.12.2019).
7. Analysis - инструмент для быстрой проверки посещаемости сайта по открытым счетчикам. [Электронный ресурс]. Режим доступа: // https://a.pr-cy.ru/ (дата обращения 18.12.2019).
8. Bergström Johan. Digital transfer of achievements supports joint studies and joint degrees. [Электронный ресурс], 2018. Режим доступа: http://www.eunis.org/erai/digital-transfer-of-achievements -supportsjoint-studies-and-joint-degrees/ (дата обращения 25.12.2019).
9. Bergström Johan. The UnivCloud project - An interview. [Электронный ресурс], 2018. Режим доступа: http://www.eunis.org/erai/the-univcloud-project-an-interview/ (дата обращения 25.12.2019).
