Электронное взаимодействие в области высшего образования и выгоды его применения для развития ИКТ

Перевод: Екатерина Копитец (спасибо сайту e-learning.by)

• Электронное взаимодействие в области высшего образования благоприятствует не только высшему образованию, но и развитию информационно-коммуникационных технологий
• Стимулирование разработок инфраструктуры ИКТ и связанное с ним использование виртуальных сред может увеличить масштаб исследовательских работ до международного уровня
• Использование «облачных» технологий дает возможность переосмысления концепций технологической базы исследований, обучения и преподавания, а также управления колледжами и университетами

Электронное взаимодействие в области высшего образования, в особенности в исследовательских работах, уже давно стало частью принятой практики, что в некоторых случаях было продиктовано масштабом решаемой проблемы, но, как правило — корпоративным духом и стремлением распространить знания и опыт как можно шире. Отрасль информационно-коммуникационных технологий (ИКТ) в высшем образовании разделяет этот дух сотрудничества; в то же время он благоприятствует отрасли, стимулируя создание передовых разработок инфраструктуры и обеспечивая свободный обмен знаниями и опытом. Так обстояли дела еще на заре компьютерной эры (и ранее, когда функции информационных служб выполняли библиотеки), но с появлением Интернета и Всемирной паутины (World Wide Web) этот благотворный взаимообмен значительно расширился. Из недавних разработок большую пользу для науки, образования и общества в целом принесло появление открытых виртуальных конференций и, как следствие этого, —открытого программного обеспечения, открытых стандартов, свободного доступа к результатам исследований и образовательным ресурсам. Ныне существует много возможностей для более открытого, широкого сотрудничества и сопутствующих ему выгод для ИКТ, в том числе при использовании виртуальных исследовательских сред и «облачных» технологий.

Виртуальные исследовательские среды

Такие инфраструктурные разработки ИКТ, как Интернет, Всемирная паутина (World Wide Web), высокопроизводительные компьютерные технологии, методы интеллектуального анализа данных, были в значительной мере стимулированы развитием научного сотрудничества, как правило, международного. Виртуальные сообщества исследователей, включающие около ста и более человек, используют общую сетевую инфраструктуру и имеют доступ к совместным ресурсам — крупномасштабным вычислительным сетям, удаленным устройствам и датчикам, базам данных и наборам программных средств — как к виртуальным исследовательским средам или сотрудникам. Многие из этих приложений и методов рассчитаны для отдельных отраслей и могут потребовать значительной поддержки специалиста. В то же время установить, какие приложения, помимо традиционных средств связи — электронной почты, приложений Web 2.0, видеоконференций, — могут применяться для совместной работы, представляется трудным. Высокие накладные расходы при использовании компьютеров часто несут сами исследователи, вместе со связанными с этим затратами, сбоями, задержками и потерей эффективности исследовательского проекта. С другой стороны, крупные проекты, особенно в науке, были бы вовсе невозможны без таких совместных исследовательских сред (Большой Адронный Коллайдер является хорошим примером широкого международного научного сотрудничества).

Приложения и разработки, созданные на основе концепций и начальной работы компьютерной сети и электронной науки (e-science), оказались чрезвычайно выгодными, но их необходимо модернизировать и придать им более профессиональный, прочный статус. Я мог бы утверждать, что сейчас как раз наступило время для создания новой профессии — разработчика технологии исследований,  для:

• обеспечения поддержки совместных исследований;
• определения общих методов совместных исследований;
• обучения исследователей приемам совместной работы;
• поддержки и расширения соответствующих технических инфраструктур помимо существующих средств сетевых коммуникаций.

Вместе с этим можно было бы повышать специализацию обучения технологов, ныне успешно поддерживающих разнообразную сложную деятельность в области электронного обучения (определяемую перекрывающимися и нечеткими терминами: дистанционное обучение, обучение онлайн, гибкое обучение, смешанное обучение и т.д.). Создание профессии разработчика технологии исследований позволило бы выявить комплекс необходимых навыков, гарантировать качество подготовки специалистов и обеспечить карьерный рост. Профессия разработчика технологий также могла бы удовлетворить потребность в официальной подготовке исследователей в области современного технического обеспечения электронной науки (e-science).

Даже если общая объединенная служба виртуального сотрудничества не будет создана в скором времени, уже сейчас имеются возможности его усовершенствования путем более прямого взаимодействия исследователей, такие, как «облачные» технологии, виртуализация и открытые электронные конференции, обусловливающие открытость образовательных ресурсов и научных исследований.

«Облачные» компьютерные технологии

«Облачные» технологии делают возможным для поставщиков Интернета доступ к внешним источникам информации (аутсорсинг). Чтобы в полной мере воспользоваться предоставляющимися возможностями, необходим профессиональный подход к содержанию «облачных» служб, а также изменения в традициях поддержки и использования ИКТ для целей исследования, обучения, преподавания (не только в высшей школе) и управления университетами. Обращение к источникам в «облаке» является одним из путей удовлетворения кратких пиков спроса на вычисления и отдельные приложения, или же потребностей в более широком и долгосрочном использовании услуг по поддержке и обработке [1].

Наиболее наглядный пример «облачных» услуг, ныне широко применяющихся во многих высших учебных заведениях, — обеспечение электронной переписки, в особенности для студентов. Многие колледжи и университеты также пользуются средствами Web 2.0 — такими, как YouTube, или wiki-сайты для распространения информации, или блоги для дистанционного общения, как правило, внутри закрытых сообществ — студенческих или исследовательских групп. Использование всех этих средств способствует развитию электронного взаимодействия.

Внедрению «облачных» технологий в сферу электронного администрирования будет благоприятствовать экономический эффект от их более широкого использования для ресурсоемких приложений, что позволит избежать необходимости приобретения и эксплуатации больших ЭВМ и средств хранения данных, непосильной для небольших учреждений. Кратковременные потребности в большом количестве вычислительных ресурсов или данных могут быть реализованы более экономично с помощью «облачных» услуг, чем покупкой и поддержкой, к примеру, дополнительных процессоров. Длительное использование «облака» для основных вычислительных работ в университете или колледже также могло бы обойтись дешевле, чем обращение к централизованным или распределенным компьютерным службам, за счет более прямого доступа к ресурсам.
 

Виртуализация как выбор

Прежде чем университет или колледж, кафедра или факультет примут решение использовать «облачные» услуги, должно быть рассмотрено множество вопросов. Несмотря на то, что различные университеты и колледжи применяют во многом сходные приложения (например, для целей администрирования или управления обучением), способы их приспособления к задачам отдельных учреждений различны. Хотя некоторые утверждают, что для получения пользы от электронного взаимодействия организациям, возможно, необходимо будет произвести перестройку своих технологических процессов, на практике уровень сотрудничества, при котором это понадобилось бы, труднодостижим, особенно там, где применение общих приложений считается рискованным или открывающим возможности для конкуренции. Концепция виртуализации решает эту проблему, позволяя использовать один общий компьютер для запуска нескольких, совершенно независимых приложений.

Виртуализация не является чем-то новым. Она может применяться, и применяется, на любом уровне, при совместной работе на общем компьютере (например, для решения управленческих задач, требующих высокой степени защиты) как различных учреждений, так и различных подразделений отдельного университета или колледжа.
 

Защита данных и надежность службы

Более сложный вопрос, возникающий при рассмотрении перехода на «облачные» технологии, — уверенность в достаточной защите данных, а также в том, что служба останется доступной в течение многих лет. Последняя проблема, особенно важная для долговременных исследовательских проектов, не может найти легкого решения с помощью существующих стандартных программ, в частности потому, что пользователи, как правило, не знают, где находятся нужные им приложения и данные. Возможным решением проблемы защиты данных (например, по этическим или деловым соображениям) представляется использование закрытого (частного) «облака». Это особенно важно для исследователей, работающих за пределами Соединенных Штатов и сомневающихся в безопасности своих данных, хранящихся на американских серверах [2]. Один или несколько университетов могли бы организовать, к примеру, совместный центр хранения данных, или заключить на приемлемых условиях контракт по использованию такой службы с частным провайдером. «Облачные» технологии всегда создают некоторый риск для безопасности приложений, например использующих строго секретные данные, или исследовательских программ, нуждающихся в специализированной, высокопроизводительной архитектуре компьютеров, хотя в последнем случае оборудование обычно обеспечивается централизованно, часто на государственном уровне.
 

Распределенная компьютеризация против совместных служб

Несмотря на многочисленные примеры совместно используемых услуг и электронного взаимодействия в сфере высшего образования, создание средств для коллективных вычислений не вошло в практику по причине широкого внедрения в 1980-х гг. компьютеров меньшего масштаба (мини-ЭВМ), а впоследствии —персональных рабочих станций. Общее направление развития осталось за распределенными вычислениями. Как правило, за каждым сотрудником закреплена персональная рабочая станция, на которой работают отдельные приложения различного уровня. Эти станции могут быть как клиентами удаленных центральных служб (что особенно характерно для управленческих программ), так и мощными обособленными кластерами высокоскоростных процессоров — хранилищами больших массивов данных для исследовательских приложений. Такая ситуация во многих случаях порождает привычку к независимости и веру в то, что полный личный контроль над ресурсами является самым безопасным и надежным подходом. Это не всегда так, и такой путь поддержки компьютерных ресурсов редко оказывается наиболее экономически эффективным, безопасным и благоприятным для окружающей среды.

Изменение традиций — медленный процесс, и доводы разума здесь не являются решающими. Поэтому, несмотря на широкое использование коллективного и коллегиального подхода в сфере высшего образования, внедрение «облачных» технологий или создание совместно используемых закрытых или полузакрытых служб не произойдет автоматически или спонтанно. Для этого потребуются прямые руководящие действия глав университетов и колледжей, а во многих случаях — вмешательство властей, как федеральных, так и региональных (на уровне штатов).
 

Приблизительные расходы

Последним вопросом при рассмотрении использования «облачных» технологий, в качестве ли общей вычислительной платформы, или в качестве средства доставки программных услуг через Интернет, является стоимость. По многим обстоятельствам, «облачные» технологии должны оказаться намного дешевле, чем существующее распределенное компьютерное обеспечение. Тем не менее, сделать оценку расходов достаточно трудно. Насколько выгодно их внедрение? Для каких типов приложений — управленческих, крупных долговременных исследовательских проектов или краткосрочных, вспомогательных проектов? При каких обстоятельствах экономически эффективно закрытое совместное использование цифрового обеспечения (такого, как региональные или федеральные коллективные службы)? А когда лучше воспользоваться коммерческими предложениями?

Применение «облачных» технологий для электронного взаимодействия

«Облачные» технологии предоставляют реальную возможность для отраслей высшего образования и науки удовлетворить свои потребности в средствах обработки и хранения данных на основе присущего этим отраслям духа сотрудничества и объединения их богатого опыта. Наглядным примером международного взаимодействия являются усилия, потребовавшиеся для создания Интернета. Эта инициатива возникла из мощного стремления к разработке новой исследовательской среды на основе компьютерных сетей. «Сеть», книга Яна Фостера и Карла Кессельмана, послужила толчком к созданию программы электронной науки (e-science) Совместным комитетом по информационным системам (КНСО). «Облачные» технологии являются более полным воплощением идеи Сети, и, как и в свое время использование сетевых ресурсов, предоставляют широкие возможности для сферы образования и общества в целом.

Важная область, в которой сфера высшего образования может с успехом стать первопроходцем в применении электронного взаимодействия, — использование концепций «облачных» технологий для снижения расходов, повышения гибкости компьютерного обеспечения и экологичности ИКТ (снижение «углеродного следа»). КНСО в настоящее время проводит изучение экологических, организационных и экономических последствий внедрения «облачных» технологий, включая вопросы руководства, правового регулирования и подготовки специалистов.

Те же самые процессы и модели действий, которые привели к разработке высокоэффективной сетевой инфраструктуры в сфере высшего образования и науки, могут быть развернуты, чтобы обеспечить подобную сеть «облачных» ресурсов для обработки и хранения данных. Можно создать поставляющие и управляющие организации специалистов таким же образом, как это было сделано для многих государственных исследовательских и образовательных сетей (national research and education networks, NRENs), выполнявших функцию интеллектуального клиента. Будет ли решение проблемы заключаться в создании самообеспечивающихся вычислительных центров, или в приобретении коммерческих услуг, потребуется управление специалистов, чтобы наука и образование получили максимальную выгоду от внедрения «облачных» технологий. Сейчас самое время для того, чтобы наука и образование во всем мире объединили свои знания и опыт, сотрудничая с целью применения идеи «облачных» технологий для обработки ресурсов.

Сноски

1. Хотя концепция «облачных» технологий представляется как некая новая возможность, она, в сущности, есть не что иное, как модернизированная версия традиционных компьютерных служб управления, популярных (по крайней мере, в промышленности и коммерции) в первые десятилетия компьютерной эры. Недавнее применение в науке и образовании глобальных высокопроизводительных сетей с высокой пропускной способностью делает «облачные» технологии сферой интереса для этих отраслей, хотя использование внешних источников (аутсорсинг) является для них непривычным.
2. Среди ученых-неамериканцев широко распространено мнение, что федеральный закон, принятый в октябре 2001 г. (известный как Патриотический акт), дает возможность «третьей стороне» получить доступ к любому ресурсу на сервере, расположенном на американской территории.
3. Ian Foster and Carl Kesselman, eds., The Grid 2: Blueprint for a New Computing Infrastructure, 2d ed. (Amsterdam: Elsevier, November 2003).
4. Исследования КНСО касаются обучения в университетах и колледжах, а также научных работ и управления. Они рассмотрят факты издержек и выгод «облачных» технологий в отношении окружающей среды, так же как их современное значение для исследователей и других групп пользователей. См. электронные страницы Технического обзора КНСО об использовании «облачных» технологий для исследований и осенний выпуск 2009 г. КНСО-Информ, особенно статью о «мышлении Голубого Неба».