بخشی از مقاله
کاربرد رایانش ابری در علم تصویربرداری پزشکی
چکیده:
فناوری پزشکی علمی مدرن و کاربردی در زندگی ماست. با پیشرفت های زیاد در علم پزشکی، این علم تبدیل به یکی از گرانترین علوم شده و این در حالی است که مردمی وجود دارند که به این علوم دسترسی ندارند و از نظر مالی در وضعیت نامناسبی به سر میبرند و در واقع میتوان گفت از توسعه های یافت شده در جهان جا مانده اند. در مورد تصویر برداری پزشکی و آمار آن در بین مردم باید گفت:
2/3 از جمعیت جهان عدم دسترسی به تصویربرداری پزشکی را دارند. ما در این پروژه سعی میکنیم که با استفاده از پردازش تصویری مشکل امنیت محاسبات ابری را برطرف کنیم.در حال حاضر و با استفاده از فناوری های ابری و اینترنتی میتوان گفت: بخش عمده ی مشکالت سخت افزاری و نرم افزاری حل شده است و این در حالی است که حتی روستاهای دور افتاده هم میتوانند از این علم استفاده کنند. در حال حاضر پیشرفت های زیادی در علم پزشکی بوجود آمده است که باعث باال رفتن هزینه ها میشود و این امر باعث اختالالت گسترده ای در ارائه خدمات پزشکی و سالمت شده است و اکثریت جمعیت جهان دسترسی به فناوری های پزشکی و مراقبت های بهداشتی پیشرفته را ندارند.از قابلیت های محاسبات ابری در تصویر برداری پزشکی این است که کاربر میتواند در مکان جغرافیایی دیگری قرار گرفته و به وسیله ی رایانش ابری به اطالعات پزشکی خود دست پیدا کند و داده های خام خود را برای پردازش در این شبکه قرار دهد و از روند بیماری خود آگاهی الزم را پیدا کند. به این نوع درمان، درمان های پزشکی از راه دور گفته میشود که در آن داده هایی که بیمار در اختیار شبکه میگذارد و بالعکس مورد پردازش قرار میگیرد. تالش ما جستجوی پیدا کردن راه حل برای چالش های تصویر برداری است که در ادامه به برخی از موارد آن اشاره میکنیم. پرداختن به این چالش ها نیازمند ابزاری است که به آن رایانش ابری )سایت( میگوییم.
واژه های کلیدی: رایانش ابری، پردازش تصویری، فناوری اطالعات، پردازش سیگنال، رایانش همگانی
مقدمه:
فناوری پزشکی علمی مدرن و کاربردی در زندگی ماست. با پیشرفت های زیاد در علم پزشکی، این علم تبدیل به یکی از گرانترین علوم شده و این در حالی است که مردمی وجود دارند که به این علوم دسترسی ندارند و از نظر مالی در وضعیت نامناسبی به سر میبرند و در واقع میتوان گفت از توسعه های یافت شده در جهان جا مانده اند. در مورد تصویر برداری پزشکی و آمار آن در بین مردم باید گفت:
2/3 از جمعیت جهان عدم دسترسی به تصویربرداری پزشکی را دارند. ما در این پروژه سعی میکنیم که با استفاده از پردازش تصویری مشکل امنیت محاسبات ابری را برطرف کنیم.[1] با توجه به آمار در حدود %59 از فناوری های پزشکی در کشورهای در حال توسعه وارد شده است و نکته ی جالب اینکه بیش از %95
این فناوری ها و تجهیزات به دالیل مختلفی از جمله: عدم تعمیر و نگهداری سریع، دانش ناکافی و ... غیر قابل استفاده برای کاربران شده است.[1] در حال حاضر و با استفاده از فناوری های ابری و اینترنتی میتوان گفت: بخش عمده ی مشکالت سخت افزاری و نرم افزاری حل شده
است و این در حالی است که حتی روستاهای دور افتاده هم میتوانند از این علم استفاده کنند. در حال حاضر پیشرفت های زیادی در علم پزشکی بوجود آمده است که باعث باال رفتن هزینه ها میشود و این امر باعث اختالالت گسترده ای در ارائه خدمات پزشکی و سالمت شده است و اکثریت جمعیت جهان دسترسی به فناوری های پزشکی و مراقبت های بهداشتی پیشرفته را ندارند.[1] از قابلیت های محاسبات ابری در تصویر برداری پزشکی این است که کاربر میتواند در مکان جغرافیایی دیگری قرار گرفته و به وسیله ی
رایانش ابری به اطالعات پزشکی خود دست پیدا کند و داده های خام خود را برای پردازش در این شبکه قرار دهد و از روند بیماری خود آگاهی الزم را پیدا کند. به این نوع درمان، درمان های پزشکی از راه دور گفته میشود که در آن داده هایی که بیمار در اختیار شبکه میگذارد و بالعکس مورد پردازش قرار میگیرد. تالش ما جستجوی پیدا کردن راه حل برای چالش های تصویر برداری است که در ادامه به برخی از موارد آن اشاره میکنیم. پرداختن به این چالش ها نیازمند ابزاری است که به آن رایانش ابری )سایت( میگوییم.[1] اغلب فرمت های تصویر برداری پزشکی به صورتDi com است. جدیدا محققان دریافته اند که با محاسبات ایری میتوانند بین خود و بیمار رابطه ای ایجاد کنند اما مشکل این است که تنها ضامن آن اطالعات کلمه ای است به نام، اعتماد. [1]
رایانش ابری
همانطور که در قسمت مقدمه هم توضیح دادیم با استفاده از این فناوری یعنی "ابر" بسیاری از مشکالت سخت افزاری و نرم افزاری برطرف شده است و همچنین با استفاده از این تکنولوژی دیگری نیازی به انتقال اطالعات از جایی به جای دیگر نیست و کاربر مورد نظر میتواند اطالعات خودش را در ابر قرار دهد اما نکته اصلی اینجاست که با چه اطمینانی؟؟؟[2]
امنیت نسبی رایانش ابری موضوعی بحث انگیز است که ممکن است پذیرش رایانش ابری را به تأخیر بیندازد. گروهی بر این باورند که امنیت دادهها وقتی که در داخل سازمان اداره شوند باالتر است، در حالی که گروهی دیگر عقیده دارند که ارائه دهندگان سرویس انگیزهای قوی برای حفظ اعتماد دارند و از این رو سطح امنیت باالتری را بکار میگیرند.[2]
مدل خدمات رایانهای، در مقابل رکود اقتصادی بسیار آسیب پذیر است. همانگونه که شرکتها در طی یک رکود محتاطانه عمل میکنند، هزینههای صرف شده برای خدمات رایانهای را نیز کاهش میدهند. البته به دلیل اینکه استفاده از سرویسهای پردازش ابری هزینه راه اندازی اولیه زیادی برای شرکتها در بر ندارند، در این دوران رکود اقتصادی شرکتها به استفاده از نرمافزارها به عنوان خدمت عالقهمند شدهاند. بطوری که بر اساس گزارش Forbes در سال 2512 حدود 5۰ درصد از بازار نرمافزارهای CRM در سطح دنیا متعلق به سیستمهای مبتنی بر پردازش ابری بوده است.[2]
از دیدگاه سختافزاری رایانش ابری در مقایسه با فناوریهای مشابه قبلی سه جنبه جدید دارد:
ایجاد تصور و توهم دسترسی به منابع نامحدود فناوری اطالعات در زمان تقاضا و درنتیجه، از بین بردن نیاز کاربر به برنامه ریزی تدارک منابع فناوری اطالعات برای مصارف آینده.[2]
از بین بردن نیاز به سرمایهگذاری پیشاپیش برای منابع فناوری اطالعات. شرکتهای تجاری میتوانند در اندازه کوچکتر کارشان را آغاز کنند و بر اساس نیاز در زمان دلخواه منابع سختافزاری مورد نیاز خود را افزایش یا کاهش دهند.[2]
امکان پرداخت برای استفاده از منابع فناوری اطالعات در واحدهای زمانی کوتاه مدت مورد نیاز آن منبع. )مثال: برای پردازشگر در واحد ساعت؛ یا برای رسانههای ذخیرهسازی در واحد روز([2]
مزایای اصلی رایانش ابری عبارتند از:
چابکی: کاربر میتواند در زمان نیاز میزان منابع مورد استفاده را کاهش یا افزایش دهد.]۰[
هزینه: ادعا میشود که این فناوری هزینهها را به م?زان زیادی کاهش میدهد و هزینه سرمایهای را به هزینه عملیاتی تبدیل میکند. این به ظاهر موانع ورود به بازار را کاهش میدهد، زیرا رایانش ابر، مشتریان را از مخارج سختافزار، نرمافزار و خدمات و همچنین از درگیری با نصب و نگهداری نرمافزارهای کاربردی به شکل محلی میرهاند. همچنین هزینه توسعه نرمافزاری را کاهش داده و فرایند را مقیاس پذیرتر مینماید . ]۰[
نابستگی به دستگاه و مکان: کاربران میتوانند در هر مکانی و با هر دستگاهی )مثل PC یا تلفن همراه( به وسیله یک مرورگر وب از راه اینترنت به سامانهها دسترسی داشته باشند.]۰[
چند مستاجری: این ویژگی امکان به اشتراک گذاری منابع و هزینهها بین گروهی از کاربران را به وجود میآورد و بدین وسیله موارد زیر را امکانپذیر میسازد: ]۰[
متمرکز سازی: زیر ساختها در مکانهایی با هزینه کمتر )مثل مکانهایی با هزینه برق یا قیمت زمین کمتر(
افزایش بکارگیری و کارایی: برای سامانههایی که در اغلب مواقع بیش از 15 تا 25 درصد بکارگیری نمیشوند
قابلیت اطمینان: در صورتی که از سایتهای چندگانه استفاده شود فابلیت اطمینان افزایش مییابد.]۰[
سنجش پذیری: کاربران میتوانند در زمان تقاضا و به صورت دینامیک منابع را تدارک ببینند و نیازی به تدارک پیشین برای زمانهای حداکثر بار مصرف منابع نیست. منابع در رایانش ابری باید قابل اندازهگیری باشند و الزم است که میزان مصرف منابع برای هر کاربر و هر منبع بر اساس واحدهای ساعتی، روزانه، هفتگی، ماهانه اندازه گرفت. ]۰[
امنیت: به دلیل تمرکز دادهها و منابع امنیتی بیشتر و پیچیده تر امنیت افزایش مییابد، اما نگرانیها به دلیل از دست دادن کنترل روی دادههای حساس همچنان پابرجاست. امنیت در رایانش ابری اغلب بیشتر یا برابر با سیستمهای سنتی میباشد، زیرا ارائه دهندگان رایانش ابری به منابع اختصاصی امنیتی دسترسی دارند که بیشتر مشتریان از عهده خرید این منابع بر نمیآیند.]۰[
نگهداری: به دلیل عدم نیاز به نصب برنامههای کاربردی برای هر کاربر نگهداری آسانتر و با هزینه کمترانجام میشود. شرکتهایی که سکوهای خودشان را پیادهسازی و اجرا میکنند، باید زیرساختهای سختافزاری و نرمافزاری خودشان را خریداری و نگهداری نمایند و کارمندانی را برای مراقبت از سیستم استخدام کنند، همه اینها میتواند پر هزینه و زمان بر باشد. درحالیکه رایانش ابر نیاز به انجام این کارها را از میان میبرد. هر دستگاه ساده که توانایی اتصال و برقراری ارتباط با سرور را داشته باشد، برای استفاده از خدمات رایانش ابر کافی است و میتواند نتایج را با دیگران به تشریک مساعی بگذارد.]۰[
از جمله دغدغه ها و مشکالت رایانش ابری هم میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
قابلیت اطمینانرایانش: ابر همیشه قابلیتِ اعتمادِ مستمری را ارائه نکردهاست. مثالً، مشتریان Salesforce.com در تاریخ 12 فوریه ۲255، به مدت ۶ ساعت قادر به دریافت خدمات نبودند. و سه روز بعد خدمات 3Amazon’s S و 2EC به مدت 3 ساعت دچار وقفه شدند. البته بروز مشکالتی که موجب عدم توانایی کاربران در استفاده از نرمافزارها شود در مواردی که نرمافزار داخل شرکت نصب شده باشد نیز ممکن است اتفاق افتد و این امر تنها مختص به سرویسهای پردازش ابری نمیباشد. الزم به ذکر است که شرکتهای ارائه دهنده خدمات ابری در قراردادهای خود ضریب اطمینان دسترسی به سرویس را عنوان میکنند. این ضریب مشخص میکند که ممکن است در بازههای زمانی تعریف شده به چه مدت سرویس از دسترس مشتری خارج باشد. [9]
حفظ حریم خصوصی: طرفداران حفظ حریم خصوصیها مدل ابر را مورد انتقاد قرار میدهند، زیرا ارائه دهندگان سرویسهای ابر میتوانند کنترل و نظارت کامل قانونی ویا غیر قانونی بر روی دادهها و ارتباطات بین کاربران سرویس و میزبان ابر داشته باشند. رویدادهایی همچون برنامه مخفی آژانس امنیت ملی ایاالت متحده آمریکا به همراه شرکتهای T&AT و ورایزون که بیش از ده میلیون مکالمه تلفنی شهروندان امریکایی را ضبط نمودند، باعث بوجود آمدن بیاعتمادی میان طرفداران حفظ حریم خصوصی شدهاست.[9 ]
امنیت: امنیت نسبی رایانش ابری موضوعی بحث انگیز است که ممکن است پذیرش رایانش ابری را به تأخیر بیندازد. گروهی بر این باورند که امنیت دادهها وقتی که در داخل سازمان اداره شوند باالتر است، در حالی که گروهی دیگر عقیده دارند که ارائه دهندگان سرویس انگیزهای قوی برای حفظ اعتماد دارند و از این رو سطح امنیت باالتری را بکار میگیرند.[9]
با پیشنهادهایی که این پروژه ارائه میدهد امید است بتوانیم مشکل امنیت رایانش ابری را برطرف کنیم.
راه حل پیشنهادی:
همانطور که در قسمتهای قبلی توضیح دادیم فناوری ابر یک علم نوظهور است و تمام فناوریهای از این قبیل در شروع کار خود با یکسری مشکل و چالش روبرو میشوند و تنها قدری به حمایت و زمان احتیاج دارند. همانطور که در قسمت مقدمه توضیح دادم یکی از مشکالت این فناوری یعنی ابر، امنیت آن است. کاربران داده های مورد نظر خود را بر روی ابر قرار میدهند و هیچگونه تضمینی نیست که این اطالعات به دست دیگران نیفتد. یکی از پیشنهادهای این پروژه برای رفع این مشکل اضافه کردن Optionها و Stepهایی از قبیل: امضای دیجیتال، رمزنگاری دادها، Username و Password مربرط به هر کاربر که باید این Useneme و Password به دقت مشخص شود و در اختیار صاحبان ابر یعنی کاربران قرار گیرد. اینجانب در ادامه به موردهای دیگر هم اشاره میکنم.
در مورد ارزش و اهمیت این پروژه باید گفت: اگر مشکالت رایانش ابری که اغلب آن به امنیتش برمیگردد حل شود دیگر هیچ احتیاجی به وجود سخت افزار نیست. دیگر احتیاجی به حمل و نقل اطالعات به وسیله سخت افزارهای گوناگون که تازه ظرفیت مناسب هم ندارند و با قیمتهای سرسام آور در اختیار مشتریان قرار میگیرد، نیست و میتوان گفت: تمامی فناوری ها رو به سمت نرم افزاری شدن میروند و کاربران میتوانند در یک محیط جغرافیایی دیگر به اطالعاتشان دسترسی پیدا کنند بدون هیچ محدودیتی برای دسترسی به داده های خود البته اگر مشکالت این فناوری حل شود.
اهمیت کار تحقیقاتی:
حمایت از توسعه فناوری یکی از مهمترین وظایف و دغدغههای دولتهاست. که درخصوص رایانش ابری شاید دولتها باید این نقش را ایفا کنند. چراکه دولتها بهطور بالقوه یکی از بزرگترین ذینفعان رایانش ابری خواهند بود. امکانات رایانش ابری )بهویژه در بخش زیرساخت بهعنوان خدمت( میتواند در توسعه دولت الکترونیکی مستقل و یکپارچه نقش اساسی ایفا کند. خبرگان برخی دولتها مانند دولت هند توسعه رایانش ابری را راهی برای پر کردن شکاف دیجیتالی و در پی آن کاهش تبعیض و نابرابری اجتماعی در جامعه خود یافتهاند. کشورها همچنین میتوانند به رایانش ابری به مثابه یکی از ارکان توسعه صادرات دانش مبنا بنگرند. سیاستگذاران کشورهای توسعهیافته توانایی خود در حفظ سلطه را در توفق در این عرصه جستجو میکنند. پروژههای نظامی و دولتی بسیاری در کشورهای پیشرو در جریان است که در رأس آنها پروژهای دولت ایاالت متحده آمریکا قرار دارد. دولتها در کشورهای مختلف در زمینه تشویق به پذیرش رایانش ابری و تسهیل استفاده از خدمات مبتنیبر ابر توسط محققان و بخش کسبوکار و بخشهای مختلف دولت نقش مهمی ایفا میکنند. برای نمونه، در ایاالت متحده مؤسسه علوم ملی طبق برنامهای که در سال ۲255 آغاز شد، استفاده از خدمات ابر توسط محققان را ترویج میکند. دولتها در انگلستان، ژاپن و سوئد نیز استفاده از ابر توسط محققان و کسبوکار را تسهیل و تشویق میکنند .
]۶[
فناوری ابر
رایانش ابری یک تکنولوژی جدیدی نیست؛ بلکه یک روش جدید برای ارائه منابع محاسباتی و یک مدل برای ارائه سرویس از
طریق اینترنت میباشد .در واقع رایانش ابری توانایی بهرهوری و صرفهجویی در منابع IT و افزایش توان محاسباتی را فراهم میکند، به طوری که توان
پردازشی به ابزاری با قابلیت دسترسی همیشگی تبدیل میشود .اگرچه رایانش ابری مزایای زیادی دارد؛ ولی امنیت در ابر بسیار حائز اهمیت است .در
این مقاله ابتدا یک بینش کلی نسبت به رایانش ابری و سرویسهای ارائه شده در آن فراهم میشود، سپس تکنولوژیهای مجازیسازی برای ساخت مخازن اشتراکی منابع مورد بحث قرار گرفته و در
ادامه مسائل و چالشهای امنیتی موجود در رایانش ابری به همراه روشهای کاهش این چالشها بیان میشود .همچنین یک بررسی مقایسهای از تاثیر این چالشها بر مزایای رایانش ابری انجام میشود. [7]
پیدایش مفاهیم اساسی رایانش ابری به دهه 5۶15 بازمی گردد. زمانی که جان مک کارتی اظهار داشت که «رایانش ممکن است روزی به عنوان یکی از صنایع همگانی سازماندهی شود»تقریباً. تمام ویژگیهای امروز رایانش ابری )تدارک االستیک، 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 وانجمنی را پارک هیل داگالس در کتابی که با عنوان «مشکل صنعت همگانی رایانه» در سال ۶۶15 مورد بررسی قرار داد. واژه ابر در واقع بر گرفته از صنعت تلفن است به این گونه که کمپانیهای ارتباطات راه دور که تا دهه 1555 تنها خطوط نقطه به نقطه اختصاصی ارائه میکردند، شروع به ارائه شبکههای خصوصی مجازی با کیفیتی مشابه و قیمتهای کمتر نمودند. نماد ابر برای نمایش نقطه مرزی بین بخشهایی که در حیطه مسئولیت کاربرند و آنهایی که در حیطه مسئولیت عرضه کننده بکار گرفته میشد. رایانش ابری مفهوم ابر را به گونهای گسترش میدهد که سرورها را نیز عالوه برزیر ساختهای شبکه در بر گیرد. [7]
سایت آمازون با مدرن سازی مرکز داده خود نقش مهمی در گسترش رایانش ابری ایفا کرد. بعد از حباب دات-کام آنها دریافتند که با
تغییر مرکز دادههای خود - که ماننداغلب شبکههای رایانهای در بیشتر اوقات تنها از 15٪ ظرفیت آن استفاده میشدو مابقی ظرفیت برای دورههای کوتاه اوج مصرف در نظر گرفته شده بود - به معماری ابر میتوانند بازده داخلی خود را بهبود بخشند. آمازون از سال ۶255 امکان دسترسی به سامانه خود از طریق وب سرو?سها? آمازون را بر پایه رایانش همگان? ارائه کرد. در سال 2557، گوگل و آی
بی ام به همراه چند دانشگاه پروژهای تحقیقاتی در مقیاسی بزرگ را در زمینه رایانش ابری آغاز نمودند.]۲[
در اواسط سال ۲255 شرکت گارتنر متوجه وجود موقعیتی در رایانش ابری شد که برای «شکل دهی ارتباط بین مصرف کنندگان
خدمات فناوری اطالعات، بین آنهایی که این سرویسها را مصرف میکنند و آنها که این سرویسها را میفروشند» بوجود میآید.]۲[
امروزه پیشرفت و توسعه مرزهای دانش به گسترش تکنولوژیهای محاسباتی وابسته شده است .به عنوان نقطه آغاز این تکنولوژیها میتوان به تشکیل شبکه کامپیوتری اشاره کرد که در آن تنها چندین کامپیوتر به هم متصل شده بودند .پس از آن این شبکههای کوچک به یکدیگر متصل شدند و اینترنت را به وجود آوردند که در اینترنت شبکهها به اشتراک گذاشته شدند. در آن زمان به بستری برای تبادل اطالعات از طریق اینترنت نیاز بود که مفهوم صفحه گسترده
جهانی (WWW) شکل گرفت که از طریق آن اطالعات در میان کاربران به اشتراک
گذاشته شد .در این راستا تکنولوژی جدیدی به نام رایانش توری شکل گرفت که در آن منابع از راه دور به اشتراک گذاشته شدند و هدف آن افزایش کارایی و توان پردازشی بود .در عصر حاضر با روش جدیدی به نام رایانش ابری روبرو هستیم که در این روش سرویسها از طریق اینترنت به اشتراک گذاشته میشوند .در شکل 1 سیر تکاملی رایانش ابری نشان داده شده است.[5]
با توجه به رشد روز افزون تکنولوژیها و تنوع نیاز کاربران در حوزه فناوری اطالعات، جایگاه رایانش ابری نمود بیشتری پیدا میکند .چرا که گسترش زیر ساخت محاسباتی در هر سازمان نیازمند صرف هزینه و زمان و نیروی
انسانی بسیاری است که گاهی در توان عملیاتی یک سازمان نمیگنجد .از این رو سازمانها برای پیشبرد اهداف خود تمایل به استفاده از چنین تکنولوژیهایی دارند .ولی اغلب نمیتوانند هیچ تضمینی در خصوص امنیت
اطالعات و برنامههای کاربردی خود که نزد سرویسدهندگان ابر ) ) CSP3 میباشد، حاصل کنند .البته راهکارهای امنیتی توسط ارائه دهندگان برای تضمین امنیت اطالعات مشتریان اعمال میشود .ولی به دلیل اینکه همه چیز در ابر کامال شفاف 4 است و کاربران هیچ اطالعی از این مکانیزمها ندارند، گاهی مسئله را سخت و
دشوار جلوه میدهد. رایانش ابری از بستر اینترنت برای اتصال به میزبان شبکه، زیرساختها، برنامههای کاربردی و ارائه سرویسهای قابل اعتماد استفاده میکند .در ابر هر سرویسی با توجه به نیاز مشتری ارائه میشود .در مجموع میتوان ابر را ترکیبی از فناوریهای موجود، سیستمهای توزیع شده، چند پردازندهای، تکنولوژیهای مجازی سازی و شبکههای مبتنی بر فضای ذخیرهسازی دادههای توزیع شده معرفی کرد. [15]
با وجود اینکه تعاریف زیادی از رایانش ابری وجود دارد، ولی میتوان گفت یک اتفاق نظر کلی هم در صنعت محاسبات و هم در دانشگاه وجود دارد که منابع مورد نیاز و سرویسها در سراسر اینترنت را فراهم میکند .این نوع محاسبات به سازندگان و توسعهدهندگان اجازه میدهد تا برنامههای کاربردی مورد نظر خود را نوشته و در محیط ابر اجرا کنند. [15]
