حالات استخدام السحابة
مع التطور السريع لتقنيات السحابة، تظهر حالات استخدام جديدة كل يوم. سنُناقش في هذا القسم بعض حالات الاستخدام الشائعة والأكثر إقناعًا للسحابة وسنعرض بعض الأمثلة من العالم الحقيقي.
تطبيقات الويب والهاتف المحمول
يأتي برنامج تشغيل الجهاز الرئيسي لحوسبة السحابة من استضافة الويب. عادة ما تتم استضافة مواقع الويب وتطبيقات الويب على خادم مع اتصال إنترنت مُخصص. كانت خدمات استضافة المواقع الأقدم إما توفر خوادم مكرّسة للعملاء أو توفر جزءًا من نظام UNIX أكبر لعملاء متعددين. والآن، مع ظهور حوسبة السحابة، يمكن بناء تطبيقات الويب وتطبيقات الهاتف المحمول على خدمات تأجير البنية التحتية أو النظام الأساسي كخدمة أو حتى خدمة تأجير البرامج الموجودة مسبقًا.
مستندة إلى خدمة تأجير البرامج: باستخدام نموذج خدمة تأجير البرامج، يمكن للمؤسسات توزيع تطبيقات مُوحدة تُناسب الجميع على شبكة الإنترنت. وتشمل الأمثلة الشائعة البريد الإلكتروني ومواقع الشبكات الاجتماعية ومواقع الويب المساعدة، مثل المنظمين الشخصيين والتقويمات والمخططين.
مستندة إلى النظام الأساسي كخدمة: يمكن لمُطوري التطبيقات استخدام مجموعة من المنصات والأدوات على الإنترنت لإنشاء تطبيقات النظام الأساسي كخدمة وتطبيقات الهاتف المحمول. المنصات مثل محرك تطبيقات Google وParse وAppScale هي منصات شائعة يمكن بناء تطبيقات الويب وتطبيقات الهاتف المحمول عليها.
مستندة إلى خدمة تأجير البنية التحتية: يُمكن للتطبيقات التي تحتاج مزيد من التخصيص والمرونة أن تعتمد نموذج خدمة تأجير البنية التحتية عن طريق تأجير الأجهزة الظاهرية من مُوفرين مثل EC2 وRackspace، ومن ثم توزيع مكدّس برامج مخصصة بالكامل لتشغيل تطبيق الويب.
ضع في الاعتبار السيناريوهات التالية:
قررت Animoto، وهي شركة فيديوهات على الإنترنت، توزيع تطبيق فيسبوك. وارتفعت نسبة استخدام الشبكة إلى الخدمة، ما أدى إلى زيادة عدد خوادم Animoto من 50 خادمًا إلى 3500 خادم في 3 أيام. وقد أصبحت هذه القابلية للتحجيم المرن مُمكنة من خلال حوسبة السحابة.
تمكنت متاجر البيع بالتجزئة عبر الإنترنت التي تستخدم الحوسبة السحابية، مثل Amazon وTarget.com، من تغيير زيادة حجم البنية الأساسية لنشاط الذروة (مثل اليوم التالي لعيد الشكر). تستضيف Salesforce.com عملاء منهم من يمتلك ترخيصين إلى أكثر من 20,000 ترخيص جهاز، وكلهم يستخدمون نفس منصة الويب.
تعتمد دومينوز بيتزا على مجموعة من الخدمات التي تقدمها AWS وAzure لتشغيل أعمالها. على سبيل المثال، تستخدم Azure App Service وAzure Cosmos DB - كلاهما خدمات النظام الأساسي كخدمة - للطلب عبر الإنترنت وتعقب التسليم، ما يُمكنها من زيادة حجمها أو خفضه حسب الحاجة لتلبية الطلب. كما تستخدم دومينوز Microsoft Dynamics ERP مُستند إلى خدمة تأجير البرامج لتلبية احتياجات تخطيط موارد المؤسسة1.
تحليلات البيانات الضخمة
يجب على العديد من المنظمات أن تتعامل مع كميات كبيرة من البيانات. قد تنبع هذه البيانات من مجالات مثل أدوات الاستشعار والتجارب وبيانات المعاملات ونشاط صفحات الويب. عادةً ما تتطلب معالجة البيانات الضخمة الكثير من الموارد الحسابية والتخزينية، ولكن، اعتماداً على احتياجات المؤسسة، قد تكون دورية أو موسمية. على سبيل المثال، قد تكون لدى Amazon وظائف في مجال المعلومات والتحليلات التجارية تم إعدادها لنهاية اليوم، الأمر الذي قد يتطلب بضع ساعات من الوقت من بضع مئات من الخوادم. في هذه السيناريوهات، حوسبة السحابة منطقية لأنه يمكن الحصول على هذه الموارد عند الطلب. بل إن العديد من الشركات لديها بنية أساسية لبرنامج ربط العمليات التجارية مؤتمتة بالكامل تقوم تلقائيًا بجمع البيانات وتحليلها وتخزينها، مع توفير الموارد حسب الطلب. ومن أمثلة سيناريوهات البيانات الضخمة ما يلي:
تقوم The Union Pacific Railroad بتركيب موازين الحرارة التي تعمل بالأشعة تحت الحمراء، والميكروفونات، والماسحات الضوئية بالموجات فوق الصوتية على طول مساراتها. تفحص أدوات الاستشعار تلك كل قطار في أثناء مروره وتُرسل القراءات إلى مراكز بيانات السكك الحديدية، حيث تُحدد برامج مطابقة الأنماط المعدات المعرضة لخطر الفشل.
يسير تجار التجزئة التقليديون، مثل Walmart، على خطى تجار التجزئة عبر الإنترنت، مثل Amazon، من خلال تحليل عادات الإنفاق الاستهلاكي لتقديم حملات تسويقية وعروض مخصصة للعملاء الأفراد.
تستخدم شركات مثل Time Warner وComcast البيانات الضخمة لتتبع عادات استهلاك الوسائط لمشتركيها وتقديم معلومات ذات قيمة مضافة للمعلنين والعملاء. تتبع صناعة ألعاب الفيديو عادات اللعب للملايين من مالكي وحدات التحكم. شركات مثل Riot Games تفحص 500 غيغابايت من البيانات المنظمة وما يزيد عن 4 تيرابايت من السجلات التشغيلية يوميًا.
كما تلعب السحابة دورًا في التحليلات من خلال تقديم تطبيقات مدارة للأدوات الشائعة مثل Apache Hadoop وApache Spark التي يمكن أن تكون جاهزة للاستخدام في دقائق، ثم تُحذف بعد ذلك عندما لم تعد هناك حاجة إليها. قد يستغرق شراء مجموعة Spark وتوزيعها وتكوينها شهورًا ويتطلب خبرة كبيرة. مع السحابة، ومع خدمات مثل Azure Databricks وDatabricks في AWS، يمكن توزيع المجموعات التي تم توفيرها باستخدام أحدث إصدار من Spark ببضع نقرات زر.
الحوسبة عالية الأداء عند الطلب
العلم الحديث مستحيل بدون الحوسبة عالية الأداء (HPC). وبالإضافة إلى التجريب الفيزيائي، أصبحت المحاكاة الحاسوبية شائعة في مجالات تتراوح بين الفيزياء الفلكية وميكانيكا الكم وعلم المحيطات والكيمياء الحيوية. وأحمال العمل هذه تتطلب نسبة حاسوبية عالية، وعادة ما تُدار في مجموعات مخصصة أو في مرافق الحوسبة الفائقة.
يزداد تطلع العلماء إلى السحابة لتلبية الحاجة إلى موارد الحوسبة عالية الأداء. بالنسبة لاستخدام HPC، تُقدم AWS وAzure وGCP أجهزة ظاهرية فائقة القوة مع وحدات معالجة مركزية أسرع ووحدات معالجة رسومات متطورة. يجد العلماء أن توافر كميات هائلة من القدرة الحاسوبية أمرًا جذابًا، خاصة بالنسبة للمشاريع الصغيرة أو التحليلات المُندفعة الحساسة للوقت، مثل العمليات التجريبية قبل المواعيد النهائية لتقديم ورقة البحث. تتضمن أمثلة الحوسبة عالية الأداء في السحابة ما يلي:
أنشأت شركة Cycle Computing مجموعة أجهزة EC2 من 3809 مثيل لشركة أدوية لتشغيل وظائف النمذجة الجزيئية. بإجمالي 30,472 نواة، وذاكرة وصول عشوائي مساحتها 7 تيرابايت، و2 بيتابايت من تخزين القرص.
تقوم شركات مثل Pfizer، وUnilever، وSpiral Genetics، وIntegrated Proteomics Applications، وBioproximity بتشغيل أحمال العمل في مجال المعلوماتية الحيوية وعلم الجينوم على مثيلات Amazon EC2.
يستخدم مختبر الدفع النفاث في وكالة ناسا مثيلات Amazon EC2 عالية الأداء لمعالجة صور الأقمار الصناعية عالية الدقة.
في عام 2015، تعاونت شركة إدارة المخاطر والخدمات المالية، Willis Tower Watson، مع Microsoft لتوزيع مجموعة حوسبة عالية الأداء تحتوي على 100,000 نواة واستخدمتها لحساب تكلفة توفير التأمين لكل شخص في العالم 2. استغرقت العملية بأكملها أقل من 12 ساعة، بدءًا من تكوين إعدادات الخدمة إلى تنزيل النتائج. ويتطلب الأمر 20 عامًا لتنفيذ نفس العملية على وحدة معالجة مركزية أحادية النواة.
التخزين والأرشفة عبر الإنترنت
التخزين هو أحد الموارد الهامة التي تتوفر من خلال حوسبة السحابة. بدءًا من حلول التخزين الشخصية، مثل Dropbox، إلى أنظمة تخزين الإنترنت واسعة النطاق، مثل Amazon S3، فالتخزين عبر الإنترنت هو حالة استخدام رئيسية لحوسبة السحابة. تتضمن خيارات التخزين عبر الإنترنت:
تخزين كائن يستند إلى الويب: تسمح خدمات مثل Amazon S3 وAzure Storage للمستخدمين بتخزين بيانات يصل حجمها إلى تيرابايت ككائنات بسيطة يمكن الوصول إليها عبر HTTP. العديد من مواقع الويب تستخدم Amazon S3 وAzure Storage لتخزين المحتوى الثابت مثل الصور.
النسخ الاحتياطي والاسترداد: تقوم خدمات مثل CrashPlan وCarbonite بتوفير النسخ الاحتياطي عبر الإنترنت لبيانات العملاء، وهو خيار رائع كحل آمن خارج الموقع للنسخ الاحتياطي.
دفق الوسائط وتوزيع المحتوى:الخدمات مثل Amazon CloudFront وAzure CDN لا تخزن فحسب كميات كبيرة من البيانات، بل تساعد كذلك في تسليم المحتوى. يتم توجيه طلبات سحب البيانات من CloudFront تلقائيًا إلى أقرب خادم، وبالتالي تقليل زمن الانتقال للوسائط الحساسة للوقت مثل الفيديو.
التخزين الشخصي: خدمات مثل Dropbox وOneDrive تحظى بشعبية بين المستخدمين لتخزين الوثائق الشخصية عبر الإنترنت للوصول إليها في أي وقت ومن أي مكان.
سُرعة تطوير التطبيق واختباره
إحدى المزايا الرئيسية للسحابة هي القدرة على توزيع التطبيقات واختبارها بسرعة. يمكن توزيع بيئة حوسبة بأكملها في دقائق ثم هدمها وتجاهلها بمُجرد اكتمال الاختبار. بالنسبة إلى العديد من الشركات، تكمن القيمة في السماح للمطورين بإنشاء تحسينات وميزات بسرعة واختبارها دون أي مخاطر. لا تحتاج الأجهزة المتخصصة والخوادم إلى أن يتم ترتيبها وتثبيتها. ففي غضون دقائق، يمكن تشغيل خادم ظاهري في Amazon EC2 أو أجهزة Azure الافتراضية أو محرك Google Compute. كما يمكن إجراء اختبار الإجهاد أو التحميل بسهولة للتطبيقات. يمكن استنساخ الخوادم الموجودة لإجراء دراسات قابلية التحجيم كذلك.
كما أن السحابة تُغذي الاستثمارات في DevOps، ما يزيد من قدرة المؤسسة على تقديم البرامج في وقت أقل مع تحقيق جودة أعلى. تُنشئ المؤسسات البنية الأساسية لبرنامج ربط العمليات التجارية DevOps التي تتضمن خوادم بنية ظاهرية مُقترنة بمستودعات التعليمات البرمجية المصدر المستندة إلى السحابة. ويتحقق المطورين من تغييرات تعليمات البرمجية في المستودع، التي تُشغل بناء تلقائي في عملية تُعرف باسم التكامل المستمر (CI). هناك ميزة أخرى من DevOps وهي التسليم المستمر (CD)، حيث تُختبر البنى المحدثة تلقائيًا وتُعمم على بيئة التشغيل أو التقسيم المرحلي. إن منتجات مثل AWS CodePipeline وAWS CodeBuild و Azure DevOps تُتيح هذه الأنواع من السيناريوهات، وسرعان ما أصبحت أساس عملية تطوير البرامج في الشركات الكبيرة والصغيرة.
التعلم الآلي والذكاء الاصطناعي
التعلم الآلي (ML) و المجموعة الفرعية من التعلم الآلي (ML) المعروفة باسم الذكاء الاصطناعي (AI) تؤثر في الحياة يوميًا. فشركات بطاقات الائتمان تستخدم نماذج التعلم الآلي والذكاء الاصطناعي للتحقق من الاحتيال وقت حدوثه؛ كما يستخدم تُجار التجزئة النماذج لتوقع الطلب وإغراء العملاء لإجراء عمليات شراء إضافية؛ ويستخدمها اللغويون للترجمة الفورية للكلام؛ كما تستخدمها المطاعم لتحسين جودة الطعام 3؛ ويستخدمها الباحثون لتحليل الجينوم البشري لمؤشرات السرطان 4.
يتطلب تدريب نماذج التعلم الآلي والذكاء الاصطناعي في كثير من الأحيان كميات هائلة من قدرة الحوسبة. ومن الأمثلة على ذلك الشبكة العصبونية الإلتفافية (CNN)، التي تتفوق في المهام التي تنطوي على رؤية حاسوبية - على سبيل المثال، تحديد ما إذا كانت الصورة تحتوي على صورة لكلب أو قطة. عادة ما يتم تدريب هذه النماذج مع دفعات من الصور تتألف من مليارات من وحدات بكسل، وغالبًا ما تحتوي على 100 طبقة أو أكثر. تدريب شبكة عصبونية إلتفافية بهذا الحجم غير عملي على جهاز كمبيوتر واحد، ولكن يتم إنجازه بكفاءة نسبية على مجموعة حوسبة عالية الأداء مُجهزة بوحدة معالجة الرسومات لتسهيل المعالجة المتوازية.
هناك اتجاه حديث في حوسبة السحابة لديه مُوفرو خدمة يُتيحون التعلم الآلي والذكاء الاصطناعي كخدمات تأجير البرامج. على سبيل المثال، مع خدمة الرؤية المخصصة من Azure، يمكنك تدريب شبكة عصبونية للتمييز بين صور القطط وصور الكلاب في غضون دقائق وبدون تكلفة تقريبًا. تتضمن الأمثلة المحددة لشركات تستخدم خدمات التعلم الآلي والذكاء الاصطناعي المُستندة إلى السحابة لتحسين عملياتها التجارية ما يلي:
تستخدم Expedia خدمات التعلم الآلي التي يدعمها مُحرك توصيات AWS لتبسيط عملية حجز الفنادق 5.
تستخدم شركة البترول البريطانية (BP) التعلم الآلي من Microsoft Azure لتحسين قدرتها على التنبؤ بعوامل الاسترداد - وهي النسبة المئوية للهيدروكربونات التي يمكن استخراجها من رواسب الجوفية - لخزانات النفط والغاز المحتملة6.
دمجت iGenius واجهات برمجة تطبيقات التعلم الآلي للذكاء الاصطناعي من Google مع محرك تطبيقات Google لإنشاء أول مُساعد تسويق رقمي في العالم 7.
إن ثورة أبحاث الذكاء الاصطناعي والتعلم الآلي والاستثمار والتقدم والتطبيقات في السنوات الأخيرة تُعزى في المقام الأول إلى حوسبة السحابة، ما يُطالب الكميات الهائلة من القدرة الحاسوبية بتدريب النماذج الجديدة وتحسين النماذج الحالية المُتاحة للباحثين في المؤسسات الكبيرة والصغيرة.
المراجع
Microsoft (2017). نظام Azure الأساسي كخدمة يشبه البيبروني على بيتزا دومينوز. https://news.microsoft.com/en-au/features/azures-platform-service-pepperoni-pizza-dominos/
Microsoft (2016). ماذا ستفعل بعدد 100,000 ذاكرة أساسية؟ حوسبة ضخمة على نطاق عالمي. https://azure.microsoft.com/blog/what-would-you-do-with-100000-cores-big-compute-at-global-scale/
Tom's Guide (2019). تستخدم دومينوز بيتزا الآن الكاميرات والذكاء الاصطناعي لصنع بيتزا مثالية
مجلة التكنولوجيا الحيوية الحاسوبية والهيكلية (2015). تطبيقات التعلم الآلي في تشخيص السرطان والتنبؤ به. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2001037014000464
PhocusWire (2019). كيفية استخدام التعلم لتحسين عملية حجز الفنادق في Expedia. https://www.phocuswire.com/Expedia-Partner-Solutions-machine-learning
Microsoft (2019). تستكشف شركة البترول البريطانية الذكاء الاصطناعي من Azure لتعزيز الأمان وزيادة الكفاءة ونجاح التجارة. https://customers.microsoft.com/story/bp-mining-oil-gas-azure-machine-learning
Google. iGenius: إنشاء Crystal، أول مُساعد تسويق رقمي افتراضي. https://cloud.google.com/customers/igenius/