Дипломная (вкр): Экспериментальные исследования облачных вычислений как основы для создания информационного пространства научных коммуникаций

Экспериментальные исследования облачных вычислений как основы для создания информационного пространства научных коммуникаций

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Кубанский государственный университет

ФГБОУ ВПО «КубГУ»

Кафедра общего, стратегического, информационного менеджмента и

бизнес-процессов

Специальность 080801.65 Прикладная информатика в менеджменте

Специализация «Прикладная информатика в бизнес-реинжиниринге»

ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА

Экспериментальные исследования облачных вычислений как основы для создания информационного пространства научных коммуникаций

Студент Скопинцев А.К.

Научный руководитель,

канд. физ.-мат. наук А.П. Савченко

Краснодар2013

РЕФЕРАТ

Выпускная квалификационная работа 123 с., 14 рис.,8 таблиц, 47 источников, 3 приложения.

Ключевые слова: научные исследования, облачные технологии, коммуникации, информационное, пространство, web-сервисы, web-технологии, информационные системы, экспериментальное исследование.

Объектом исследования выступает информационное пространство научных коммуникаций Кубанского государственного университета и факультета Управления и психологии.

Предметом исследования является процесс научных исследований и система научных коммуникаций в информационном пространстве.

Цель работы - оценка возможности использования облачных вычислений как платформы создания информационного пространства научных исследований путем планирования и проведения экспериментальных исследований.

В результате исследования проведена оценка эффективности облачных платформ для реализации информационного пространства научных исследований и созданы рекомендации для их использования.

Эффективность экспериментального исследования определяется актуальностью проблемы перехода к использованию web-технологий в процессе научных исследований.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

. Облачные вычисления как объект экспериментальных исследований

.1 Структура и сущность облачных вычислений

.2 Классификация облачных вычислений

.3 Эксперимент как инструмент научного исследования web-технологий

.4 Специфика экспериментальных исследований облачных вычислений

. Модель организации информационного пространства научных исследований

.1 основные этапы научных исследований

.2 Структура информационного пространства научных исследований (на примере КубГУ)

.3 Информационное сопровождение деятельности в КубГУ

.4 Информационное сопровождение научных исследований

.4.1 Основные задачи и функции информационного сопровождения научных исследований

.4.2 Направления экспериментальных исследований информационной системы поддержки научных исследований

. Эксперимент по оценке эффективности использования облачных вычислений для организации пространства научных исследований

.1 Практический эксперимент №1. Проект оформление заявки на участие в научном гранте

.2 Практический эксперимент №2. Разработка проекта в рамках олимпиады IT-планета 2012-2013

.3 Практический эксперимент №3. Использование облачных сервисов Google в процессе работы над студенческими дипломными проектами

.4 Практический эксперимент №4. Использование облачных сервисов Яндекс.Диск в процессе работы над студенческими дипломными проектами

.5 Практический эксперимент №5. Использование облачных сервисов для оформления заявки на участие в научном гранте

.6 Сравнительный анализ результатов практического эксперимента

Заключение

Список использованных источников

Приложение А - План-программа проведения эксперимента

Приложение Б - Инструкция по проведению эксперимента

Приложение В - Протокол эксперимента

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время происходит интенсивное внедрение новых информационно-коммуникационных технологий и стремительное развитие интернет-технологий, начался перенос деятельности ученых и научных организаций в онлайн среду. Система научных коммуникаций кардинально меняет свою структуру, появляются новые - электронные - формы и методы научного взаимодействия, формируется виртуальное пространство научных коммуникаций. Развитие цифровых технологий и компьютерных сетей позволяет качественно изменить традиционные средства научных коммуникаций, реализовать новые технологии информационного взаимодействия в электронной среде. Сложные сети коммуникаций подразумевают большие по объему потоки информации, которыми необходимо эффективно управлять для успешной научной деятельности. Цифровое представление информации открывает широчайшие возможности фиксации, обработки, передачи и хранения данных; обеспечивает многообразие их визуализации, интеллектуализацию обработки и компактность хранения, предоставляет широкий набор инструментальных средств для дистанционного доступа к информации и для ее передачи. При этом личные контакты, личное участие ученых в процессах передачи и обмена информацией также выражены в использовании таких, ставших уже традиционными, сервисов сети Интернет, как электронная почта, чаты, форумы, и относительно новых научных систем, реализованных средствами технологий Web2.0.

Развитие технологии облачных вычислений позволило поднять работу в сети Интернет на качественно новый уровень. Эти сервисы предлагают пользователю совершенно новые возможности. Можно самому определять как, где и когда работать со своими документами, главное иметь доступ в сеть Интернет. Кооперативная работа над проектами и возможность социализации деятельности также представляют большой интерес. Все эти функции можно использовать для работы над научными исследованиями и организации пространства научных коммуникаций.

Таким образом, можно судить о большой актуальности проблемы перехода к использованию web-технологий в процессе научных исследований. При успешном осуществлении этого перехода в информационное пространство возможно налаживание системы старых научных коммуникаций с более широкими возможностями.Для изучения данного вопроса было организовано исследование, состоящие из нескольких частей:

1) эмпирические исследования социальных сетей как платформы для реализации пространства научных коммуникаций;

2)      эмпирические исследования облачных вычислений как платформы создания информационного пространства научных исследований;

)        экспериментальные исследования облачных вычислений как основы для создания информационного пространства научных исследований.

Данная работа посвящена экспериментальному исследованию облачных вычислений как основы для создания информационного пространства научных исследований.

В ходе работы проверяется следующая гипотеза: «используя возможности облачных сервисов, можно реализовать платформу для создания информационного пространства научных коммуникаций».

Объектом исследования выступает информационное пространство научных коммуникаций Кубанского государственного университета и факультета Управления и психологии.

Предметом исследования является процесс научных исследований и система научных коммуникаций в информационном пространстве.

Цель работы - оценка возможности использования облачных вычислений как платформы создания информационного пространства научных исследований путем планирования и проведения экспериментальных исследований.

Указанная цель требует решение следующих задач:

1) сбор и анализ конкретного материала о применении конкретных информационных технологий и систем информационного обеспечения для решения реальных научной деятельности;

2)      выявление и описание проблем информатизации научной деятельности;

)        разработка набора требований к системе поддержки научных исследований;

)        разработка перечня критериев для сравнения облачных платформ;

)        проведение экспериментального исследования облачных платформ.

Согласно полученным критериям было создано задание на выполнение выпускной квалификационной работы и определены основные направления предстоящей экспериментальной деятельности.

Результатом практического исследования является оценка эффективности облачных платформ для реализации информационного пространства научных исследований и созданы рекомендации для их использования, отраженные в данной работе.

1. ОБЛАЧНЫЕ ВЫЧИСЛЕНИЯ КАК ОБЪЕКТ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

.1 Структура и сущность облачных вычислений

Облачные вычисления (англ. Cloudcomputing), (определение, предложенное Национальным Институтом Стандартов и Технологий США) - это модель предоставления повсеместного и удобного сетевого доступа, по мере необходимости, к общей совокупности конфигурируемых вычислительных ресурсов (например, сетей, серверов, систем хранения, приложений и сервисов), которые могут быть быстро предоставлены и освобождены с минимальными усилиями по управлению и необходимостью взаимодействия с провайдером услуг (сервис-провайдером) [22].

Облачные вычисления (англ. Cloudcomputing), в информатике- это модель обеспечения повсеместного и удобного сетевого доступа по требованию к общему пулу (англ. pool) конфигурируемых вычислительных ресурсов (например, сетям передачи данных, серверам, устройствам хранения данных, приложениям и сервисам- как вместе, так и по отдельности), которые могут быть оперативно предоставлены и освобождены с минимальными эксплуатационными затратами и/или обращениями к провайдеру [23]. Суть этой идеи проста - если для какого-либо расчёта не хватает мощностей одного компьютера, можно «припрячь» к этой работе другие ПК в сети, что существенно увеличит объём доступных для использования ресурсов и, следовательно, сократит время, требуемое на выполнение всех операций.

Термин «облачные» возник в результате буквального словесного описания картинок, приводимых в книгах по компьютерным сетям, где ПК пользователя соединялось линией с остальной сетью, которая изображалась в виде «облака»[25].

Потребители облачных вычислений могут значительно уменьшить расходы на инфраструктуру информационных технологий (в краткосрочном и среднесрочном планах) и гибко реагировать на изменения вычислительных потребностей, используя свойства вычислительной эластичности (англ. Elastic computing) облачных услуг.

В первые идея того, что сегодня называется облачными вычислениями была озвучена Джозефом Ликлайдером (J.C.R. Licklider) в 1970 году. В эти годы он был ответственным за создание ARPANET (Advanced Research Projects Agency Network). Его идея заключалась в том, что каждый человек на земле будет подключен к сети, из которой он будет получать не только данные на и программы. Другой ученый Джоном Маккарти (John McCarthy) высказал идею о том, что вычислительные мощности будут предоставляться пользователям как услуга (сервис). На этом развитие облачных технологий было приостановлено до 90-х годов, после чего ее развитию поспособствовал ряд факторов [26].

Расширение пропускной способности Интернета, в 90-е годы не позволило получить значительного скачка в развитии в облачной технологии, так как практически ни одна компания не технологии того времени не были готовы к этому. Однако сам факт ускорения Интернета дал толчок скорейшему развитию облачных вычислений.

Одним из наиболее значимых событий в данной области было появление Salesforce.com в 1999 году. Данная компания стала первой компанией предоставившей доступ к своему приложению через сайт, по сути, данная компания стала первой компанией предоставившей свое программное обеспечение по принципу - программное обеспечение как сервис (SaaS).

Следующим шагом стала разработка облачного веб-сервиса компанией Amazon в 2002 году. Данный сервис позволял хранить, информацию и производить вычисления.

В 2006, Amazon запустила сервис под названием Elastic Computecloud (EC2), как веб-сервис который позволял его пользователям запускать свои собственные приложения. Сервисы Amazon EC2 и Amazon S3 стали первыми доступными сервисами облачных вычислений.

Другая веха в развитие облачных вычислений произошла после создания компанией Google, платформы Google Apps для веб-приложений в бизнес секторе.

Значительную роль в развитии облачных технологий сыграли технологии виртуализации, в частности программное обеспечение позволяющее создавать виртуальную инфраструктуру.

Развитие аппаратного обеспечения способствовало не столько быстрому росту облачных технологий, сколько доступности данной технологии для малого бизнеса и индивидуальных лиц. Что касается технического прогресса, то значительную роль в этом сыграло создание многоядерных процессоров и увеличения емкости накопителей информации.

Датой отсчета современной истории Cloud Computing стал 2006 год, когда компания Amazon, которая уже на тот момент была одной из самых крупных, презентовала миру свою инфраструктуру Web-сервисов, которая была способна обеспечить пользователю не только хостинг, но и предоставить удаленные вычислительные мощности клиенту. Новинку восприняли и одобрили такие гиганты как, Google, Sun и IBM, а в 2008 году о своем интересе в этой области заявила корпорация Micrsoft. В этот же период требования к скорости расчётов, предъявляемых как крупными компаниями, так и простыми пользователями, стали опережать возможности компьютеров, на которых расчёты предстояло проводить. С тех пор развитие «облаков» проходило стремительно, многие компании перешли на них при первой возможности, а вскоре появились и сервисы, предоставляющие услуги распределённых вычислений своим клиентам.

Развитие и исследования в этой области проходят и сейчас - в 2008 корпорации HP, Intel, и Yahoo! создали совместную вычислительную лабораторию Cloud Computing Test Bed, направленную на совершенствование облачных технологий и приёмов работы с ними [27].

Рисунок 1.1 - Характеристики облачных вычислений

Национальным институтом стандартов и технологий США зафиксированы следующие обязательные характеристики облачных вычислений в соответствии с рисунком 1.1 [22]:

1) сервис самообслуживания, по мере необходимости (On-demand self-service). Потребитель может самостоятельно обеспечивать себя вычислительными возможностями (средствами и ресурсами), такими как серверное время и сетевые хранилища, по мере необходимости запрашивая их у сервис-провайдера в одностороннем автоматическом режиме, без необходимости взаимодействия с персоналом, представляющим сервис-провайдера;

2)      свободный сетевой доступ (Broad network access). Запрашиваемые сервисы доступны по сети через стандартные механизмы, поддерживающие использование гетерогенных платформ тонких и толстых клиентов (например, мобильных телефонов, ноутбуков и КПК);

)        объединение ресурсов (Resource pooling). Вычислительные ресурсы провайдера организованы в виде совокупности для обслуживания различных потребителей в многопользовательской модели с возможностью динамического назначения и переназначения различных физических и виртуальных ресурсов в соответствии потребителей. Особое значение имеет независимость размещения ресурсов, при котором пользователь, в общем случае, не знает и не контролирует точное физическое местоположение предоставляемых ресурсов, но может специфицировать их расположение на более высоком уровне абстракции (например, страна, штат или центр обработки данных). Примерами таких ресурсов являются системы хранения, обработка данных, память, пропускная способность сети, виртуальные машины;