ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΟ ΝΕΦΟΣ Καλλιόπη Α. Κανάκη pkanaki@hotmail.com Καθηγήτρια Πληροφορικής Μέσης Εκπαίδευσης Περίληψη Τα τελευταία χρόνια, το Υπολογιστικό Νέφος έχει γίνει ιδιαίτερα δημοφιλές σε επιχειρήσεις και οργανισμούς που θέλουν να μειώσουν τα λειτουργικά τους έξοδα, να επιταχύνουν την παραγωγική διαδικασία, να διευκολύνουν τη συνεργατικότητα και να ενθαρρύνουν την καινοτομία. Το Κινητό Υπολογιστικό Νέφος παρέχει τη δυνατότητα μεταφόρτωσης εργασιών από κινητές συσκευές σε απομακρυσμένους εξυπηρετητές του Νέφους, όταν οι εργασίες αυτές δεν μπορούν να εκτελεστούν στις κινητές συσκευές εξαιτίας περιορισμών που επιβάλλονται από τις επεξεργαστικές και ενεργειακές δυνατότητες των συσκευών. Εκτός από τα πλεονεκτήματα, η χρήση του Υπολογιστικού Νέφους εγείρει σοβαρούς προβληματισμούς σχετικά με τη μείωση της κατανάλωσης ενέργειας στα κέντρα δεδομένων και τη διασφάλιση της ιδιωτικότητας και της προστασίας των δεδομένων στο Νέφος. Η χρήση του Υπολογιστικού Νέφους στα ελληνικά σχολεία θα μπορούσε να αναβαθμίσει την εκπαιδευτική διαδικασία με πολλούς τρόπους και να μειώσει το δυσβάσταχτο κόστος της διατήρησης και, χειρότερα, της ανανέωσης παρωχημένου λογισμικού και ψηφιακού εξοπλισμού στα εκπαιδευτικά ιδρύματα. Λέξεις κλειδιά: Υπολογιστικό Νέφος, πλεονεκτήματα, προβληματισμοί, εκπαίδευση. 1 Εισαγωγή Αν και στη βιβλιογραφία εμφανίζεται πληθώρα ορισμών για το Υπολογιστικό Νέφος, δεν υπάρχει κάποιος ο οποίος να έχει καθιερωθεί και να είναι κοινά αποδεκτός. Ένας ορισμός που χρησιμοποιείται συχνά, παρουσιάζει το Υπολογιστικό Νέφος σαν ένα σύνολο από κατανεμημένα υπολογιστικά συστήματα, οργανωμένα σε κέντρα δεδομένων και εξυπηρετητών. Οι πόροι και οι υπηρεσίες παρέχονται κατ αίτηση, χρησιμοποιώντας συνήθως ως μέσο το Διαδίκτυο. Ο όρος Υπολογιστικό Νέφος μπορεί να αναφέρεται ταυτόχρονα σε πλατφόρμα και σε εφαρμογή. Μία πλατφόρμα Υπολογιστικού Νέφους δυναμικά παρέχει, ρυθμίζει, ρυθμίζει εκ νέου και αποδεσμεύει εξυπηρετητές, ανάλογα με τις εκάστοτε απαιτήσεις. Οι εξυπηρετητές στο Νέφος μπορεί να έχουν φυσική οντότητα, μπορεί όμως να είναι και εικονικά μηχανήματα. Οι εφαρμογές Υπολογιστικού Νέφους είναι προσβάσιμες μέσω του Διαδικτύου. Μεγάλα κέντρα δεδομένων και ισχυροί εξυπηρετητές χρησιμοποιούνται για να ικανοποιήσουν τις ανάγκες του Υπολογιστικού Νέφους. Πιθανόν ο όρος Νέφος να προέκυψε από σχήματα εγχειριδίων της Τεχνολογίας της Πληροφορίας, όπου περιβάλλοντα όπως το Διαδίκτυο απεικονίζονται σα σύννεφα, για να μη γίνει αναφορά στην πολυπλοκότητα που τα χαρακτηρίζει. Ο όρος Νέφος μπορεί να αναφέρεται ταυτόχρονα τόσο στις υποδομές υλικού όσο και στις υποδομές λογισμικού των κέντρων δεδομένων. Όταν ένα Νέφος είναι διαθέσιμο για το ευρύ κοινό ονομάζεται δημόσιο. Όταν ένα Νέφος έχει κατασκευαστεί για τις ανάγκες μίας εταιρείας ή ενός οργανισμού και δεν παρέχει πρόσβαση στο ευρύ κοινό, ονομάζεται ιδιωτικό. Όταν οι πόροι ενός Νέφους διαμοιράζονται ανάμεσα σε δημόσια και ιδιωτικά Νέφη χρησιμοποιώντας ασφαλές δίκτυο, τότε το Νέφος ονομάζεται υβριδικό (Armbrust et al., 2010). Εταιρείες και οργανισμοί επιλέγουν τις παροχές του Νέφους ώστε να μειώσουν τα διαχειριστικά τους έξοδα και τα έξοδα αναβάθμισης των υποδομών τους μέσω εξελιγμένης διαχείρισης υπολογιστικών πόρων. Επίσης, επιτυγχάνουν επεκτασιμότητα, επιταχύνουν την διαδικασία ανάπτυξης, διευκολύνουν τη συνεργασία και ενθαρρύνουν την έρευνα και την καινοτομία.
Το Υπολογιστικό Νέφος χρησιμοποιεί δικτυακές συνδέσεις ώστε να παρέχει Λογισμικό σαν Υπηρεσία (Software as a Service(SaaS)), Πλατφόρμες σαν Υπηρεσία (Platforms as a Service (PaaS)) και Υποδομές σαν Υπηρεσία (Infrastructures as a Service (IaaS)) (Qian et al., 2009). Τα προϊόντα τα οποία παρέχονται μέσω των Υποδομών σαν Υπηρεσία μπορεί να είναι εικονικές υπολογιστικές μηχανές, εξυπηρετητές, αποθηκευτικά μέσα και γενικά μία πλήρης υπολογιστική υποδομή. Στην περίπτωση της Πλατφόρμας σαν Υπηρεσία, παρέχεται ό,τι χρειάζεται μία εφαρμογή για να εκτελεστεί, δηλαδή το υλικό, το λειτουργικό σύστημα, η βάση δεδομένων, οι εξυπηρετητές και το λογισμικό. Τέλος, το Λογισμικό σαν Υπηρεσία αποδεσμεύει το χρήστη από την εγκατάσταση και διαχείριση του λογισμικού και του προσφέρει μία μεγάλη γκάμα εφαρμογών, από τις πιο κοινές, όπως τις εφαρμογές γραφείου, ως τις πιο εξειδικευμένες. Από την πλευρά του υλικού, τρία σημαντικά θέματα πρέπει να υπογραμμιστούν σχετικά με το Υπολογιστικό Νέφος. Πρώτον, υπάρχει η αίσθηση ότι οι υπολογιστικοί πόροι που παρέχονται είναι άπειροι και διαθέσιμοι όποτε χρειαστούν. Δεύτερον, ο χρήστης δεν αισθάνεται ότι υπάρχει όριο χρήσης. Τρίτον, προβλέπεται η δυνατότητα της χρήσης και της απελευθέρωσης των πόρων, ανάλογα με τις ανάγκες σε μία δεδομένη χρονική στιγμή (Fox et al., 2009). Μετά την απαραίτητη αποσαφήνιση βασικών εννοιών που προηγήθηκε, θα γίνει μία σύντομη ιστορική αναδρομή που αφορά στην εμφάνιση και την εξέλιξη του Υπολογιστικού Νέφους. Ακολουθεί μία συνοπτική παρουσίαση της τεχνολογίας του Κινητού Υπολογιστικού Νέφους. Κατόπιν, θα παρουσιαστούν τα πλεονεκτήματα αλλά και οι ανησυχίες που συνεπάγεται η χρήση του σε εταιρείες και οργανισμούς. Σημαντικό τμήμα του άρθρου αποτελεί η αναφορά στις επιπτώσεις της ενσωμάτωσης του Υπολογιστικού Νέφους στην εκπαίδευση και ιδιαίτερα στο ελληνικό εκπαιδευτικό σύστημα. Το άρθρο κλείνει με τα συμπεράσματα που προέκυψαν από τη βιβλιογραφική μελέτη. 2 Ιστορική αναδρομή Η έννοια του Υπολογιστικού Νέφους (Cloud Computing) έκανε την εμφάνισή της τη δεκαετία του 1950 σε εκπαιδευτικά ινστιτούτα και εταιρείες, όπου ξεκίνησαν να χρησιμοποιούνται κεντρικοί υπολογιστές μεγάλων υπολογιστικών και αποθηκευτικών δυνατοτήτων. Οι χρήστες είχαν πρόσβαση σε αυτούς τους υπολογιστές μέσω τερματικών (dumb terminals), τα οποία δεν είχαν ούτε υπολογιστική ισχύ ούτε αποθηκευτικές ικανότητες. Ο όρος του Υπολογιστικού Νέφους έγινε ευρύτερα γνωστός τη δεκαετία του 1970, οπότε η IBM και η Google αποφάσισαν να συνεργαστούν στο συγκεκριμένο τεχνολογικό πεδίο. Ήταν τότε που η IBM παρουσίασε το λειτουργικό σύστημα εικονικών μηχανών (VM operating system), το οποίο παρείχε τη δυνατότητα να «τρέχουν» πολλές εικονικές μηχανές (virtual machines) στο ίδιο μηχάνημα. Κάθε εικονική μηχανή είναι μία αυτοτελής οντότητα που εκτελεί το δικό της λειτουργικό σύστημα και παρέχει υπολογιστικούς πόρους, όπως κεντρική μονάδα επεξεργασίας, μνήμη και μονάδες εισόδου-εξόδου (Mishra et al., 2012). Τη δεκαετία του 1980, ο ερχομός των προσωπικών υπολογιστών συνοδεύτηκε από την υπόσχεση ότι οι χρήστες θα ήταν σε θέση να αποφασίζουν οι ίδιοι για το υπολογιστικό τους περιβάλλον. Έτσι, οι προσωπικοί υπολογιστές αντικατέστησαν τα τερματικά και οι χρήστες απέκτησαν τη δυνατότητα να εκτελούν προγράμματα στον προσωπικό τους υπολογιστή. Το ίδιο χρονικό διάστημα, παρουσιάστηκε η προσέγγιση πελάτη-εξυπηρετητή, σύμφωνα με την οποία ο εξυπηρετητής διατηρεί μία κεντρική δεξαμενή δεδομένων, στην οποία οι πελάτες έχουν πρόσβαση. Η εμφάνιση του Διαδικτύου και του Παγκόσμιου Ιστού, έκανε το Υπολογιστικό Νέφος διάσημο. Τη δεκαετία του 1990 εμφανίστηκαν τα Εικονικά Ιδιωτικά Δίκτυα (Virtual Private Networks). Μέχρι τότε, οι εταιρείες τηλεπικοινωνιών υποστήριζαν τα κυκλώματα δεδομένων σημείου προς σημείο (point-to-point data circuits). Μέχρι το 2000, κολοσσοί της Πληροφορικής όπως η Amazon, η Microsoft και η Google, ασχολήθηκαν με την ανάπτυξη και την παροχή υπηρεσιών Υπολογιστικού Νέφους (Qian et al., 2009). Ακολουθούν κάποια από τα πιο σημαντικά ορόσημα στην ιστορία του Υπολογιστικού
Νέφους. Το 2006, η Amazon παρουσίασε το Ελαστικό Υπολογιστικό Νέφος (Elastic Compute Cloud(EC2)), μία εμπορική υπηρεσία βασισμένη στον Παγκόσμιο Ιστό, που παρείχε στο χρήστη τη δυνατότητα να υλοποιεί εφαρμογές σε ενοικιασμένα μηχανήματα. Το 2008, εμφανίστηκε το Eucalyptus, η πρώτη πλατφόρμα ανοικτού κώδικα για ανάπτυξη ιδιωτικών νεφών (private clouds). Την ίδια χρονιά, η Google κυκλοφόρησε το Google App Engine, πλατφόρμα που υποστήριζε διάφορες υπηρεσίες Υπολογιστικού Νέφους. Το 2011, η IBM παρουσίασε το IBM SmartCloud και το 2012 κυκλοφόρησε το Oracle Cloud. 3 Κινητό Υπολογιστικό Νέφος Εφόσον οι κινητές συσκευές (π.χ. έξυπνα κινητά, ταμπλέτες) είναι αντικείμενα που οι χρήστες δεν αποχωρίζονται καθ όλη τη διάρκεια της ημέρας, θα πρέπει να είναι μικρές, ελαφριές και να έχουν μπαταρίες μακράς διάρκειας. Αυτές οι απαιτήσεις προκαλούν μείωση της υπολογιστικής δύναμης συγκριτικά με εκείνη των στατικών συσκευών. Η μείωση του βάρους και του μεγέθους, η αύξηση της ζωής της μπαταρίας, η βελτίωση των εργονομικών χαρακτηριστικών και η επίτευξη της διάχυσης της θερμότητας έρχονται σε αντίθεση με την επεξεργαστική ταχύτητα, το μέγεθος της μνήμης και τις αποθηκευτικές δυνατότητες. Αν και οι σύγχρονες κινητές συσκευές έχουν αξιοσημείωτη υπολογιστική ισχύ, υπάρχουν αρκετές εφαρμογές (π.χ. εκείνες που αφορούν στην επεξεργασία πολυμέσων, στη συνεργατική επεξεργασία κλπ.) που απαιτούν ενέργεια και επεξεργαστικές δυνατότητες που οι κινητές συσκευές δε μπορούν να παρέχουν (Khan et al., 2014). Το Κινητό Υπολογιστικό Νέφος (Mobile Cloud Computing) δίνει τη δυνατότητα εργασίες οι οποίες δε μπορούν να εκτελεστούν σε κινητές συσκευές λόγω ορίων που τίθενται σε ενεργειακό και επεξεργαστικό επίπεδο, να μεταφορτωθούν σε απομακρυσμένους εξυπηρετητές του Νέφους. Όταν μία κινητή συσκευή είναι υπερφορτωμένη, ίσως να είναι απαραίτητη μία δυναμική μεταφορά κάποιων εργασιών της σε έναν απομακρυσμένο εξυπηρετητή του Νέφους. Μόλις μία εργασία τοποθετείται στο Νέφος για εκτέλεση, μία νέα εικονική μηχανή δημιουργείται και ορίζεται σε έναν εξυπηρετητή με φυσική υπόσταση. Σε έναν τέτοιο εξυπηρετητή μπορούν να εκτελούνται ταυτόχρονα διάφορες εικονικές μηχανές, κάθε μία από τις οποίες είναι αυτάρκεις, «τρέχουν» το δικό τους λειτουργικό σύστημα και παρέχουν πόρους όπως κεντρική μονάδα επεξεργασίας, μνήμη και μονάδες εισόδου/εξόδου. Μία εικονική μηχανή συνοδεύεται από δεδομένα μεταβλητού μεγέθους. Για παράδειγμα, η συμπίεση βίντεο προκαλεί μείωση δεδομένων, ενώ οι επιστημονικοί υπολογισμοί προκαλούν αύξηση δεδομένων. Επομένως, ο φόρτος των εξυπηρετητών στο Νέφος συνεχώς μεταβάλλεται εξαιτίας διαφόρων παραγόντων, όπως η μεταφερσιμότητα των συσκευών, η δημιουργία και ο τερματισμός εικονικών μηχανών καθώς και η μεταβολή του όγκου των δεδομένων τους. Πολλές φορές, για να εξισορροπηθεί ο φόρτος ενός συστήματος και να μειωθεί ο χρόνος εκτέλεσης, μία εργασία μετακινείται σε έναν νέο εξυπηρετητή. Η μετακίνηση συνεπάγεται ότι η εργασία θα διακόψει την εκτέλεσή της στον υπολογιστή που βρίσκεται και η κατάσταση της εικονικής μηχανής (σελίδες μνήμης) θα μεταφερθεί εκ νέου σε άλλο εξυπηρετητή. Εκεί, μία νέα εικονική μηχανή θα ξεκινήσει. Πριν πραγματοποιηθεί η μεταφορά μίας εργασίας, σημαντικές αποφάσεις πρέπει να ληφθούν σχετικά με το ποια εργασία θα πρέπει να μεταφερθεί, πού και πότε (Mishra et al., 2012). Η διαδικασία της μεταφοράς εργασιών εισάγει καθυστερήσεις. Το ζητούμενο είναι η ελαχιστοποίηση των διακοπών για το χρήστη, η μείωση του χρόνου εκτέλεσης μίας εργασίας αλλά και του χρόνου που χρειάζονται τα δεδομένα να μεταφερθούν στο χρήστη. 4 Πλεονεκτήματα και προβληματισμοί Εταιρείες και οργανισμοί που επιλέγουν τη χρήση του Υπολογιστικού Νέφους θα πρέπει να αξιολογήσουν τα πλεονεκτήματα αλλά και τους κινδύνους μίας τέτοιας επιλογής. Το Υπολογιστικό Νέφος διευκολύνει τη συνεργασία και την ομαδική εργασία και απελευθερώνει τους ερευνητές από έγνοιες σχετικά με τα ψηφιακά εργαλεία που θα χρησιμοποιήσουν στην έρευνά τους. Οι υποδομές
αξιοποιούνται στο έπακρο, καθώς οι ψηφιακοί πόροι δεσμεύονται και αποδεσμεύονται δυναμικά, ανάλογα με τις τρέχουσες ανάγκες. Ο χρήστης έχει πρόσβαση στα δεδομένα χωρίς χωρικούς και χρονικούς περιορισμούς και χωρίς προβληματισμούς σχετικά με την διαχειριστική πολυπλοκότητα των υπολογιστικών συστημάτων. Ένα σημαντικό θέμα το οποίο θα πρέπει να ερευνηθεί είναι η πιθανή μείωση των εξόδων υποδομών (άδειες λογισμικού, εξοπλισμός, προσωπικό κλπ.) που δυνητικά συνεπάγεται η καθιέρωση του Υπολογιστικού Νέφους. Οι εταιρείες και οι οργανισμοί δεν θα υποχρεούνται πια να χτίζουν και να διατηρούν ιδιωτικές υποδομές. Απλά θα χρησιμοποιούν κοινόχρηστους πόρους, πληρώνοντάς τους ανάλογα με τη χρήση. Με άλλα λόγια, θα χρεώνονται μόνο για τις υπηρεσίες που εκμεταλλεύονται. Τέλος, αξιοσημείωτες είναι, αφενός, η αίσθηση που δίνεται στο χρήστη ότι η διαθεσιμότητα των πόρων δεν έχει όρια και, αφετέρου, η ευελιξία στην παροχή πόρων η οποία γίνεται ανάλογα με τις ανάγκες σε μία δεδομένη χρονική στιγμή. Εκτός από πλεονεκτήματα, η μεταφορά αρχείων και εφαρμογών από εξυπηρετητή σε εξυπηρετητή στο Νέφος εισάγει και κάποιους προβληματισμούς οι οποίοι θα πρέπει να ληφθούν σοβαρά υπ όψη. Ένα σοβαρό ζήτημα που πρέπει να λυθεί είναι η μείωση κατανάλωσης ενέργειας στα κέντρα δεδομένων. Η συγκέντρωση των εργασιών σε λιγότερους εξυπηρετητές θα μείωνε τις ενεργειακές ανάγκες, όμως, από την άλλη, κάποιοι εξυπηρετητές θα υπερφορτώνονταν προκαλώντας μείωση στην ποιότητα των παρεχόμενων υπηρεσιών. Ο στόχος είναι η μείωση της ενεργειακής κατανάλωσης χωρίς να υποβαθμίζονται οι υπηρεσίες που παρέχονται στους πελάτες. Η Πράσινη προσέγγιση του Υπολογιστικού Νέφους (Green Computing) οδήγησε στη σύσταση αντίστοιχου επιστημονικού πεδίου αυξημένου ερευνητικού ενδιαφέροντος, που αποσκοπεί στην ελαχιστοποίηση της κατανάλωσης ενέργειας, εξασφαλίζοντας παράλληλα τη βέλτιστη χρήση των υπολογιστικών πόρων. Προσπάθειες έχουν γίνει ώστε να μειωθεί η εξάρτηση των κέντρων δεδομένων από το δίκτυο παροχής ηλεκτρικού ρεύματος και να αξιοποιηθούν οι δυνατότητες που παρέχουν οι ανανεώσιμες πηγές ενέργειας (Younge et al., 2010). Όσο αφορά το Υπολογιστικό Νέφος, υπάρχουν δικαιολογημένες ανησυχίες σχετικά με την εμπιστευτικότητα και την ασφάλεια των δεδομένων (Ryan, 2011). Κατ αρχήν, θα πρέπει να εξασφαλιστεί ότι η πρόσβαση στα δεδομένα θα γίνεται μόνο από εξουσιοδοτημένους χρήστες. Διαφορετικά, είναι πιθανόν ευαίσθητα προσωπικά δεδομένα να αποκαλυφθούν ή να χρησιμοποιηθούν από μη εξουσιοδοτημένους χρήστες, είτε κατά λάθος είτε επίτηδες. Επιπροσθέτως, το γεγονός ότι οι πάροχοι των υπηρεσιών έχουν πρόσβαση σε όλα τα δεδομένα (ηλεκτρονικό ταχυδρομείο, φάκελο υγείας ασθενούς κλπ.) εισάγει πιθανές ανεπιθύμητες συνέπειες. Τελευταίες έρευνες επιχειρούν να εξασφαλίσουν την παροχή εγγυήσεων σχετικά με την ασφάλεια των δεδομένων. Σημαντικά ερευνητικά βήματα έχουν γίνει ώστε οι χρήστες να μπορούν να μεταφορτώνουν δεδομένα σε κρυπτογραφημένη μορφή. Στην περίπτωση αυτή, οι πάροχοι των υπηρεσιών θα μπορούν να κάνουν υπολογισμούς και αναζητήσεις στα κρυπτογραφημένα δεδομένα, χωρίς όμως να μπορούν να τα αποκρυπτογραφήσουν. Αν και μία τέτοια λύση φαίνεται να είναι υλοποιήσιμη, δε μπορεί προς το παρόν να καθιερωθεί δεδομένου ότι οι υπάρχουσες τεχνικές είναι ιδιαίτερα δαπανηρές σε υπολογιστικό επίπεδο και απαιτητικές ως προς το αναγκαίο εύρος ζώνης (Ryan, 2011). Το νομικό σύστημα, όχι μόνο στην Ελλάδα αλλά και παγκοσμίως, δεν έχει ακόμα ξεκαθαρίσει απόλυτα ζητήματα σχετικά με την εμπιστευτικότητα και την προστασία των δεδομένων που φυλάσσονται στο Νέφος. Κάποιοι από τους νόμους που αφορούν σε θέματα ασφάλειας δεδομένων μπορεί να δεχτούν πολλές διαφορετικές ερμηνείες, εντείνοντας έτσι τις ανησυχίες που υπάρχουν σχετικά με το κατά πόσο το Υπολογιστικό Νέφος διαφυλάσσει τα μεταφορτωμένα δεδομένα. Εγείρονται επίσης ζητήματα αξιοπιστίας, καθώς έχουν καταγραφεί περιπτώσεις όπου οι πάροχοι δεν κατάφεραν να εξυπηρετήσουν τους πελάτες τους. Για παράδειγμα, τον Ιούνιο του 2008, η Google App Engine σταμάτησε να λειτουργεί για έξι ώρες εξαιτίας προβλημάτων στο
αποθηκευτικό της σύστημα. Το Μάιο του 2009, η Microsoft Azure διέκοψε την παροχή υπηρεσιών όσο αναβάθμιζε το λειτουργικό της σύστημα (Qian et al., 2009). Επιτακτική απαίτηση είναι η παροχή εγγυήσεων ότι ο χρήστης θα απολαμβάνει τις υπηρεσίες που εμπεριέχονται στη συμφωνία που έχει συνάψει με τον πάροχο. Η παροχή τέτοιων εγγυήσεων θα ήταν πιο αξιόπιστη αν υπήρχε τρόπος ένα Νέφος να γνωρίζει την τωρινή του κατάσταση αλλά και τη μελλοντική του ικανότητα να εξυπηρετήσει πελάτες. Για να επιτευχθεί αυτό, όταν ο χρήστης κάνει αίτημα για να δεσμεύσει πόρους, δηλώνει την αρχή και το πέρας του χρονικού διαστήματος που θα τους χρειαστεί. Το αίτημα στη συνέχεια αξιολογείται από το διαχειριστή του Νέφους, ο οποίος έχει έτσι πλήρη εικόνα της διάθεσης των πόρων του. Με αυτόν τον τρόπο, εκμηδενίζεται ο κίνδυνος πόροι που είναι ήδη πλήρως δεσμευμένοι να διατεθούν ξανά. 5 Το Υπολογιστικό Νέφος στην εκπαίδευση Ένα εκπαιδευτικό ινστιτούτο το οποίο ασχολείται με την ανάπτυξη εξελιγμένων υπηρεσιών, θα πρέπει να εστιάσει στην ανάπτυξη της τεχνολογίας και στην ανανέωση των υποδομών του σε επίπεδο υλικού και λογισμικού. Σε σύγχρονα εκπαιδευτικά περιβάλλοντα, οι μαθητές προσελκύονται να συμμετέχουν σε μαθήματα και οι καθηγητές είναι σε θέση να παρακολουθούν τις εξελίξεις στους τομείς του επιστημονικού τους ενδιαφέροντος, αντί να ασχολούνται με ζητήματα που αφορούν σε εξασφάλιση αδειών, ενημέρωση λογισμικού και επισκευή υπολογιστών. Ας σημειωθεί ότι η ανανέωση και η συντήρηση σύγχρονου λογισμικού και υλικού, οδηγεί σε τεράστιες δαπάνες οι οποίες είναι δυσβάσταχτες ειδικά αυτή την περίοδο που η οικονομική κρίση είναι παγκόσμιο φαινόμενο. Σε πολλές χώρες σε ολόκληρο τον κόσμο, το Υπολογιστικό Νέφος έχει υιοθετηθεί από τα εκπαιδευτικά συστήματα, με έμφαση στην τριτοβάθμια εκπαίδευση, ώστε να μειωθούν τα λειτουργικά έξοδα των εκπαιδευτικών ιδρυμάτων. Φυσικά, η ανάγκη για λογισμικό και υλικό εξοπλισμό παραμένει. Στην πραγματικότητα, αυτά που χρειάζονται είναι απλές συσκευές πρόσβασης, σύνδεση στο Διαδίκτυο και ένας κοινός φυλλομετρητής. Ήδη έχουν προταθεί διάφορες λύσεις που αφορούν στην ενσωμάτωση του Υπολογιστικού Νέφους στην εκπαίδευση (Ercan, 2010 Alabbadi, 2011). Για παράδειγμα, 10200 μαθητές των σχολείων του Kentucky Pike County έχουν επωφεληθεί από τις παροχές του Υπολογιστικού Νέφους. Την πλατφόρμα που υποστηρίζει το εγχείρημα διαχειρίζεται η ICC Technology Partners, υπεργολάβος της IBM. Έχει υπολογιστεί ότι μέσα σε πέντε χρόνια το κόστος της λύσης αυτής θα είναι υποδιπλάσιο σε σχέση με το κόστος που θα αντιστοιχούσε στη διατήρηση ατομικών υπολογιστικών περιβαλλόντων. Το Υπολογιστικό Νέφος έχει υιοθετηθεί από πολλά κολλέγια και Πανεπιστήμια στις Ηνωμένες Πολιτείες της Αμερικής (π.χ. το Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια στο Berkley, το κολλέγιο της Βοστώνης, το Πανεπιστήμιο της Νέας Υόρκης, τη σχολή Καλών Τεχνών στο Maryland), στη Βρετανία (π.χ. το Πανεπιστήμιο Leeds Metropolitan, το Πανεπιστήμιο Aberdeen) και σε πολλές άλλες χώρες σε ολόκληρο τον κόσμο (Sultan, 2010). Τα πλεονεκτήματα της χρήσης του Υπολογιστικού Νέφους στην εκπαίδευση είναι αξιοσημείωτα. Οι υπολογιστές των εκπαιδευτικών ινστιτούτων έχουν συνήθως μικρές αποθηκευτικές ικανότητες, αντίθετα με το Νέφος το οποίο επιτρέπει στους χρήστες να ανεβάζουν μεγάλες ποσότητες δεδομένων κάθε τύπου. Αυτά τα δεδομένα μπορούν να προσπελαστούν ανεξάρτητα από τον τόπο στον οποίο βρίσκεται ο χρήστης και τη συσκευή πρόσβασης που χρησιμοποιεί, αρκεί να διαθέτει σύνδεση στο Διαδίκτυο και έναν τυπικό φυλλομετρητή. Παρέχεται επίσης η δυνατότητα δημιουργίας εφεδρικών αντιγράφων, η οποία εμποδίζει την απώλεια αρχείων όταν για παράδειγμα ένας υπολογιστής καταρρεύσει. Οι χρήστες έχουν πια πρόσβαση στα δεδομένα τους οποτεδήποτε και από οπουδήποτε θελήσουν, χωρίς να είναι απαραίτητη η χρήση φορητών συσκευών αποθήκευσης δεδομένων. Η ενθάρρυνση της συνεργατικής μάθησης είναι επίσης σημαντική. Απλοποιείται η σύσταση ομάδων εργασίας και διευκολύνεται η συνεργασία μεταξύ των μελών τους μέσω της ανταλλαγής και του διαμοιρασμού αρχείων, ενώ δεν απαιτείται πια η αγορά, η εγκατάσταση και η ανανέωση εφαρμογών ή άλλων εργαλείων απαραίτητων για την υλοποίηση των εκάστοτε έργων. Εργασίες μπορεί να μεταφορτωθούν και να διαμοιραστούν από
τους καθηγητές, οι οποίοι δεν θα είναι πια υποχρεωμένοι να εκτυπώνουν και να φωτοτυπούν έγγραφα για τους μαθητές τους. Κάθε έγγραφο σχετικό με το μάθημα, όπως σημειώσεις ή εργασίες, θα μπορεί να μεταφορτωθεί στο Νέφος. Οι καθηγητές έτσι θα επικεντρώνουν την προσοχή τους στην κύρια δραστηριότητά τους, τη διδασκαλία, και δε θα χρειάζεται να προβληματίζονται με τεχνικά θέματα σχετικά με την υποδομή της εκπαιδευτικής μονάδας, σε επίπεδο υλικού και λογισμικού (Sultan, 2010). 6 Το Υπολογιστικό Νέφος στο ελληνικό εκπαιδευτικό σύστημα Η χρήση του Υπολογιστικού Νέφους στα ελληνικά σχολεία θα υποστήριζε πολύπλευρα την εκπαιδευτική διαδικασία και θα μείωνε σημαντικά το δυσβάσταχτο κόστος της συντήρησής ή, ακόμα χειρότερα, της ανανέωσης του πεπαλαιωμένου λογισμικού και υλικού εξοπλισμού των εκπαιδευτικών ινστιτούτων. Τα ελληνικά σχολεία προσπαθούν να διατηρήσουν τον ψηφιακό τους εξοπλισμό, ο οποίος είναι πολύ δύσκολο να αναβαθμιστεί εξαιτίας της βαθιάς οικονομικής κρίσης που η χώρα μας βιώνει τα τελευταία χρόνια. Το λογισμικό δεν παρέχεται επίσημα. Χρησιμοποιούνται εφαρμογές ανοικτού κώδικα όποτε αυτό είναι δυνατό, αν και μερικές φορές είναι αναγκαίο να χρησιμοποιηθεί εμπορικό λογισμικό. Εξαιτίας της πολύ δύσκολης οικονομικής κατάστασης, τα κονδύλια που διατίθενται για την εκπαίδευση δεν αρκούν να καλύψουν τις ανάγκες των σχολικών εργαστηρίων Πληροφορικής. Συχνά, το πειρατικό λογισμικό είναι η αναπόφευκτη λύση. Το Υπολογιστικό Νέφος μπορεί να αποτελέσει μία ελκυστική απάντηση στα ζητήματα που προαναφέρθηκαν. Οι υπολογιστές θα μπορούσαν να αντικατασταθούν από τερματικές συσκευές. Σε μία τέτοια προσέγγιση, η υπολογιστική ισχύς καθώς επίσης και το λογισμικό θα παρέχονταν από τους εξυπηρετητές του Νέφους. Η ενσωμάτωση του Υπολογιστικού Νέφους στην εκπαιδευτική διαδικασία μπορεί να βοηθήσει στην εξάλειψη της διαφοροποίησης των εκπαιδευτικών παροχών στη διαδικασία της μάθησης. Έχει παρατηρηθεί ότι το εκπαιδευτικό σύστημα σε αγροτικές περιοχές υποφέρει από έλλειψη ανθρώπινων πόρων και υλικοτεχνικών υποδομών. Ακόμα και σε αστικές περιοχές, υπάρχουν τομείς προνομιούχοι σε σύγκριση με άλλους. Το Υπολογιστικό Νέφος παρέχει ίσες ευκαιρίες σε μαθητές, σπουδαστές και φοιτητές ανεξάρτητα από τον τόπο κατοικίας τους. Επίσης, μπορεί να βοηθήσει τους κατ οίκον διδαχθέντες μαθητές, δίνοντάς τους εύκολη πρόσβαση στη βασική, αλλά ακόμα και στην ανώτερη και ανώτατη εκπαίδευση. Το Υπολογιστικό Νέφος μπορεί να δράσει επικουρικά στην προσπάθεια των μαθητών να εργαστούν σε ομάδες, προσφέροντάς τους τη δυνατότητα του διαμοιρασμού αρχείων και ιδεών μέσω του Νέφους. Ακόμα κι αν ένας υπολογιστής καταρρεύσει, τα αρχεία δεν επηρεάζονται εφόσον είναι αποθηκευμένα στο Νέφος. Οι καθηγητές δε θα σπαταλούν πια χρόνο και πόρους για την εκτύπωση αρχείων και τη δημιουργία φωτοαντιγράφων. Θα είναι αρκετή η μεταφόρτωση των αρχείων στο Νέφος, ώστε να είναι εύκολα προσβάσιμα στους μαθητές οποιαδήποτε χρονική στιγμή κατά τη διάρκεια της ημέρας, ακόμα και από τις κινητές τους συσκευές. Το Υπολογιστικό Νέφος θα αποδέσμευε τους καθηγητές της Πληροφορικής από υποχρεώσεις σχετικές με την τεχνική υποστήριξη των υπολογιστικών συστημάτων και θα τους επέτρεπε να αφοσιωθούν απερίσπαστοι στην ίδια την εκπαιδευτική διαδικασία. Στην Ελλάδα έχουν γίνει ήδη κάποιες αξιόλογες προσπάθειες ένταξης του Υπολογιστικού Νέφους στη βασική εκπαίδευση. Χαρακτηριστικό παράδειγμα αποτελεί το Πανελλήνιο Σχολικό Δίκτυο (http://www.sch.gr/), το οποίο υποστηρίζεται από το ελληνικό κράτος και παρέχει δωρεάν σύγχρονες και ασύγχρονες υπηρεσίες σε μαθητές, καθηγητές και σχολικές μονάδες, όπως τηλεδιάσκεψη και εξ αποστάσεως εκπαίδευση, περιοχές συζητήσεων, ηλεκτρονικό ταχυδρομείο κλπ. Κάθε χρήστης μπορεί να δημιουργήσει έναν προσωπικό λογαριασμό ώστε να κατασκευάσει ιστοσελίδες και ιστολόγια (blogs), να επικοινωνήσει μέσω ηλεκτρονικού ταχυδρομείου κλπ. Δυστυχώς, το Πανελλήνιο Σχολικό Δίκτυο συχνά δεν είναι σε θέση να εξυπηρετήσει τα μέλη του, είτε επειδή είναι εκτός λειτουργίας είτε επειδή οι παρεχόμενες υπηρεσίες είναι εξαιρετικά αργές.
Αυτό το φαινόμενο είναι αποτέλεσμα του γεγονότος ότι δεν έχει διατεθεί στο έργο η απαιτούμενη τεχνική υποστήριξη. Άξιο λόγου είναι και το Ψηφιακό Σχολείο (http://dschool.edu.gr/), το οποίο είναι μία ψηφιακή εκπαιδευτική πλατφόρμα για μαθητές και καθηγητές. Συγχρηματοδοτήθηκε από την Ευρωπαϊκή Ένωση και το Ελληνικό Δημόσιο στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» του ΕΣΠΑ 2007-2013 και υλοποιείται από το Ινστιτούτο Τεχνολογίας Υπολογιστών και Εκδόσεων «Διόφαντος» (ΙΤΥΕ). Η βασική ιδέα είναι η παροχή ενός ασφαλούς ψηφιακού περιβάλλοντος εργασίας σε μαθητές και καθηγητές. Σκοπός του είναι η αναβάθμιση της εκπαιδευτικής εμπειρίας και η υποστήριξη της επικοινωνίας και της συνεργασίας μεταξύ των μελών της σχολικής κοινότητας. Παρέχει διαδραστικά ψηφιακά σχολικά βιβλία και αποθήκες ψηφιακών αντικειμένων μάθησης. Ο κάθε χρήστης έχει την προσωπική του περιοχή ώστε να αποθέτει εκπαιδευτικό υλικό και να παρουσιάζει τα έργα του. Υπάρχουν ωστόσο κάποια ανοικτά θέματα σχετικά με την καθιέρωση του Υπολογιστικού Νέφους στους κόλπους της ελληνικής εκπαιδευτικής κοινότητας, τα οποία θα πρέπει να ληφθούν σοβαρά υπόψη. Πρώτα από όλα, η παροχή γρήγορων ευρυζωνικών υπηρεσιών είναι απαραίτητη. Από την άλλη, αρκετοί εκπαιδευτικοί και ιδιαίτερα οι πιο ηλικιωμένοι, δεν έχουν αναπτύξει επαρκείς δεξιότητες σχετικά με τη χρήση των νέων τεχνολογιών και έτσι δεν αισθάνονται άνετα ώστε να τις ενσωματώσουν στην εκπαιδευτική διαδικασία. Προτιμούν πιο παλιές εκπαιδευτικές τεχνικές και μερικές φορές δεν ενδιαφέρονται να εξερευνήσουν και να δοκιμάσουν καινούριες τεχνικές, επειδή κάτι τέτοιο απαιτεί προσπάθεια και χρόνο. Θα μπορούσαμε λοιπόν να πούμε ότι, πριν από την καθιέρωση του Υπολογιστικού Νέφους, ένα σημαντικό θέμα που χρήζει αντιμετώπισης είναι η αλλαγή της νοοτροπίας και της στάσης των εκπαιδευτικών απέναντι στο ενδεχόμενο της ενσωμάτωσης των νέων τεχνολογιών στην εκπαιδευτική διαδικασία. Επιπροσθέτως, το νομικό μας σύστημα χρειάζεται να εμπλουτιστεί ως προς τα θέματα που αφορούν στην προστασία των δεδομένων. 7 Συμπεράσματα Το Υπολογιστικό Νέφος αναφέρεται στην παροχή λογισμικού και υπηρεσιών δεδομένων σε χρήστες που διαθέτουν έναν απλό ηλεκτρονικό υπολογιστή, σύνδεση στο Διαδίκτυο και έναν κοινό φυλλομετρητή. Η υιοθέτηση αυτής της τεχνολογίας από ινστιτούτα και οργανισμούς εισάγει αξιοσημείωτα πλεονεκτήματα αλλά και προβληματισμούς. Πολλές χώρες, ακόμα και στην Αφρική, έχουν καθιερώσει τη χρήση του Υπολογιστικού Νέφους στο εκπαιδευτικό τους σύστημα. Στην Ελλάδα, η ενσωμάτωση του Υπολογιστικού Νέφους στη σχολική ζωή είναι ακόμα στα σπάργανα. Ωστόσο, η καθιέρωσή του θα μπορούσε να αναβαθμίσει την εκπαιδευτική διαδικασία και να μειώσει τα λειτουργικά έξοδα που συνεπάγεται η διατήρηση ιδιωτικών πληροφοριακών συστημάτων. 8 Βιβλιογραφία Alabbadi, M. M. (2011, September). Cloud computing for education and learning: Education and learning as a service (ELaaS). In Interactive Collaborative Learning (ICL), 2011 14th International Conference on (pp. 589-594). IEEE. Armbrust, M., Fox, A., Griffith, R., Joseph, A. D., Katz, R., Konwinski, A.,... & Zaharia, M. (2010). A view of cloud computing. Communications of the ACM, 53(4), 50-58. Ercan, T. (2010). Effective use of cloud computing in educational institutions. Procedia-Social and Behavioral Sciences, 2(2), 938-942. Fox, A., Griffith, R., Joseph, A., Katz, R., Konwinski, A., Lee, G.,... & Stoica, I. (2009). Above the clouds: A Berkeley view of cloud computing. Dept. Electrical Eng. and Comput. Sciences, University of California, Berkeley, Rep. UCB/EECS, 28, 13. Khan, A. R., Othman, M., Madani, S. A., & Khan, S. U. (2014). A survey of mobile cloud computing application models. Communications Surveys & Tutorials, IEEE, 16(1), 393-413.
Mishra, M., Das, A., Kulkarni, P., & Sahoo, A. (2012). Dynamic resource management using virtual machine migrations. Communications Magazine, IEEE, 50(9), 34-40. Qian, L., Luo, Z., Du, Y., & Guo, L. (2009). Cloud computing: An overview. In Cloud Computing (pp. 626-631). Springer Berlin Heidelberg. Ryan, M. (2011). Cloud computing privacy concerns on our doorstep. Communications of the ACM, 54(1). Sultan, N. (2010). Cloud computing for education: A new dawn?. International Journal of Information Management, 30(2), 109-116. Younge, A. J., Von Laszewski, G., Wang, L., Lopez-Alarcon, S., & Carithers, W. (2010, August). Efficient resource management for cloud computing environments. In Green Computing Conference (pp. 357-364).