未来计算在“云端”

来源:用户上传      作者: 孙剑华

　　【摘要】云计算是分布处理、并行计算和网格计算的发展,是新一代的互联网计算模型,其安全可靠的海量数据存储和强大的计算能力,将对我们在信息技术环境下,实现自由化、个性化、多元化的移动学习产生积极影响。
　　【关键词】云计算;移动学习;教育模式;教育资源;虚拟社区
　　【中图分类号】G40-057 【文献标识码】A【论文编号】1009―8097(2009)08―0060―03
　　
　　21世纪是信息主宰一切的时代,尤其是在新一代互联网技术Web2.0的推动下,互联网上的信息量正以指数级速度迅速膨胀着,根据EMC公司赞助IDC进行的研究计划“Digital Universe”分析报告,截止到笔者写稿时,我们这个世界生成、占用的数字信息及复制总量已超过374Exabytes(374×10243GB)[1],面对如此海量的信息,如何高效的处理并为用户提供快捷、有效的网络服务,成为互联网发展面临的首要问题。为了解决这个问题,从分布式处理到并行计算再到网格计算,IT界始终没有终止创新的步伐,在孕育了10年之后,一个基于网格技术理念并在其基础上发展而来的新互联网计算模型――云计算,诞生了。在云计算模型下,互联网服务商利用“云”(超级计算机群),为用户提供安全、快捷的信息存储和网络服务。应用于教育领域,云计算为新的学习方式――移动学习,提供新的发展思路:其大型存储器聚合的海量教育信息为教育资源的整合奠定了坚实的基础;其实现了C/S结构向B/S结构真正意义上的转变,使得移动学习过程中对学习者终端硬件的要求大幅降低,甚至只需一台支持浏览器技术的移动设备(如手机、PDA等)即可进行移动学习。云计算将是未来移动学习的主要支撑平台,也将推动移动学习的发展。
　　
　　一 云计算及其特点
　　
　　1 什么是云计算
　　云计算是分布式处理、并行处理和网格计算的发展,或者说是这些计算机科学概念的商业实现。云计算的基本原理是,将数据计算分布在大量的分布式计算机上,而非本地计算机或远程服务器中,企业数据中心的运行将与互联网相似,这使得企业能够将资源切换到需要的应用上,根据需求访问计算机和存储系统。这就好比是从古老的单台发电机模式转向了电厂集中供电的模式,它意味着计算能力也可以作为一种商品进行流通,就像煤气、水电一样,取用方便,费用低廉,最大的不同在于,它是通过互联网进行传输的。基于云计算这样的思想,我们不难想象:在未来,只需要一台笔记本或者一个手机,就可以通过网络服务来实现我们需要的一切,甚至包括一些个人计算机无法应对的超级计算任务。
　　云计算的核心是海量数据的存储和计算。由几十万台甚至几百万台计算机构成的计算机群,对信息进行聚合和分布处理,然后通过网络对客户提供服务,这样,用户只需使用电脑、手机、PDA等终端设备接入互联网,便可获取需要的信息服务。由于信息存储和数据计算都发生在“云”端,云计算突破了传统的以个人计算机为核心的硬件限制,集合了信息聚合和设备聚合的全新Web服务,将从根本上改变人们获取信息、沟通交流的方式。
　　
　　2 云计算的特点
　　云计算的特点主要有如下方面:
　　(1) 诸多技术的集合体
　　云计算是网格计算的发展,并在其基础上融合了虚拟技术、IaaS、Web2.0、分布式计算、公用计算[2]等技术,其中,虚拟化技术是云计算技术的核心。虚拟技术将网络中的服务器、存储和网络虚拟成一个资源池,统一灵活调配,每一个应用部署的环境和物理平台无关,通过虚拟平台进行管理实现对应用的扩展、迁移和备份。
　　(2) 安全的数据存储
　　云计算提供了最可靠、最安全的数据存储中心,用户不用再担心数据丢失、病毒入侵等麻烦。例如,将文档保存在类似 Google Docs 的网络服务上或将照片上传到类似 Google Picasa Web 的网络相册里,用户无需担心数据的丢失或损坏,因为与现今流行的网络硬盘想比,云服务端有专业的团队来管理信息,有先进的数据中心来保存数据,同时,严格的权限管理策略还可以帮助用户指定的人共享数据。
　　(3) 方便、快捷的云服务
　　大家都有过维护个人电脑上种类繁多的应用软件的经历:为了使用某个最新的操作系统,或使用某个软件的最新版本,我们必须不断升级自己的电脑硬件;为了防止在下载时引入病毒,我们不得不反复安装杀毒软件和防火墙软件。而在云计算时代,所有这些都无需用户自己动手,因为在云服务端有专业的IT人员帮用户维护硬件、安装和升级软件、防范病毒和各类网络攻击,而用户只需在浏览器中键入URL,登录后即可在浏览器中做以前在个人电脑上所能做的一切事情。
　　(4) 无限可能
　　为存储和管理数据提供了几乎无限多的空间,也为我们完成各类应用提供了几乎无限强大的计算能力。例如,当我们驾车出游的时候,只要用手机连入网络,就可以直接看到自己所在地区的卫星地图和实时的交通状况,可以快速查询自己预设的行车路线,可以请网络上的好友推荐附近最好的景区和餐馆,可以快速预订目的地的宾馆,还可以把自己刚刚拍摄的照片或视频剪辑分享给远方的亲友,等等,所有这一切,云计算为我们使用网络提供了几乎无限多的可能。
　　
　　二 云计算和教育
　　
　　1 云计算如何进入教育
　　基于云计算的原理和其固有的特点,云计算比其它新技术更容易进入学校。
　　云计算对用户端的设备要求很低――这一特点决定了云计算将会在学校大受欢迎。云计算能把分布在大量的分布式计算机上的内存、存储和计算能力集中起来成为一个虚拟的资源池,并通过网络为用户提供实用计算服务。为了满足越来越多的计算需求,学校不得不经常更新电脑设备。而在云计算背景下,绝大部分计算任务将交给云端(分布式计算机服务器)来完成,只需让电脑接入互联网即可,学校师生可以使用原有的旧电脑,或采用性能一般的低价笔记本电脑以及智能手机接入云服务,从而享受云计算提供的虚拟桌面带来的乐趣。可见,使用云计算服务,学校能极大的节约计算机硬件购买和维护的成本。
　　云计算为学校提供经济的应用软件定制服务。软件即服务(SAAS)是云服务的一种类型。学校接入这类云计算服务后,无需再花费大量资金购买商业软件授权,一些常用的应用软件如office系列,云服务已经提供,收费低廉,有的甚至是免费。作为客户端的本地电脑只需运行图形界面的Linux操作系统和浏览器即可享受云服务,不用担心应用软件是否是最新版本,这也极大的减少了学校为维护和升级操作系统、应用软件所投入的费用。
　　云计算能为学校提供可靠和安全的数据存储中心。在病毒猖獗的互联网时代,数据存储的安全可靠越显重要。而信息安全的问题在专业人员欠缺的学校特别突出。学校使用云计算服务,数据储存在云端,因此无需担心病毒的入侵和硬件的损坏导致数据丢失。
　　采用开源云计算项目,布置校园网中的云计算服务。目前有很多云计算项目是开源的,比如:你想构建类似与Google apps的云平台,可以采用AppDrop或10gen开源云计算项目。许多学校都有大量接近淘汰的旧电脑,这类电脑有些只是硬件配置问题无法升级到新的操作系统或安装新的应用软件而被淘汰,硬件本身还可以正常工作,这类电脑除了可以作为客户端接入云计算服务继续使用外,还可以选择使用开源云计算项目在此类电脑上布置学校自己的云计算服务。

　　
　　2 云计算在教育中的应用现状
　　2007年10月,Google和IBM联合宣布推广“云计算”计划[3],包括卡内基梅隆大学、斯坦福大学、麻省理工学院、加州大学伯克利分校在内的多所高校都参加了该项计划,我国的清华大学也于2008年3月加入了此项计划。通过这项计划,高校的研究者能够更方便地利用Google和IBM的云计算资源,搭建出各种创新性的应用。
　　(1) 卡塔尔云计算计划
　　“卡塔尔云计算计划”是将云计算技术引入中东地区的首批项目之一,最初于卡耐基梅隆大学卡塔尔分校启动。卡耐基梅隆大学卡塔尔分校、卡塔尔大学、德州农工大学卡塔尔分校将与众多业界专家、研究人员及客户一起,就构建云计算环境展开协作,共同开发云解决方案,以帮助解决行业问题。
　　(2) 南非比勒陀利亚大学云技术应用
　　比勒陀利亚大学计算智能研究组将把云计算技术应用于下一代医学研究中。利用该计划,学生们将通过研究药物吸收率以及曾应用于某种药物治疗的人的DNA的蛋白质结构折叠来找到减慢重症疾病发展的方法。
　　(3) 东非健康领导力高等教育联盟(“健康联盟”)云计算项目
　　健康联盟(Health Alliance)是一个由七所大学组成的联盟,它与IBM以及其他业界专家合作,通过虚拟计算实验室来拓展可供学生远程访问的教学资源。通过云计算技术,所在联盟大学的学生将可访问最先进的教育类计算资料,选择软件应用、计算及存储资源,而且不用支付维护和支持整个计算环境方面的费用。
　　诸多的教育性云计算项目的开展预示着云计算不但改变了传统互联网时代信息聚合和数据处理的方式,更将会为教育领域开拓一个全新的学习空间,创造一个教育信息自由化、学习者多元化的学习环境。随着云计算的发展和普及,教育者信息、教育信息、学习者信息都将逐步迁移到“云”上,这对移动学习的发展来说,无疑是一个很好的契机:一方面,学习者可以在云服务所聚合的海量教育信息中自由地、最大化地选择学习内容;另一方面,教育者可以充当云服务管理者的角色,整合、归类和管理教育信息资源,开展教学设计,优化教学过程;再者,云计算是基于Web服务的,这便意味着,学习者在学习过程中,可以与全世界的学习者一起交流、协作,共同完成学习任务。
　　
　　三 云计算对移动学习的影响
　　
　　1 改变现有移动学习模式
　　根据不同的应用技术、不同的通信协议,移动学习的模式有两种:基于短信息服务(SMS)和通过建设WAP教育站点,分别是基于点播和基于浏览的移动学习。而两种模式都各有其不足:SMS模式下,学习者通过定制短信息进行学习,服务端短信息一般都是编辑完成后通过短信平台传播给学习者的,学习者无法与教学者进行实时的交流,即使将问题以短信息方式回复给教育者,教育者也很难在第一时间进行回答。而且,短信息的发送、接收受信息堵塞、网络是否通畅等诸多因素的影响;WAP教育站点模式下,一是目前建立的WAP教育站点不多,学习资源有限。二是该方式基于WAP浏览协议,数据传输速率不高,使得学习者学习效率不高,此外,其收费比较高,甚至超过个人计算机条件下的网络学习,因此很难得以普及。移动学习现有模式的诸多不足,使得移动学习很难形成大众化的趋势,也在根本上限制了移动学习的发展。云计算的出现,将通过技术弥补这些不足,带来移动学习模式的变革。云背景下,大量教育资源将存储与云服务器中,学习者无需再通过短信或WAP站点点播方式,只需使用移动设备通过浏览器即可接入“云”端存储器自行选择学习内容进行学习,而且云计算整合了多方计算机、互联网新技术,突破了单一WAP协议的限制,加之目前支持HTTP协议的智能手机、PDA的平民化发展,学习者将得以使用低价的移动设备、廉价的网络收费与云服务器进行快速的通信。
　　
　　2 整合最丰富的教育信息资源
　　互联网最大的优势在于资源的聚合,云计算根本出发点就是信息的融合、存储并通过网络服务进行共享,这使得教育者可以最大限度的整合教育资源。在现行的移动学习模式下,教育者都是按照既定的教学大纲要求,编排学习内容、设计教学过程并通过网络手段向学习者传授知识,学习内容的广度和深度在很大程度上仍受教学大纲和教育者本身知识体系的限制,教育者传授多少学习内容,学习者只能得到多少知识,无法形成知识的迁移。而在云计算时代,由全世界范围内的教育者提供的大量教育资源将聚合到“云”端的存储服务器中,学习者只需输入关键词,即可获取来自世界各地的教育资源,然后根据需要自由地选择学习内容进行学习,就像使用搜索引擎那么简单,教育者要做的仅仅是对教育资源进行归类、管理和制定相应的访问规则。同时,在学习过程中,学习者和教育者还可以在既定的规则下对既有的学习内容进行补充和修改,从而不断地完善资源库。
　　
　　3 创建自主、多元的虚拟学习社区
　　随着互联网技术的进步,互联网技术教育应用在信息处理和交流协作方面的优势日益显现。为了更好的交流协作,以形成共有文化和学习共同体为目标的虚拟学习社区大量出现并发挥着重要作用。虚拟社区实质上是一种特殊的学习环境,学习者根据自己的需要有方向的选择适合自己的社区,发展自己的特长并和社区成员之间分享知识、互助合作。然而,由于技术和资源方面的原因,目前虚拟学习社区的构建仍依托于某特定的教学机构,其辐射范围、学习者构成、学习内容、学习策略等往往受该教学机构的控制,学习者个性并没得到充分展示,社区成员间的知识共享、交流协作还是受约于教学机构。在云计算下,所有资源和应用程序都将整合在“云”端,每个学习者都可以利用这些资源和应用程序自由的创建虚拟社区,构建自己的虚拟学习环境,跟具有共同学习目标的其他学习者一起进行协作学习。由于这些虚拟社区由学习者自主创建,没有特定的教学引导者或社区意见领袖[4],共同的学习目标是对学习者秩序的唯一约束准则,因而学习者可以充分发挥其特长,展示其个性,自由地交流。再者,由于是基于网络的,学习者构成突破了现行虚拟社区辐射范围的限制,来自世界各地、不同国家、不同文化背景的人,都可以进入社区共同学习和讨论,相互取长补短,借鉴学习经验和丰富学习内容,实现了多元化的文化知识交流。
　　
　　4 对移动学习设备要求大幅降低
　　目前,移动学习设备存在的问题仍然是制约移动学习发展和普及的重要因素。主要存在问题如下:
　　(1) 信息处理能力低,计算速率远不及普通计算机;
　　(2) 链接不同类型装置时有困难,移动设备对器件性能要求很高;
　　(3) 大部分移动设备还不支持HTTP协议,只能访问基于WAP协议的服务器,多媒体资源的传输受限制。
　　云计算技术的出现,为这些问题提供了很好的解决之法。云计算下,所有的数据存储和处理都将在“云”端的计算机群进行,其强大的计算能力不但使处理速度要比个人计算机快很多,而且还能完成一些个人计算机无法应付的数据处理任务。由于所有的数据处理都在“云”端进行,学习者只需通过浏览器便可进行类似于在个人计算机上的一切操作,如一些应用程序的安装和使用等,所有这些操作都无需硬件系统的支持,因此对移动设备除运行浏览器本身所需计算能力以外无任何别的数据处理要求,而这样的要求,普通的手机就可以胜任。正如比尔•盖茨[5]1989年在谈论“计算机科学的过去现在与未来时”时所说的那样:“用户只需要640K的内存就足够了”。从使用者角度来讲,云计算将带来硬件的死亡。而且,现在的PDA正向着电脑和手机融合的方向发展,其内置的操作系统和支持HTTP协议的浏览器,将为用户提供更完善的浏览器功能。通信方面,目前第三代无线移动通信(3G)技术正快速发展,其到来后将带来2Mbps的数据传输速率,将更好的为移动设备和“云”端的无线通信服务。
　　
　　四 总结
　　
　　传媒学家麦克卢汉认为“任何技术都倾向于创造一个新的人类环境”。云计算技术的出现,不但为IT业提供了全新的机遇并催生传统IT产品的转变,也将从多方面改变我们的学习和生活。虽然目前云计算还处于起步阶段,但其在IT界所受的热捧足以显示其强大的生命力。在以终身学习为主导的现代社会背景下,教育技术工作者应在对云计算技术研究的基础上进一步设计开发其教育应用,充分发挥其在移动学习中的优势,进而真正实现随时随地、自由化、个性化、多元化的移动学习。
　　

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