رایانش ابری(Cloud computing)؛ روند توسعه، زنجیره ارزش و کاربردها

رایانش ابری نوعی محاسبات مبتنی بر اینترنت است که داده‌ها و منابع پردازشی به اشتراک گذاشته‌شده را برای رایانه‌ها و دیگر تجهیزات، بر اساس درخواست فراهم می‌کند. همچنین مدلی است که امکان دسترسی به مجموعه‌ای از منابع محاسباتی را در هر مکان و بر اساس درخواست کاربران فراهم می‌کند. این منابع قابلیت پیکربندی در فضای به اشتراک گذاشته‌شده را دارند (شبکه‌ها، سرورها، فضاهای ذخیره‌سازی، برنامه‌های کاربردی و خدمات) و به‌سرعت و با کمترین تلاش مدیریتی یا تعامل با ارائه‌دهندگان خدمات، آزاد می‌شوند. در ابر میزان استفاده از منابع اندازه‌گیری می‌شود و مشتری، به ازای میزان استفاده از سرویس‌ها، هزینه پرداخت می‌کند. رایانش ابری فناوری بزرگ و جدیدی است که در ادامه به برخی از تعاریف آن اشاره می‌کنیم:

تعریف گارتنر: گارتنر رایانش ابری را سبکی از رایانش تعریف می‌کند که در آن قابلیت‌های مبتنی بر فناوری اطلاعات، در مقیاس بزرگ و به‌عنوان سرویس در اختیار کاربران اینترنت قرار می‌گیرد. نکته کلیدی در این تعریف، اصطلاح «به‌عنوان سرویس» است که به پرداخت هزینه و تعریف قراردادهای سطح خدمت اشاره دارد.

تعریف فارستر: فارستر رایانش ابری را به‌عنوان مجموعه‌ای استانداردشده از منابع فناوری اطلاعات تعریف می‌کند که توسط یک ارائه‌دهنده خدمت در دسترس قرار می‌گیرد و دارای ویژگی‌های زیر هستند:

• از طریق پروتکل‌های اینترنتی از هر رایانه‌ای و در هر زمانی در دسترس‌اند؛
• منابع موردنیاز را به‌صورت خودکار و بر مبنای درخواست اختصاص می‌دهد؛
• دارای مدل کسب‌وکاری پرداخت بر مبنای استفاده یا مبتنی بر تبلیغات است؛
• دارای اینترفیس‌های مدیریت وب است؛
• و به‌صورت کاملاً سلف‌سرویس در اختیار کاربر قرار می‌گیرد.

این تعریف مشابه گارتنر، بر مدل کسب‌وکار و شیوه‌هایی که به کاربر ارائه می‌شود، تأکید می‌کند. فارستر دسته‌بندی جزئی‌تری بر مبنای چهار مدل ارائه سرویس (زیرساخت، واسطه، نرم‌افزار و اطلاعات و فرایندها) و سه مدل پیاده‌سازی (ابر خصوصی، میزبان و عمومی) ارائه می‌دهد که در شکل ۱ نشان داده‌شده است.

شکل ۱٫ مجموعه خدمات ارائه‌شده توسط رایانش ابری

امروزه با حمایت سهام‌داران صنایع بزرگی مانند گوگل، آمازون یا مایکروسافت، کاربرد رایانش ابری در زمینه‌های گوناگون رو به افزایش است. میلیون‌ها نفر از سرویس‌های ابر، ازجمله پست گوگل و دراپ باکس استفاده می‌کنند. به‌تازگی شرکت‌های بسیاری از برنامه‌های کاربردی مبتنی بر ابر، مانند سلزفورس استفاده می‌کنند و تجارت‌های کوچک و بزرگ، از زیرساخت‌های مجازی پیشنهادی شرکت‌هایی مانند آمازون وب‌سرویس و مایکروسافت آژوراستقبال می‌کنند. در میان دولت‌ها، پیشگامانی مانند رایانش ابری فدرال استفاده از رایانش ابری را ارتقا داده‌اند و سازمان‌های دیگری مانند ناسا از زیرساخت ابر برای تحقیقات خود استفاده می‌کنند. در ادامه توضیح تفصیلی درباره انواع سرویس‌ها در رایانش ابری ارائه می‌گردد.

انواع سرویس در رایانش ابری

سرویس‌های رایانش ابری به اشکال زیر ارائه می‌شوند:

زیرساخت به‌منزله خدمت: آخرین لایه در مدل ارائه سرویس، زیرساخت به‌منزله سرویس است که مفهوم اصلی آن مجازی‌سازی است. این سرویس، منابع محاسباتی و زیرساخت لازم برای ذخیره‌سازی، پردازش و شبکه‌بندی نرم‌افزارها را فراهم کرده و مشابه یک ماشین فیزیکی یا مجازی برای پشتیبانی از نرم‌افزارهای کاربران عمل می‌کند.

این سرویس به کاربر اجازه می‌دهد تا سیستم‌عامل و نرم‌افزارهای خود را در آن مستقر و اجرا نماید. منفعت اصلی این سرویس این است که کاربر هیچ مسئولیتی برای استقرار، مدیریت و نگهداری زیرساخت ندارد. آمازون ای‌سی۲و موتور محاسباتی گوگل نمونه‌ای از فراهم‌کنندگان ماشین‌های مجازی مبتنی بر درخواست هستند. اکالیپتوسو اپن‌استک نمونه‌هایی از میان‌افزارهای منبع بازی هستند که سازمان‌ها از آن‌ها برای خلق زیرساخت‌های خود استفاده می‌کنند. نرم‌افزار پایه‌ای که ماشین‌های مجازی را خلق می‌کند، «ناظر» نامیده می‌شود. از میان این نرم‌افزارها، زن، وی‌ام‌ور و هایپروی بیشترین استفاده را دارند. ناظرها نمونه‌های متفاوتی از ماشین‌های مجازی را در رایانه‌های محلی خلق می‌کنند؛ به این صورت که منابع واقعی ماشین میزبان را به اشتراک می‌گذارند و وقتی دیگر به آن‌ها نیاز نباشد تمام می‌شوند.

پلتفرم به‌منزله خدمت: این سرویس به جهت فراهم ساختن محیطی برای توسعه در ابر، نقش مهمی ایفا می‌کند که توسط ارائه‌دهندگان خدمات برای توسعه‌دهندگان نرم‌افزار ایجاد می‌شود تا بتوانند به پیاده‌سازی و نگهداری نرم‌افزارهای خود بپردازند. این نوع سرویس اغلب برپایه «زیرساخت به منزله سرویس» بنا می‌شود و به کاربر اجازه می‌دهد برنامه‌هایی را که با استفاده از برنامه‌نویسی و محیط‌های اجرایی ایجادشده و از حمایت خدمات پشتیبانی برخوردار است، روی زیرساخت ابری قرار دهد.

همچنین یک بستر می‌تواند شامل سخت‌افزار، نرم‌افزار، سیستم‌عامل، سرور، ابزارهای توسعه و پایگاه داده‌ها باشد. در این سطح کاربران نیازی به دانستن میزان حافظه، سطح پردازش و ذخیره‌سازی موردنیاز خود نداشته و می‌توانند مستقیماً نرم‌افزارهای خود را بر بستر ابر پیاده‌سازی کنند. در این سطح سرویس‌دهی، نه فقط ارائه‌دهنده خدمات نرم‌افزاری و کارکنان بخش فناوری اطلاعات، بلکه کاربران غیرحرفه‌ای نیز از منابع استفاده می‌کنند. در این لایه، موتور اپلیکیشن گوگل، مایکروسافت ویندوز آژورو آمازون وب‌سرویس چارچوب‌های برنامه‌نویسی و پیاده‌سازی را فراهم می‌کنند.

نرم‌افزار به‌منزله خدمت: امروزه این نوع سرویس‌دهی بهترین مدل است و در آن به‌جای اینکه برنامه‌های کاربردی در رایانه کاربران اجرا شود، ارائه‌دهنده خدمات در سراسر اینترنت آن‌ها را عرضه می‌کند. کاربران با اجاره یا مدل‌های پرداخت بر مبنای میزان استفاده، بدون نگرانی بابت نصب و یا نگهداری نرم‌افزارها، از آن‌ها بهره می‌گیرند. همچنین نیازی به داشتن زیرساخت یا پلتفرم موردنیاز برای نرم‌افزار نیز نیستند. منابع در این سطح، شامل برنامه‌های کاربردی واقعی تا سرویس‌های چندرسانه‌ای یا وب هستند و معمولاً در دسترس مشتریان اینترنتی قرار می‌گیرند.

نرم‌افزار به‌عنوان سرویس، به سبب مقیاس‌پذیری، قابلیت انطباق، دسترسی جهانی و عدم نگرانی کاربران بابت تنظیمات پیکربندی و به‌روزرسانی‌ها، موردتوجه قرارگرفته است. با این وجود کاربران کنترلی بر اجزای نرم‌افزار، امنیت و استفاده شخصی شده از آن ندارند. دراپ‌باکس، سیلزفورس و گوگل داک نمونه‌هایی از نرم‌افزارهای این نوع خدماتند.

تفاوت میان پلتفرم به‌منزله خدمت و نرم‌افزار به‌منزله خدمت در این است که در حالت اول کاربر می‌تواند به توسعه یک نرم‌افزار یا میزبانی یک نرم‌افزار کامل در بستر ابر بپردازد، درحالی‌که در حالت دوم، کاربر تنها می‌تواند میزبان یک نرم‌افزار کامل در بستر ابر باشد. محیط رایانش ابری از چهار نوع ابر تشکیل‌شده است که عبارت‌اند از عمومی، خصوصی، ترکیبی و ابر انجمنی. در ادامه به توضیح هریک خواهیم پرداخت.

شکل ۲٫ سرویس‌های رایانش ابری

انواع ابر

ابرها به چهار دسته طبقه‌بندی می‌شوند:

ابر عمومی: ابری است که در آن منابع زیرساختی و محاسباتی در سراسر اینترنت در دسترس عموم مردم قرار دارد. این ابر را ارائه دهنده سرویس اداره می‌کند و سرویس‌های ابری را به مشتریان می‌رساند.

ابر خصوصی: در این ابر زیرساخت و سرویس‌ها، مخصوص شرکت‌های خاصی است. اگرچه این نوع ابر از نظر هزینه اثربخشی ابر عمومی را ندارد، اما از بعد امنیتی و شخصی‌سازی ارزش زیادی دارد.

ابر ترکیبی: این زیرساخت ابری، ترکیبی کامل از زیرساخت‌های ابرهای گوناگون است و به کمک رابط کاربرها با این ابرها تعامل دارد؛ بنابراین بهره‌مندی از مزایای انواع مدل‌های پیاده‌سازی را تسهیل می‌کند؛ بنابراین ابر، حجم کار را بدون هیچ دردسری برای کاربران، میان میزبان خصوصی و عمومی انتقال می‌دهد.

ابر انجمنی: این ابر برای تعدادی از شرکت‌های ویژه است که منافع، خط‌مشی‌ها و منافع انطباقی مشابه را با یکدیگر به اشتراک می‌گذارند. این ابر را یک شرکت یا گروهی از شرکت‌ها مدیریت می‌کنند و در مقایسه با ابر خصوصی، هزینه کمتری دارد؛ زیرا هزینه میان گروهی از شرکت‌ها تقسیم می‌شود.

روند توسعه رایانش ابری

• تحلیل هایپ سایکل گارتنر

همان‌طور که در شکل ۳ مشاهده می‌شود، رایانش ابری از سال ۲۰۰۸ در هایپ سایکل گارتنر، به‌عنوان یک فناوری نوظهور حاضر شد. در سال‌های ۲۰۰۹ تا ۲۰۱۱، در نقطه اوج حضور داشت (شکل ۴)، پس از آن سیر نزولی خود را آغاز کرد، به‌گونه‌ای که در سال ۲۰۱۴، در انتهای مرحله «سیر نزولی» قرار گرفت (شکل ۵) و از سال ۲۰۱۵، به‌طورکلی از هایپ سایکل فناوری‌های نوظهور گارتنر حذف شد (شکل ۶). با این وجود، به سبب گستردگی این فناوری و متعدد بودن فناوری‌های وابسته به آن، از سال ۲۰۱۲، این فناوری هایپ سایکل خاص خود را پیدا کرد که در آن می‌توان رشد فناوری‌های وابسته آن را مشاهده کرد (شکل ۷).

شکل ۳٫ نمودار هایپ سایکل گارتنر سال ۲۰۰۸

شکل ۴٫ نمودار موقعیت‌های مختلف فناوری رایانش ابری روی هایپ سایکل گارتنر از ابتدا تا انتها

شکل ۵٫ نمودار هایپ سایکل گارتنر سال ۲۰۱۴

شکل ۶٫ نمودار هایپ سایکل گارتنر سال ۲۰۱۵

شکل۷٫ نمودار هایپ سایکل گارتنر برای فناوری رایانش ابری در سال ۲۰۱۲

شکل ۸٫ نمودار هایپ سایکل گارتنر برای فناوری رایانش ابری در سال ۲۰۱۸

همان‌طور که در شکل ۸ مشاهده می‌شود، خود فناوری رایانش ابری به انتهای مرحله رونق دوباره نزدیک شده و به‌نوعی، نزدیک به دوره ثبات است. این موضوع بدان معناست که باوجود نوسان‌های مختلف، این هایپ در حال اتمام است و باید انتظار انطباق گسترده با این فناوری و افزایش بهره‌وری از طریق آن را داشت.

• تحلیل پتنت

همان‌طور که شکل ۹ نشان می‌دهد، ثبت پتنت‌ها در زمینه رایانش ابری از سال ۲۰۰۷ (یک سال پیش از ورود این فناوری به هایپ سایکل گارتنر) آغاز شد. سال‌های ۲۰۱۰ تا ۲۰۱۳، مهم‌ترین پتنت‌های ثبت‌شده در این زمینه بوده و این تعداد در سال‌های ۲۰۱۳ تا ۲۰۱۶ کاهش پیدا می‌کنند. علت این کاهش را می‌توان رشد فناوری‌های وابسته به رایانش ابری و تمرکز بیشتر بر فناوری‌های جدید دانست که با بررسی تعداد پتنت‌های برخی فناوری‌های مربوطه می‌توان آن را تأیید کرد. از مهم‌ترین سازمان‌هایی که به ثبت پتنت در این سال‌ها پرداخته‌اند، می‌توان به شرکت آی.بی.ام، اوراکل و مایکروسافت اشاره کرد.

شکل ۹٫ تحلیل مهم‌ترین پتنت‌های فناوری رایانش ابری

شکل ۱۰٫ نمودار خطی رشد پتنت‌های فناوری رایانش ابری

همان‌طور که شکل ۱۰ نشان می‌دهد، از سال ۲۰۰۸، تعداد پتنت‌های ثبت‌شده در حوزه این فناوری رو به افزایش بوده و تا سال ۲۰۱۸، هر سال به تعداد آن‌ها افزوده شده است.

• تحلیل علم‌سنجی

همان‌طور که شکل ۱۲ نشان می‌دهد، رشد مقالات منتشرشده در حوزه رایانش ابری تا سال ۲۰۱۶، سیر صعودی داشته و پس از آن روند نزولی خود را آغاز می‌کند، به‌گونه‌ای که در سال ۲۰۱۸، کاهش چشمگیری نسبت به ۲۰۱۷، قابل‌مشاهده است. همچنین از شکل ۱۱ می‌توان نتیجه گرفت عمده مقالات منتشرشده در حوزه‌های تئوری و علوم کامپیوتر، مهندسی برق، سیستم‌های اطلاعاتی، مخابرات و مهندسی نرم‌افزار است.

شکل ۱۱٫ تعداد مقالات منتشرشده در حوزه رایانش ابری در زمینه‌های مختلف

شکل ۱۲٫ نمودار تعداد مقالات منتشرشده در سال‌های مختلف در حوزه رایانش ابری

رابطه رایانش ابری با سایر حوزه‌های فناوری

در جدول ۱، اثراتی که فناوری رایانش ابری بر سایر حوزه‌های فناوری تحول دیجیتال دارند، مورد بررسی قرار می‌گیرند:

جدول ۱٫ رابطه رایانش ابری با حوزه‌های فناوری دیجیتال

زنجیره ارزش رایانش ابری

بر اساس مطالعات و جستجوهای انجام‌شده درخصوص زنجیره ارزش فناوری رایانش ابری، موارد زیر استخراج شد. در گزارش منتشرشده توسط یک دانشگاه استرالیایی در سال ۲۰۱۵، شکل ۱۳ به عنوان زنجیره ارزش رایانش ابری معرفی شد. این زنجیره را، به جهت در نظر گرفتن سه بعد زیرساخت فناوری، خدمات ارائه‌شده و بحث مشاوره خدمات، می‌توان نمونه مناسبی برای تحلیل ارزش ایجادشده در نظر گرفت. 

شکل ۱۳٫ زنجیره ارزش رایانش ابری

همچنین در مقاله منتشرشده پیرامون زنجیره ارزش رایانش ابری، زنجیره ارائه شده در شکل ۱۴، به عنوان مدلی مرجع برای سنجش ارزش ایجادشده از طریق رایانش ابری معرفی می‌شود که دارای سه بعد خدمات اصلی، خدمات مبتنی بر کسب‌وکار و خدمات مبتنی بر ابر است.

شکل ۱۴٫ زنجیره ارزش رایانش ابری

براساس جمع‌بندی نمونه زنجیره‌ارزش‌های مشاهده‌شده و چارچوب طراحی‌شده در پروژه، زنجیره ارزش رایانش ابری به شکل ۱۵ ارائه می‌گردد:

شکل ۱۵٫ زنجیره ارزش رایانش ابری

کاربردهای رایانش ابری

• صنایع بهره‌بردار رایانش ابری

سیستم آموزشی: آموزش یکی از رو به رشدترین صنایع در دنیا است که نیاز به آن هرگز کم نمی‌شود. استفاده از رایانش ابری در این صنعت راه‌های جدیدی را برای تحقیقات بهتر و همکاری باز می‌کند. همچنین با فراهم ساختن بستری برای نرم‌افزارها، مسائل سخت‌افزاری را به حداقل می‌رساند. رایانش ابری امکان دسترسی از راه دور به کلاس‌ها را نیز فراهم می‌کند.

این موضوع به‌ویژه در آموزش عالی، شامل دانشجویان، اساتید و کارمندان در فرایندهای اجرایی و مدیریتی کاربرد دارد که در شکل بالا نشان داده شده است. تمامی کاربران یک سازمان می‌توانند از طریق آی‌دی یکتای خود، به بستر ابر متصل شده و فعالیت‌های متناظر خود را انجام دهند. اساتید می‌توانند داده‌های مرتبط با کلاس‌های خود مانند دستورالعمل‌ها، تکالیف و نمرات آزمون‌ها را در سرورهای بستر ابر بارگذاری کنند تا دانشجویان بتوانند از طریق لپ‌تاپ، رایانه شخصی و سایر دستگاه‌های الکترونیکی، از هر جا و در هرلحظه به آن‌ها دسترسی داشته باشند. از مزایای بستر ابر برای آموزش می‌توان به موارد زیر اشاره کرد.

• یادگیری شخصی شده
• اثربخشی هزینه‌ها
• در دسترس بودن سرویس‌ها

از دیگر منافع رایانش ابری می‌توان به رضایت افراد در مدیریت داده‌های شخصی خود اشاره کرد. در واقع افراد در مقایسه با سازمان‌های آموزشی، می‌توانند با هزینه بسیار کمتر و به‌طور مؤثرتری، به مدیریت داده‌های خود بپردازند. در بسیاری از موارد، ارائه‌دهندگان خدمات ابری می‌توانند امنیت بهتری نسبت به خود سازمان آموزشی فراهم نمایند.

از ریسک‌های رایانش ابری در سیستم آموزشی می‌توان به این موضوع اشاره کرد که این سازمان‌ها، کنترل کمتری روی داده‌های شخصی خواهند داشت. در واقع آن‌ها به ارائه‌دهندگان خدماتی نیاز دارند که سیاست‌ها و اقدامات مناسبی برای نگهداری، کنترل، استفاده و آشکارسازی داده‌ها داشته باشند. ارائه‌دهندگان خدمات، برخی اقدامات خود را به کشورهایی برون‌سپاری می‌کنند که حفاظت خاصی برای حریم خصوصی ندارند. در چنین مواردی، از دست دادن کنترل بر داده‌ها بسیار رایج‌تر است.

حوزه اجتماعی: برخی منابع جستجوی اطلاعات مانند یوتیوب و گوگل، گواهی بر تغییر در نحوه تعامل افراد با یکدیگر است. امروزه گسترش رسانه‌های اجتماعی و وب‌سایت‌ها منجر به ایجاد جوامع آنلاین و مرتبط ساختن افراد با یکدیگر شده و مانع از فراموشی دوستان، همکلاسی‌ها و … می‌شوند. امروزه افراد مختلف مانند افراد سیاسی و سلبریتی‌ها به محرک‌هایی برای رسانه‌هایی مانند توییتر تبدیل شده‌اند که با بیان احساسات و دغدغه‌های خود، احساسات جوامع مدنظر خود را تحت تأثیر قرار می‌دهند. استفاده از منافع توسعه بسترهای ابر و فضای رسانه اجتماعی به این افراد امکان می‌دهد تا مانند کسب‌وکارها، از قابلیت‌های تحلیل استفاده کنند، خدمات و نوآوری‌های جدیدی ارائه داده و نیازمندی‌های مخاطبان خود را بشناسند.

حوزه کشاورزی: هندوستان یکی از بزرگ‌ترین تولیدکنندگان غذا و حبوبات است، اما همچنان صنعت کشاورزی و تولیداتش از فناوری‌های غیرمتمرکز، ابتدایی و منقضی پیروی می‌کنند که این باعث ایجاد شکاف بین زنجیره تأمین و درخواست محصولات کشاورزی می‌شود. همچنین این موضوع بر شرایط اقتصادی کشاورزان و درآمد ملی کشور نیز تأثیر منفی خواهد داشت که با استفاده از رایانش ابری در این صنعت می‌توان آن را برطرف ساخت. به همین جهت، یک موقعیت متمرکز برای ذخیره داده‌های مرتبط باید وجود داشته باشد که شامل پایگاه داده‌های مختلف از داده‌های سیلوها، آب‌وهوا، محصولات غذایی و اطلاعات کشاورزان بوده و در هر لحظه در دسترس باشد. این داده‌ها می‌توانند به‌آسانی، در هر زمان و هر موقعیتی، با استفاده از دستگاه‌های متصل به زیرساخت ابری، در دسترس کاربران نهایی مانند کشاورزان، کارشناسان، مشاوران، محققان و … قرار گیرند.

در صنعت کشاورزی، کاربردهای جدیدی برای استفاده از رایانش ابری وجود دارند که اکوسیستم کاملی از سنسورها و ابزارهای نظارت را برای جمع‌آوری داده‌های خاک، تصاویر حوزه کشاورزی و مشاهدات کشاورزان در زمین که با داده‌های جی‌پی‌اس خود دقت مخازن داده‌ها را تقویت می‌کنند، ایجاد می‌نمایند. کشاورزان می‌توانند از طریق فناوری رایانش ابری به اطلاعات دسترسی داشته و با به‌کارگیری تحلیل‌های سازمانی، پیش‌بینی دقیقی روی محصولات موردتقاضا در نواحی مختلف داشته و تولیدات خود را بر آن‌ها منطبق نمایند. همچنین می‌توانند نسبت به شرایط آب و هوایی و سایر عوامل تأثیرگذار بر تولید، بینش لازم را کسب کنند. یکی از انگیزه‌های کشاورزان برای استفاده از مخازن دانشی ایجادشده، آگاهی از تجربیات سایر کشاورزان، غله‌های موجود، نوآوری‌های صنعت، آفت‌کش‌ها، بذرها، کودها، مواد مغذی، مقاومت علف‌های هرز، تجهیزات و… است.

تمامی این اطلاعات، هم‌راستا با توصیه‌های کارشناسان از منابع مختلف، برای بهبود کار کشاورزان و پردازش محصولات کشاورزی مورد استفاده قرار می‌گیرند. این منابع در کشورهای توسعه‌یافته با دسترسی اینترنت مناسب، قابل بهره‌برداری هستند اما در اقتصادهای درحال‌توسعه که با مشکلات دسترسی به اینترنت، پهنای باند و کمبود انرژی مواجه هستند، توسعه آن‌ها با موانعی همراه است. از مزایای رایانش ابری برای صنعت کشاورزی می‌توان به موارد زیر اشاره نمود:

• در دسترس بودن داده‌ها در هر زمان و مکانی
• تعاملات محلی و جهانی
• بهبود شرایط اقتصادی کشور
• اطمینان از ایمنی مواد غذایی
• محرکی برای کشاورزان و محققان

صنعت بهداشت و درمان: امروزه بخش عمده‌ای از واحدهای پزشکی کارهای خود را به‌صورت کاغذی انجام می‌دهند. استفاده از فناوری رایانش ابری در این صنعت، نقشی کلیدی در انتقال صنعت بهداشت و درمان به پلتفرم‌های دیجیتال متمرکز بر بیمار و مبتنی بر داده خواهد داشت. امکان ذخیره‌سازی داده‌های کلان و به اشتراک‌گذاری آن‌ها میان بیمارستان‌ها و پزشکان از دیگر قابلیت‌هایی است که رایانش ابری برای این صنعت به همراه خواهد داشت. رایانش ابری زیرساختی را فراهم می‌کند که به بیماران، بیمارستان‌ها، محققان و سازمان‌های بیمه اجازه می‌دهد از منابع بهینه در راستای کاهش سرمایه اولیه خود بهره گیرند. در بیمارستان‌ها، نمودارهای بیماران، جزئیات آن‌ها و سوابق دارویی بیماران که تاکنون در رایانه‌ها ذخیره می‌شد، با کمک رایانش ابری می‌توانند در میان متخصصان و سایر بیمارستان‌ها نیز به اشتراک گذاشته شوند. از دیگر مزایای رایانش ابری برای صنعت پزشکی می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• اطلاعات الکترونیکی
• دسترسی به تحلیل‌های قدرتمند
• جستجوی کلینیکی پیشرفته
• به اشتراک‌گذاری داده‌ها

در بیمارستان‌های کنونی سرورها به یکدیگر متصل هستند اما میزان اطلاعات و رایانه‌هایی که باید به اشتراک گذاشته شوند، سرسام‌آور است. یک سیستم مبتنی بر ابر می‌تواند با فراهم ساختن امکان میزبانی هر چیزی در یک مکان مشخص، به اشتراک‌گذاری اطلاعات را تسهیل کند. همچنین می‌تواند به آزمایشگاه‌ها، پزشکان، مراکز پزشکی و… این امکان را بدهد تا بدون دسترسی به سیستم‌های بیمارستان، هرلحظه به اطلاعات به‌روز شده بیماران دسترسی داشته باشند. حتی در بحث مربوط به حریم خصوصی بیماران نیز استفاده از رایانش ابری می‌تواند مفید واقع شود.

حوزه کسب‌وکار: در برخی کسب‌وکارها، کارمندان معمولاً در خارج از دفتر فیزیکی کار می‌کنند و به دنبال دسترسی آسان و به اشتراک‌گذاری داده‌های خود هستند. نیاز این کارمندان به دسترسی از راه دور و افزایش روزافزون تراکنش‌های آنلاین، نشان‌دهنده نیاز به استفاده از رایانش ابری است. استفاده از این فناوری، سربارهای اداری را از بین برده و امکان دسترسی از نواحی جغرافیایی، دستگاه‌های مختلف و سازمان‌های مختلف را فراهم می‌کند. از اهداف هر سازمانی، کاهش هزینه‌های محاسباتی آن است که اغلب آن را از طریق محکم کردن عملیات فناوری اطلاعات خود و بهره‌گیری از مجازی‌سازی، شامل بهینه ساختن ظرفیت ذخیره‌سازی سرورها، دسترسی و پردازش داده‌ها توسط سرور میزبان و برمبنای شرایط شخصی، به دست می‌آورند. از دیگر مزایای رایانش ابری برای کسب‌وکارها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• کاهش هزینه زیرساخت
• چرخه توسعه سریع‌تر
• فراهم ساختن مخزنی پویا از منابع

رایانش ابری هم یک مدل تحویل کسب‌وکار است و هم یک متدولوژی مدیریت زیرساخت. مدل تحویل کسب‌وکار از طریق استفاده بهینه از منابع سخت‌افزاری، نرم‌افزاری و شبکه‌ای برای ایجاد خدمات نوآورانه تحت وب، فراهم‌کننده تجربه برای کاربر است. استفاده از زیرساخت ابری، ایجادکنندگان خدمات، مدیران برنامه‌ها و سایرین را قادر می‌سازد تا از این سرویس‌ها در بستر وب استفاده کنند که فاقد پیچیدگی زیرساخت‌های پویای کنونی هستند. متدولوژی مدیریت زیرساخت، سازمان‌های فناوری اطلاعات را قادر می‌سازد تا تعداد زیادی از منابع مجازی را به‌عنوان یک منبع بزرگ، مدیریت کنند. همچنین به چنین سازمان‌هایی این امکان را می‌دهد که بدون افزایش قابل‌توجه در افراد و منابع موردنیاز، منابع مراکز داده‌های خود را افزایش دهند.

برای سازمان‌هایی که در حال حاضر از زیرساخت‌های سنتی استفاده می‌کنند، بستر ابری می‌تواند کاربران را توانمند سازد تا از منابع فناوری اطلاعات در مراکز داده‌ها به‌گونه‌ای استفاده کنند که تابه‌حال در دسترسشان نبوده است. سازمان‌هایی که از مراکز داده‌های سنتی بهره می‌برند، به‌خوبی می‌دانند که در دسترس قرار دادن منابع فناوری اطلاعات برای کاربران نهایی می‌تواند زمان‌بر باشد. در واقع این کار شامل گام‌های متعددی مانند خرید سخت‌افزار، یافتن فضا و تأمین انرژی لازم برای خنک‌سازی آن؛ تخصیص مدیرانی برای نصب سیستم‌عامل‌ها، واسطه‌ها و نرم‌افزارها، ایجاد شبکه و امن ساختن محیط است که می‌تواند چندین ماه به طول بینجامد. استفاده از بستر ابری در چنین مواردی، می‌تواند از طریق ایجاد خودکارسازی، جریان کاری و تخصیص منابع، این مشکلات را کاهش دهد. این کار زمان لازم برای در دسترس قرار دادن منابع را از ماه به دقیقه کاهش می‌دهند.

سرگرمی‌های آنلاین: امروزه افراد زیادی از اینترنت برای سرگرمی خود استفاده می‌کنند. آنان خواهان دستگاه واحدی هستند که نیازهای مختلفشان مانند بازی‌ها و فروشگاه‌های آنلاین را برطرف کند. سرگرمی‌های مبتنی بر ابر می‌توانند از طریق هر دستگاهی مانند تلویزیون، موبایل یا هر دستگاه دیگری قابل‌دسترسی باشند و چنین انتظاراتی را برای کاربران برطرف می‌کنند.

فناوری اطلاعات:صنعت فناوری اطلاعات بر مبنای اطلاعات رشد می‌کند و رایانش ابری، پلتفرم کاملی را برای آزمون نرم‌افزارها و تکنیک‌های جدید فراهم می‌کند. حرکت فناوری اطلاعات از حالت متمرکز تا غیرمتمرکز امروزی را می‌توان در دوره‌های زیر خلاصه کرد:

• رایانه‌های بزرگ و پردازش تراکنش دسته‌ای (برای مثال سیستم‌های مالی)، فناوری اطلاعات کاملاً متمرکز، کاربران نهایی دریافت‌کنندگان خروجی‌اند.
• رایانه‌های بزرگ و پردازش تراکنش‌های آنلاین، فناوری اطلاعات همچنان متمرکز بوده اما کاربران نهایی با سیستم تعامل دارند (مانند ای‌تی‌ام‌ها، سیستم‌های رزرو آنلاین)
• رایانه‌های شخصی، غیرمتمرکزسازی محاسبات کاربران و کسب‌وکارهای داخلی
• وب ۱، غیرمتمرکز سازی وسیع و دسترسی کامل به ایمیل، بانکداری در خانه، خرید آنلاین، تعاملات اجتماعی.
• وب ۱ در کنار برون‌سپاری، پیشخوان کسب‌وکارها به سمت وب حرکت کرده و سیستم‌های پردازش تراکنش غیررقابتی و پشتیبان در هرجایی قابل‌استقرار هستند.
• وب ۲ در کنار رایانش ابری، مجازی‌سازی سازمان‌ها با استفاده از ابزارهای وب ۲، شبکه رایانه‌های شخصی، فناوری موبایلی و خدمات رایانش ابری.

مالی و بانکداری: هرچه بازار جهانی رشد بیشتری پیدا می‌کند، نیاز به فرایندهای مالی ساده‌تر و ماندگارتر بیشتر می‌شود. رایانش ابری، نیاز به داشتن پورتال‌های بانکداری مجزا و پایگاه داده برای هر موقعیت خاص را حذف می‌کند که این به معنای کسب‌وکارهای سریع‌تر و بهتر است. علیرغم انطباق کند سرویس‌های صنعت بانکداری و مالی با رایانش ابری به جهت نگرانی‌های موجود بابت امنیت و قابلیت اطمینان، امروزه سازمان‌های بانکی به سمت سرویس‌های مبتنی بر ابر حرکت کرده تا چابکی بیشتری کسب کنند و هزینه مالکیت خود را کاهش دهند. استفاده از فناوری رایانش ابری برای سازمان‌های مالی تنها به‌عنوان یک گزینه تقلیدی نیست، بلکه به‌عنوان راه‌حلی است که در کوتاه‌مدت به ایجاد مزیت رقابتی در ارائه محصولات و خدمات می‌انجامد.

در طول سال‌ها، سازمان‌های مالی عموماً از راه‌حل‌های مبتنی بر ابر برای ارائه خدمات عمومی و غیراساسی مانند مجازی‌سازی، ادغام مراکز داده‌ها، ذخیره‌سازی و بازیابی اطلاعات در حوادث استفاده می‌کرده‌اند. امروزه بسیاری از سازمان‌های بانکی در حال برنامه‌ریزی یا پیاده‌سازی ابرهای خصوصی و داخلی برای داده‌های حساس مشتریان خود و استفاده از ابرهای عمومی برای خدمات عمومی هستند. هرچه قابلیت‌های رایانش ابری بلوغ بیشتری پیدا کنند و قابل‌اطمینان‌تر شوند، انطباق با مدل‌های ابر ترکیبی که بر خدمات کلیدی متمرکز بوده و مقیاس‌پذیر و مقرون‌به‌صرفه هستند، بیشتر می‌گردد.

مخابرات: سازمان‌های مخابراتی می‌توانند از رایانش ابری برای ارائه شبکه‌های ابر عمومی و خصوصی برای مشتریان و سازمان‌ها، به جهت اهداف خانگی یا تجاری، استفاده کنند. بیشترین استفاده از این فناوری در صنعت مخابرات تحت عنوان «ابر ارتباطات» است. این ابر فراهم‌کننده ارتباطات صوتی و داده‌ای مبتنی بر اینترنت است که در آن نرم‌افزارها، مسیریابی و ذخیره‌سازی توسط یک سازمان ثالث، ارائه‌شده و از طریق اینترنت عمومی قابل‌دسترس است. خدمات ابری یک اصطلاح وسیع است که عمدتاً به سرویس‌های میزبانی پایگاه داده‌هایی اشاره دارد که بر زیرساخت اینترنت اجرا و قابل‌دسترسی هستند. تاکنون این سرویس‌ها بیشتر متمرکز بر داده‌ها بوده‌اند، اما با آمدن پروتکل ویپ، صدا نیز به بخشی از پدیده ابری تبدیل‌شده است.

هرچه معماری مخابرات بیشتر به سمت زیرساخت مبتنی بر ابر حرکت می‌کند، درخواست بیشتری برای سلف‌سرویس‌ها نیز ایجاد می‌شود. این موضوع در مخابرات موبایلی که در آن افراد اساساً از ابر به‌عنوان یک واحد پردازنده برای دستگاه‌های خود استفاده می‌کنند تا عملکرد بهتری داشته باشند، فراگیرتر خواهد بود.

استفاده از سرویس‌های مخابراتی: در بحث ابر، سرویس‌های مخابراتی می‌توانند قابلیت‌های خود را گسترش داده یا قابلیت‌های تعاملی بیشتری را برای سرویس‌های فعلی خود ارائه دهند. سرویس‌های مخابراتی مبتنی بر ابر کسب‌وکارها را قادر می‌سازند تا تعاملات را در نرم‌افزارهای کسب‌وکاری خود مانند ای‌آرپی و سی‌آرام دخیل کنند. این سرویس‌ها از هر موقعیتی قابل‌دسترسی بوده و با اتصال به سرویس‌های فعلی باعث افزایش توانمندی‌ها می‌شوند. در بحث شبکه‌های اجتماعی، استفاده از تعاملات مبتنی بر ابر فراهم‌کننده امکاناتی نظیر تماس با یک کلیک از شبکه‌های اجتماعی، دسترسی به سیستم‌های پیام‌رسانی و تعاملات ویدئویی و گسترش دادن و متصل ساختن افراد در حلقه‌های اجتماعی است.

• حوزه‌های کاربری رایانش ابری

نسل جدید سیستم‌های رایانش ابری، با توجه به روندهای جدید توزیع‌شده، ناهمگن و اختصاصی زیرساخت ابر و معماری‌های محاسباتی مرتبط با آن‌ها، به دنبال فراگیری، نفوذ و حضور بیشتر هستند که می‌تواند حداقل در حوزه‌های زیر تأثیرگذار باشد.

مرتبط کردن افراد و دستگاه‌ها در اینترنت اشیا: نوآوری در حوزه رایانش ابری، در کنار رشد روزافزون سنسورها و گجت‌ها، افراد، دستگاه‌ها و محاسبات مرتبط با آن‌ها را به یکدیگر نزدیک‌تر کرده است. مفهوم ترکیب چندین محیط سنسور، دربرگیرنده سنسورهای موجود در زیرساخت (حمل‌ونقل، تعاملات، ساخت‌وساز، سلامت و خدمات رفاهی) و سنسورهای موجود در دستگاه‌ها و وسیله‌های کاربر، منجر به رشد اینترنت اشیا می‌شود. هدف بهبود دقت و کارایی فرایندهای فعلی و کاهش مداخلات انسانی است. «اشیا» در زمینه  اینترنت اشیا ممکن است از میکرو تراشه‌ها، سنسورهای بیومتریک، سنسورهای تلفن همراه و گجت‌های الکترونیکی در خانه تا سنسورهای جاگذاری شده در زیرساخت نظارت بر آلودگی، دمای هوا، لامپ و… را در برگیرد. معماری‌های مرسوم رایانش ابری برای اتصال میلیون‌ها اشیا به یکدیگر محدودیت ایجاد می‌کنند، اما ترکیبی از این معماری‌ها می‌تواند تسهیل‌کننده آن باشد.

بااین‌حال، یک چالش کلیدی می‌تواند مربوط به امنیت شبکه‌هایی باشد که در آن‌ها شبکه سنسورها، شبکه وایرلس، دستگاه‌های آراف‌آی‌دی، مراکز داده‌های ابری، نودهای لبه و ابرهای عمومی و خصوصی باید با یکدیگر یکپارچه شوند تا سیستم  اینترنت اشیا ایجاد گردد. مکانیسم‌های فعلی در امن سازی شبکه‌ها شامل رمزگذاری و احراز هویت است که از حملات خارجی جلوگیری می‌کند. بااین‌حال، تکنیک‌های دیگری نیز برای جلوگیری از حملات داخلی موردنیاز است که نیازمند توسعه پروتکل‌های امنی است که امکان احراز هویت عوامل ایجادکننده یک اقدام در شبکه را فراهم می‌کنند.

علاوه بر این، نوآوری در احساس و تصمیم‌گیری نیز موردنیاز است. در حالت سنتی، احساس شامل سنسورهای فیزیکی است که در محیط یکپارچه‌شده‌اند، اما سیستم‌های اینترنت اشیای آینده، ترکیبی یکپارچه از سنسورهای فیزیکی، سنسورهای مبتنی بر افراد و سنسورهای انسانی (داده‌هایی که افراد در مورد محیط خود در اختیار قرار می‌دهند) است. در اینجا چالش کلیدی، ساختار نیافته بودن داده‌ها است و نیاز به پلتفرم‌هایی که بتوانند این نوع داده‌ها را به‌حساب آورند.

محاسبات کلان‌داده‌ها: پیامد ظهور مدل‌های محاسباتی این است که آن‌ها حجم زیادی از داده‌ها را تولید می‌کنند که آن‌ها را «کلان‌داده‌ها» نامیدند. داده‌های تولیدشده توسط سازمان‌ها یا کاربران به مراکز داده‌های موجود در بستر ابر منتقل می‌شوند (در حالت معماری متمرکز). معمولاً انتقال داده‌ها پس از ذخیره‌سازی، برای انجام هرگونه تحلیلی پرهزینه بوده و بنابراین فرصت پردازش داده‌ها قبل از ذخیره‌سازی در ابر فراهم است.

هرچه زیرساخت ابر غیرمتمرکزتر باشد، فرصت‌های بیشتری برای تسهیل پردازش آن پیش از ذخیره‌سازی فراهم می‌شود. بااین‌وجود، استفاده از ابرهای غیرمتمرکز، چالش‌هایی را نیز به همراه خواهد داشت. اولین چالش، پردازش داده‌ها و مدیریت منابع در نودهای ابر توزیع‌شده است.

چه ابر اختصاصی باشد، چه ناهمگون و چه توزیع‌شده، باید پلتفرم‌هایی باشند که بتوانند ماهیت اختصاصی بودن نودهایی که در ابرهای توزیع‌شده وظیفه پردازش داده‌ها را بر عهده‌ دارند و ناهمگونی فرایندها و پلتفرم‌هایی که از پردازنده‌هایی با قدرت کم تا زیاد ایجاد شده‌اند، در نظر داشته باشند. دوم، ساختن مدل‌هایی برای تحلیل است که بتوانند به‌صورت عمودی و افقی مقیاس‌پذیر باشند. مدل‌های کنونی عموماً در میان نودهای مختلف در مراکز داده‌ها یا میان نودها در مراکز داده‌های مختلف، به‌صورت افقی مقیاس‌پذیر بوده‌اند.

در آینده، مدل‌هایی لازم است تا بتوانند به‌صورت عمودی، از پردازنده‌های ابتدایی تا نودهای مراکز داده‌ها را در بربگیرند. سوم، نرم‌افزارها برای پردازش‌های پایان به پایان است که دو چالش قبل را نیز در برمی‌گیرد. در حال حاضر، بیشتر راه‌حل‌های کلان داده‌ها با فرض یک ابر متمرکز به‌عنوان یک منبع محاسباتی است. یکپارچه ساختن میکرو ابرها، ابرهای کوچک و ارسال ترافیک به نودهای لبه‌ای در بحث نرم‌افزارها، باید موردتوجه قرار گیرند.

فضای سرویس‌ها: مفاهیم زیرساخت، پلتفرم و نرم‌افزار در بستر ابر در قالب خدمت ارائه می‌شوند. بااین‌حال، فضای سرویس‌ها در حال غنی‌تر شدن با سرویس‌های مختلف است. برای مثال، برای ارائه شتاب فراهم‌شده توسط جی‌پی‌یوها، شتاب به‌منزله خدمت پیشنهاد شده است. حوزه دیگر قابل‌توجه، کانتینر به منزله سرویس است که به‌عنوان جایگزینی برای فناوری‌های مجازی‌سازی دیده می‌شود. انطباق با پلتفرم‌های مبتنی بر رویداد برای محاسبات بدون سرور، استفاده از عملکرد به‌منزله خدمت را کارآمدتر می‌کند که هدف آن، اجرای عملکردهایی بر پلتفرم‌های ابری است که توسط رویدادها آغاز می‌شوند. این کار در تضاد با مدل‌های اجرایی فعلی است که در آن‌ها یک نرم‌افزار دائماً روی سرور در حال اجرا بوده تا درخواستی از سمت کاربر برسد و آن را اجرا کند.

سیستم‌های خودآموز: در حال حاضر، حجم بالایی از داده‌های ایجادشده توسط کاربر در قالب تصویر، صدا، ویدئو و متا داده‌ها (مانند شبکه‌ها و اطلاعات فعالیت‌های کاربران)، به سبب در دسترس بودن ارزان‌تر داده‌های ذخیره‌شده و پشتیبان گیری، در حال انتقال بر بستر ابر هستند. تحقیقات انجام‌شده پیرامون یادگیری ماشین برای تشخیص صدا و تحلیل متن، تصویر، ویدئو و ترجمه متن این فعالیت‌ها را تحت عنوان «یادگیری عمیق» قرار می‌دهند. الگوریتم‌های یادگیری ماشین سنتی محدود به اجرا روی شبکه‌های بزرگی بودند که نیازمندی‌های محاسباتی زیادی داشتند. امروزه با در دسترس بودن شتاب‌دهنده‌های سخت‌افزاری مانند  جی‌پی‌یوها در محیط‌های ابری، زمان محاسبه برای پیاده‌سازی الگوریتم‌های یادگیری ماشین روی حجم زیادی از داده‌ها را کاهش داده است.

امنیت: صنعت کامپیوتر و فناوری اطلاعات دائماً با تهدیدات حملات سایبری و امنیتی مواجه هستند؛ بنابراین کسب‌وکارهای امنیتی دائماً باید مراقب این خطرات باشند. حفظ امنیت در بستر ابری، هزینه‌های سرمایه‌گذاری را کاهش داده و نیاز به فضای اضافی برای هر سیستم را از بین می‌برد.

• احراز هویت کاربر: این موضوع کاملاً در مورد افرادی است که به داده‌های در حال انتقال یا ذخیره‌شده دسترسی دارند. ازآنجا که رایانش ابری معمولاً فراتر از فایروال کاربر است، همیشه ترس قرار دادن داده‌ها خارج از آن وجود دارد. در حالت سنتی، کسب‌وکارها داده‌های خود را روی سرورهای فیزیکی موجود در محل خود نگهداری می‌کردند و برای تخریب یا از بین بردن داده‌ها نیاز به دسترسی محلی به سخت‌افزارها بود و همین موضوع به‌عنوان مانعی برای هک و یا دسترسی غیرقانونی دیده می‌شد. علیرغم این حقیقت که ارائه‌دهندگان خدمات ابری از رمزگذاری داده‌ها اطمینان حاصل کرده و سطوح دسترسی را نظارت می‌کنند، اما احراز هویت کاربران همچنان یکی از ترس‌های اصلی باقی می‌ماند.
• حفاظت از داده‌ها: هیچ سازمانی دوست ندارد تا داده‌های خود را در معرض افشا شدن قرار دهد. داده‌هایی که معمولاً تحت نظارت دقیق قرار می‌گیرند، داده‌های داخلی و خارجی هستند که دربرگیرنده اطلاعات سازمان و مشتریانش می‌باشند. اگر امنیت فرایندهای یک سازمان زیر سؤال برود، مشتریان اعتماد خود را به سرویس‌های آن از دست می‌دهند که این می‌تواند باعث کاهش بازدهی مالی آن سازمان و یا ورشکستگی آن شود.
• خرابی، ایجاد خسارت یا از دست‌دادن داده‌ها: این خطر جدی است که در بستر ابر بهتر می‌توان از آن پیشگیری کرد. سرورهای ابر و پشتیبان‌ها در مقابل حملات سایبری مقاوم بوده و از خسارت‌هایی مانند آتش‌سوزی که برای سرورهای فیزیکی پیش می‌آید در امان هستند.

مقالات مرتبط:

رایانش ابری(Cloud Computing): معماری و ویژگی ها

رایانش ابری (Cloud Computing ) چیست؟

مزایا و معایب رایانش ابری

نمونه های موردی رایانش ابری در صنعت بانکداری

فناوری دیجیتال چیست؟