بخشی از مقاله
چکیده
محققین به تازگی علاقه زیادی به فن آوری رایانش ابری نشان داده اند. نادیده انگاشتن این فن آوری در زمینه آموزش امری دشوار است. تاکنون بحث های کمی راجع به رایانش ابری و استفاده از آن در امر آموزش صورت گرفته است زیرا اصولا این فن آوری برای آموزش طراحی نشده بوده است بلکه بیشتر در صنعت و تجارت مورد استفاده قرار می گرفته است. لذا در این مقاله قصد داریم به این سوالات پاسخ دهیم: رایانش ابری چیست؟ چه امکاناتی دارد؟ چه محدودیت هایی دارد؟ و چگونه می توان از آن در آموزش الکترونیکی استفاده کرد؟ این مقاله در زمره مقالات مروری بوده و به روش تحلیلی - توصیفی تهیه شده است. و در انتها حین ارائه مزایای رایانش ابری به ارائه پیشنهاداتی در رابطه با به کارگیری آن در آموزش الکترونیکی پرداخته ایم.
مقدمه
دسترسی آسان تر به رایانه، مدرنیزه شدن کشورهای سراسر دنیا و استفاده روزافزون از تلفن های هوشمند به افراد فرصت استفاده از اینترنت را به دفعات زیاد و به راحتی داده است. تعداد کاربران اینترنت در جهان از کمتر از %1 در سال 1995 به بیش از %40 در سال 2015 رسیده است به عبارتی از حدود چهل و چهار میلیون نفر در سال 1995به بیش از سه میلیارد نفر در سال 2015 افزایش یافته است.
1 با افزایش استفاده از اینترنت اهمیت یادگیری الکترونیکی به سرعت رو به افزایش نهاده است. این نوع یادگیری از طری ق محیط یادگیری مجازی به طور وسیعی تسهیل شده است . با پیشرفت فناوری اطلاعات افراد نیاز به انجام کارهایی با رایانه در هر زمان و هر مکان دارند. همچنین نیاز است بتوانند کارهای رایانه ای خود را بدون داشتن سخت افزار یا نرم افزارهای گران قیمت از طریق ارائه خدمات انجام دهند.
ارکان - 2010 - اذعان می دارد در تاریخ آموزش، فن آور ی اطلاعات به عنوان عاملی کلیدی در توسعه و تحول آموزش فرض شده است. فن آوری های نوینی چون اینترنت به استقلال ی ادگیری در مقیاس وسیع همراه با منابع فراوان با هزینه پایین کمک می کنند. امروزه رایانش ابری به عنوان مهمترین فن آوری نوین شناخته شده است و به عنوان مدلی برای قادر ساختن دسترسی شبکه ای به منابع رایانشی به اشتراک گذاشته شده با حداقل تلاش مدیریتی در نظر گرفته می شود.
موسسات آموزش عالی به دلیل انعطاف پذیری بیشتر به استفاده از ابر روی آورده اند. این فن آوری اجرای سیستم ها ی اطلاعاتی اثربخشی را برای آموزش عالی بدون سرمایه گذاری اضافی در تجهیزات رایانه ای و شبکه ای فراهم می کند. دانشجویان تشویق به استفاده از برنامه های کاربردی مبتنی بر ابر موجود برای مقاصد تحصیلی و غیر تحصیلی می شوند .[1] مدیریت و کاربردی بودن محتوای یادگیری الکترونیکی برای موسسات آموزشی در محیط های یادگیری مجازی2، که به سیستم های مدیریت یادگیری3 معروف هستند، از اهمیت ویژه ای برخوردار است. یکی از ویژگی های رایج همه محیط های یادگیری مجازی این است که محتوا و کاربردهای خاصی را برای گروه محدودی از دانشجویانی که دوره را برای مدت زمان مشخصی می گذرانند فراهم می کنند.
امکان دارد موسسه برای تولید محتوای یادگیری به میزان قابل توجهی سرمایه گذاری کرده باشد و احساس کند در صورت دسترسی رایگان همگان به آن، بازار خود را مورد تهدید قرار داده است. دوم اینکه یادگیری در محیط های یادگیری مجازی ،که در آن می تواند یک حس اجتماع و هدف مشترک توسط همکلاسی ها ایجاد شود، دور بودن از کاربرهای مزاحم و اسپمرها 4 خیلی مهم است، مخصوصا زمانی که یادگیرنده ها کم سن و سال هستند.
سوم، اجزایی از محیط است که موسسه به دلایل قانونی، اخلاقی یا تجاری تمایل به کنترل آنها دارد مانند قابلیت دسترسی برای یادگیرنده های معلول، در دسترس بودن، و قدرتمند بودن، امنیت داده های شخصی و نشان تجاری. آخرین مورد، یک سری مزایا در موسسه صاحب داده های در دسترس کاربر وجود دارد از جمله اینکه خدمات و محتوا می تواند افزایش یابد و این منجر به یک تجربه یادگیری بهتر و میزان بالاتر ماندگاری یادگیرنده می شود.
یک انتقاد عمده از محیط های یادگیری مجازی این است که در قادرسازی کاربران برای تولید و ذخیره سازی محتوای ساخت آنها قوی نیستند. این امر موجب شده که برخی از مدرسان برای اجتناب از محدودیت های پیش روی یادگیرندگانشان سیستم های موسسه ای را کنار بگذارند و به دنبال ابزارهایی باشند که به رایگان در اینترنت در اختیار بوده، امکانات جالب تر و به روزتری برای مشارکت داشته باشد و تولی د، ذخیره سازی و به اشتراک گذاری محتوای خودشان را فراهم آورد. از طرف دیگر، وب 2 با فراهم کردن ابزارها و خدمات گوناگون امکانات نوینی را برای یادگیری الکترونیکی فراهم می کند. یادگیرنده ها با ترکیب منابع وب 2 به منظور دستیابی به اهداف یادگیریشان محیط یادگیری شخصی5 خود را ایجاد می کنند .[2]
حال در صورتی که محیط یادگیری مجازی که توسط یک موسسه میزبانی می شود را در یک انتهای محور تدارک یادگیری، و محیط یادگیری شخصی متشکل از چندین سایت وب 2 تحت کنترل یادگیرنده را در انتهای دیگر محور در نظر بگیریم، یک مدل سومی اخیرا ظهور پیدا کرده است. یک فن آوری به نام ابر که برای ایجاد محیط های یادگیری ابری6 با قابلیت شخصی سازی و سازگار، خدمات فراوانی را ارائه می دهد. با خدمات رایگان فراهم شده در محیط ابر، یادگیرنده ها می توانند به انواع گسترده ای از مواد یادگیری دست یافته، آنها را دانلود کرده، دوباره باهم ترکیب کرده و مجددا انتشار دهند .[3]
رایانش ابری چیست؟
مدل رایانشی بر پایه شبکههای رایانهای مانند اینترنت است که الگویی نوین برای عرضه، مصرف و ارائه خدمات رایانشی - شامل زیرساخت، نرمافزار، بستر، و سایر منابع رایانشی - با به کارگیری شبکه ارائه میکند. رایانش ابری از ترکیب دو کلمه رایانش و ابر ایجاد شده است. ابر در اینجا استعاره از شبکه یا شبکهای از شبکههای وسیع مانند اینترنت است که یک کاربر معمولی از پشت صحنه و آنچه در پی آن اتفاق میافتد اطلاع دقیقی ندارد - مانند داخل ابر - . نرمافزارهای کاربردی و اطلاعات روی سرورها ذخیره شده و براساس تقاضا در اختیار کاربران قرار میگیرند. جزئیات از دید کاربر مخفی میمانند و کاربران نیازی به آشنایی یا کنترل روی فناوری زیرساخت ابری که از آن استفاده میکنند ندارند .[4]
در بعضی متون به جای واژه رای انش از واژه های محاسبات و پردازش استفاده شده است. بر اساس تعریف لغت نامههای معتبر از قبیل آکسفورد و لانگمن این واژه به معنای استفاده از رایانه، عملیات رایانهای یا کارهایی که یک رایانه انجام میدهد است [5] و .[6] عموماً مصرف کنندههای رایانش ابری مالک زیر ساخت فیزیکی ابر نیستند، بلکه برای اجتناب از هزینه سرمایهای آن را از عرضه کنندگان شخص ثالث اجاره میکنند.
آنها منابع را در قالب خدمات مصرف میکنند و تنها بهای منابعی که به کار میبرند را میپردازند. بسیاری از خدمات رایانش ابری ارائه شده، با به کار گیری مدل رایانش همگانی امکان مصرف این خدمات را به گونهای مشابه با صنایع همگانی - مانند برق، آب، تلفن، .... - فراهم میسازند . سایر گونههای عرضه کننده بر مبنای اشتراک خدمات خود را عرضه میکنند . به اشتراک گذاردن قدرت رایانشی 7 مصرف شدنی و ناملموس میان چند مشتری میتواند باعث بهبود نرخ بهرهوری شود؛ زیرا با این شیوه سرورها بی دلیل بیکار نمیمانند .[7]
تعریف رایانش ابری
از آنجایی که در حال حاضر فناوری رایانش ابری دوران طفولیت خود را میگذراند، هنوز تعریف استاندارد علمی که مورد قبول عام باشد برای آن ارائه نشده است، اما بیشتر صاحبنظران بر روی قسمتهایی از تعریف این پدیده هم رای هستند. واکوئرو و همکارانش - 2009 - بیش از 20 تعریف از ابر را بررسی کرده و تعریف زیر را پیشنهاد دادند: ابرها یک استخر بزرگ شامل منابع مجازی شده قابل دسترس و با استفاده آسان - مثل نرم افزار، بسترهای تولید ویا خدمات - هستند. این منابع می توانند به صورت پویا و هر لحظه برای مطابقت یافتن با یک مقیاس متغیر مجددا پیکربندی شوند که این امر امکان نهایت استفاده از منبع را فراهم می کند.
این استخر منابع معمولا با ی ک مدل "پرداخت در ازای استفاده" 8 مورد بهره برداری قرار می گیرد که در آن تضمین هایی توسط فراهم کننده زیرساخت بوسیله قرارداد سطح خدمات9 شخصی سازی شده ارائه می شود .[2] موسسه ملی فناوری و استانداردها10 در سپتامبر 2011 رایانش ابری را اینگونه تعریف میکند: "رایانش ابری مدلی است برای فراهم کردن دسترسی موجود در همه جا، آسان، بر اساس تقاضای کاربر از طریق شبکه به مجموعهای به اشتراک گذاشته شده از منابع رایانشی قابل تغییر و قابل پیکربندی - مثل: شبکهها، سرورها، فضای ذخیرهسازی، برنامههای کاربردی و سرویسها - که این دسترسی می تواند با کمترین نیاز به مدیریت منابع و یا تعامل مستقیم با فراهمکننده خدمات به سرعت امکان پذیر گردد" .[8]
تاریخچه رایانش ابری
مفهوم رایانش ابری مدت ها پیش در سال 1960 توسط دانشمندی به نام جان مک کارتی11 مطرح شد، زمانی که اظهار داشت: رایانش ممکن است روزی به عنوان یکی از صنایع همگانی مورد استفاده قرار گیرد .[9] تقرباًی تمام ویژگیهای امروز رایانش ابری - انعطاف پذیری، ارائه به صورت یک صنعت همگانی، برخط بودن و توهم دسترسی به عرضه نامحدود - به همراه مقایسه با صنعت برق و شکلهای مصرف عمومی وخصوصی و دولتی و موسسه ای را پارک هیل داگلاس 12 در کتابی با عنوان »مشکل صنعت همگانی رایانه« در سال 1966 مورد بررسی قرار داد. این ایده در اواخر دهه 1960 بسیار معروف شد اما در اواسط دهه 1970 زمانی که آشکار شد فن آوری های مربوط به فن آوری اطلاعات13 قادر به حمایت از چنین مدل رایانشی آینده نگری نیستند رو به افول گذاشت. با این وجود، از شروع هزاره سوم، این مفهوم دوباره زنده شد. طی این جان تازه گرفتن بود که اصطلاح رایانش ابری در چرخه فن آوری شروع به پدیدار شدن نمود .[10]
سایت آمازون با مدرن سازی مرکز داده خود نقش مهمی در گسترش رایانش ابری ایفا کرد. آمازون از سال 2006 امکان دسترسی به سامانه خود از طریق وب، خدمات آمازون را بر پایه رایانش همگانی ارائه کرد. در سال 2007 گوگل و آی بی ام به همراه چند دانشگاه پروژهای تحقیقاتی در مقیاسی بزرگ را در زمینه رایانش ابری آغاز نمودند. در اواسط سال 2008 شرکت گارتنر متوجه وجود موقعیتی در رایانش ابری شد که برای شکل دهی ارتباط بین مصرف کنندگان خدمات فناوری اطلاعات، آنهایی که این سرویسها را مصرف میکنند و آنهایی که این سرویسها را میفروشند بوجود میآید .[11]
ساختار معماری رایانش ابری
معماری رایانش ابری به مولفه ها و زیرمولفه های مورد نیاز برای رایانش ابری اشاره دارد. این مولفه ها معمولا شامل ی ک بستر دسترسی مستقیم - مشتریان/ کلاینت ها، وسیله سیار - ، یک بستر دسترسی غیرمستقیم - سرورها، مخزن ذخیره سازی - ، یک ارائه یا ارسال مبتنی بر ابر، و یک شبکه - اینترنت، اینترانت، اینترکلود - است. ترکیب این مولفه ها معماری رایانش ابری را تشکیل می دهد .[7]
اجزای رایانش ابری
مشتریان:14 مشتری ابر سختافزار و یا نرمافزاری است که برای ارائه برنامههای کاربردی به ابر متکی است، یا اینکه مخصوصا برای ارائه ی خدمات ابر طراحی شدهاست، و در هر یک از دو حالت ضرورتا بدون وجود ابر بی فایده است. خدمات:15 خدمات یک ابر - به عنوان مثال وب سرویس - سیستم های طراحی شده به منظور پشتیبانی تعامل دستگاه به دستگاه دارای تعامل درونی در یک شبکه است که ممکن است توسط سایر اجزای رایانش ابری، نرم افزار، یا کاربران هدف مستقیما در دسترس قرار داشته باشند.
برنامههای کاربردی :16 ی ک برنامه کاربردی در ابر بر روی مدل معماری نرم افزار ابر تاثیر می گذارد، اغلب نیاز به نصب و راه اندازی برنامه کاربردی بر روی رایانه مصرف کننده را از میان بر می دارد، لذا حفظ و نگهداری از نرم افزار، اقدامات دائمی، و پشتیبانی را کاهش می دهد. بستر:17 بستر یک ابر استقرار برنامه های کاربردی را بدون هزینه و دردسرهای خرید و نگهداری سخت افزار و نرم افزارهای عمده تسهیل می کند.
ذخیره سازی:18 ذخیره سازی عبارت است از ارائه مخزن ذخیره داده ها به عنوان یک خدمت - همانند خدمات شبیه به پایگاه داده ها - که اغلب بر پایه رایانش همگانی پرداخت می شود - به عنوان مثال هر ماه یک گیگابایت - . زیرساخت:19 زیرساخت ابر ارائه یک محیط مجازی بستر رایانه است. کاربران به جای خرید سختافزار و نرمافزار و فضای مرکز داده و یا تجهیزات شبکه، همه این زیر ساختها را به صورت یک سرویس کاملاً برون سپاری شده میخرند . صورتحساب خدمات معمولاً بر اساس مدل مصرف رایانشی و میزان منابع مصرف شده صادر میشود و بنابر این هزینه منعکس کننده میزان فعالیت است. این شیوه در واقع تکامل یافته مدل عرضه سرورهای خصوصی مجازی است .[12]
ویژگی های عمده رایانش ابری عبارتند از:
. چابکی:20 فن آوری مجازی سازی موجود در رایانش ابر ی چابکی مورد نیاز برای سرعت بخشیدن به عملیات IT را فراهم می کند. کاربر میتواند در زمان نیاز میزان منابع مورد استفاده را کاهش یا افزایش دهد .[7]
. هزینه: ادعا میشود که این فناوری هزینهها را به می زان زیادی کاهش میدهد و هزینه سرمایهای را به هزینه عملیاتی تبدیل میکند . این به ظاهر موانع ورود به بازار را کاهش میدهد، زی را رایانش ابری مشتریان را از مخارج سختافزار، نرمافزار و خدمات و همچنین از درگیری با نصب و نگهداری نرمافزارهای کاربردی میرهاند. همچنین هزینه ارتقای نرمافزاری را کاهش داده و فرایند را مقیاس پذیرتر مینماید.
. عدم وابستگی به دستگاه و مکان: کاربران میتوانند در هر مکانی و با هر دستگاهی - مثل رایانه شخصی، تلفن همراه و یا تبلت - به وسیله یک مرورگر وب از طریق اینترنت به سامانهها دسترسی داشته باشند.
. چند مالکیتی:21 این ویژگی به کاربران یا مصرف کنندگان رایانش ابری امکان به اشتراک گذاری منابع از یک انبار ذخیره منابع را می دهد. این منابع برای برطرف کردن نیازهای مصرف کنندگان به صورت پوی ا واگذار می شوند و در صورت نیاز مجددا واگذاری می شوند و شامل پردازش، ذخیره سازی، حافظه، پهنای باند شبکه و دستگاه های مجازی هستند .[13]
فواید عمده چندمالکیتی بودن عبارتند از:
- تمرکز زیرساخت و هزینه های پایین تر
- افزایش ظرفیت اوج بار 22
- افزایش کارایی سیستم هایی که اغلب تحت مصرف هستند
- تخصیص پویای CPU، ذخیره سازی و پهنای باند شبکه .[10]
