الحوسبة المستقلة

الموسوعة الحرة

الحوسبة المستقلة ( AC ) هي موارد حوسبة موزعة ذات خصائص ذاتية الإدارة ، تتكيف مع التغييرات غير المتوقعة مع إخفاء التعقيد الجوهري عن المشغلين والمستخدمين. بدأت هذه المبادرة التي أطلقتها شركة IBM في عام 2001، بهدف تطوير أنظمة كمبيوتر قادرة على الإدارة الذاتية، والتغلب على التعقيد المتزايد بسرعة في إدارة أنظمة الحوسبة ، وتقليل الحاجز الذي يفرضه التعقيد أمام المزيد من النمو. [1]

وصف

تم تصميم مفهوم نظام التحكم التلقائي لاتخاذ قرارات تكيفية باستخدام سياسات عالية المستوى. وسوف يتحقق باستمرار من حالته ويحسنها ويتكيف تلقائيًا مع الظروف المتغيرة. يتكون إطار الحوسبة التلقائية من مكونات تلقائية (AC) تتفاعل مع بعضها البعض. يمكن تصميم نظام التحكم التلقائي من حيث مخططين رئيسيين للتحكم (محلي وعالمي) مع أجهزة استشعار ( للمراقبة الذاتية )، ومؤثرين (للتعديل الذاتي)، ومعرفة ومخطط/محول لاستغلال السياسات القائمة على الوعي الذاتي والبيئي. يشار إلى هذه الهندسة المعمارية أحيانًا باسم Monitor-Analyze-Plan-Execute (MAPE).

انطلاقًا من هذه الرؤية، تم مؤخرًا اقتراح مجموعة متنوعة من الأطر المعمارية القائمة على مكونات مستقلة " تنظم نفسها ". وقد اتسمت أبحاث مهمة في مجال أنظمة الوكلاء المتعددين مؤخرًا بتوجه مماثل للغاية. ومع ذلك، فإن معظم هذه الأساليب يتم تصورها عادةً مع وضع هياكل خادم مركزية أو قائمة على مجموعة في الاعتبار وتعالج في الغالب الحاجة إلى تقليل تكاليف الإدارة بدلاً من الحاجة إلى تمكين أنظمة برمجية معقدة أو تقديم خدمات مبتكرة. تتضمن بعض الأنظمة المستقلة وكلاء متنقلين يتفاعلون عبر آليات اتصال غير مقترنة بشكل وثيق. [2]

الحوسبة الموجهة نحو الاستقلال الذاتي هي نموذج اقترحه جيمينج ليو في عام 2001 والذي يستخدم أنظمة اصطناعية تحاكي السلوكيات الجماعية للحيوانات الاجتماعية لحل المشكلات الحسابية الصعبة. على سبيل المثال، يمكن دراسة تحسين مستعمرة النمل في هذا النموذج. [3]

مشكلة التعقيد المتزايد

تشير التوقعات إلى أن أجهزة الحوسبة المستخدمة ستنمو بنسبة 38٪ سنويًا [4] وأن متوسط ​​تعقيد كل جهاز آخذ في الازدياد. [4] حاليًا، يتم إدارة هذا الحجم والتعقيد من قبل بشر ذوي مهارات عالية؛ لكن الطلب على موظفي تكنولوجيا المعلومات المهرة يفوق العرض بالفعل، حيث تتجاوز تكاليف العمالة تكاليف المعدات بنسبة تصل إلى 18: 1. [5] جلبت أنظمة الحوسبة فوائد كبيرة من السرعة والأتمتة ولكن هناك الآن حاجة اقتصادية هائلة لأتمتة صيانتها.

في مقالة نشرتها جمعية مهندسي الكهرباء والإلكترونيات عام 2003 ، حذر كيبهارت وتشيس [1] من أن حلم الترابط بين أنظمة وأجهزة الحوسبة قد يتحول إلى "كابوس الحوسبة الشاملة " حيث يعجز المهندسون عن توقع وتصميم والحفاظ على تعقيد التفاعلات. ويؤكدان أن جوهر الحوسبة المستقلة هو إدارة النظام ذاتيًا، مما يحرر المسؤولين من إدارة المهام منخفضة المستوى مع تقديم سلوك أفضل للنظام.

إن المشكلة العامة التي تواجه أنظمة الحوسبة الموزعة الحديثة هي أن تعقيدها ، وخاصة تعقيد إدارتها، أصبح يشكل عامل تقييد كبير في تطويرها. تستخدم الشركات والمؤسسات الكبيرة شبكات الكمبيوتر واسعة النطاق للاتصالات والحوسبة. إن التطبيقات الموزعة التي تعمل على هذه الشبكات الحاسوبية متنوعة وتتعامل مع العديد من المهام، بدءًا من عمليات الرقابة الداخلية إلى تقديم محتوى الويب إلى دعم العملاء.

بالإضافة إلى ذلك، تنتشر الحوسبة المتنقلة في هذه الشبكات بسرعة متزايدة: يحتاج الموظفون إلى التواصل مع شركاتهم أثناء عدم تواجدهم في مكاتبهم. وهم يفعلون ذلك باستخدام أجهزة الكمبيوتر المحمولة ، أو المساعدات الرقمية الشخصية ، أو الهواتف المحمولة ذات أشكال متنوعة من التقنيات اللاسلكية للوصول إلى بيانات شركاتهم.

يؤدي هذا إلى خلق تعقيد هائل في شبكة الكمبيوتر الشاملة التي يصعب التحكم فيها يدويًا بواسطة مشغلين بشريين. إن التحكم اليدوي يستغرق وقتًا طويلاً ومكلفًا وعرضة للخطأ. يميل الجهد اليدوي المطلوب للتحكم في نظام كمبيوتر شبكي متنامٍ إلى الزيادة بسرعة كبيرة.

80% من مثل هذه المشاكل في البنية التحتية تحدث في طبقة التطبيق وقاعدة البيانات الخاصة بالعميل. [ بحاجة لمصدر ] معظم مقدمي الخدمات "المستقلين" [ من؟ ] يضمنون فقط ما يصل إلى طبقة السباكة الأساسية (الطاقة والأجهزة ونظام التشغيل والشبكة ومعلمات قاعدة البيانات الأساسية).

خصائص الأنظمة اللاإرادية

قد يكون الحل المحتمل هو تمكين أنظمة الحوسبة الحديثة المتصلة بالشبكة من إدارة نفسها دون تدخل بشري مباشر. تهدف مبادرة الحوسبة المستقلة (ACI) إلى توفير الأساس للأنظمة المستقلة. وهي مستوحاة من الجهاز العصبي اللاإرادي لجسم الإنسان. [6] يتحكم هذا الجهاز العصبي في وظائف الجسم المهمة (مثل التنفس ومعدل ضربات القلب وضغط الدم ) دون أي تدخل واعٍ.

في نظام ذاتي الإدارة ، يتولى المشغل البشري دورًا جديدًا: فبدلاً من التحكم في النظام بشكل مباشر، فإنه يحدد السياسات والقواعد العامة التي توجه عملية الإدارة الذاتية. لهذه العملية، حددت شركة IBM الأنواع الأربعة التالية من الخصائص التي يشار إليها باسم خصائص النجمة الذاتية (وتسمى أيضًا self-* أو self-x أو auto-*). [7]

  1. التكوين الذاتي: التكوين التلقائي للمكونات؛
  2. الشفاء الذاتي: الاكتشاف التلقائي وتصحيح الأخطاء؛ [8]
  3. التحسين الذاتي : المراقبة والتحكم التلقائي في الموارد لضمان الأداء الأمثل فيما يتعلق بالمتطلبات المحددة؛
  4. الحماية الذاتية: التعرف الاستباقي والحماية من الهجمات التعسفية.

وقد قام آخرون مثل بوسلاد [7] ونامي وشريفي [9] بتوسيع مجموعة النجم الذاتي على النحو التالي:

  1. التنظيم الذاتي : نظام يعمل على الحفاظ على بعض المعلمات، مثل جودة الخدمة ، ضمن نطاق إعادة الضبط دون سيطرة خارجية؛
  2. التعلم الذاتي: تستخدم الأنظمة تقنيات التعلم الآلي مثل التعلم غير الخاضع للإشراف والذي لا يتطلب تحكمًا خارجيًا؛
  3. الوعي الذاتي (يُسمى أيضًا التفتيش الذاتي واتخاذ القرار الذاتي): يجب أن يعرف النظام نفسه. يجب أن يعرف مدى موارده الخاصة والموارد التي يرتبط بها. يجب أن يكون النظام على دراية بمكوناته الداخلية وروابطه الخارجية من أجل التحكم فيها وإدارتها؛
  4. التنظيم الذاتي : هيكل النظام الذي تحركه نماذج من نوع الفيزياء دون ضغط صريح أو مشاركة من خارج النظام؛
  5. الإبداع الذاتي (يُطلق عليه أيضًا التجميع الذاتي ، والتكرار الذاتي ): نظام مدفوع بنماذج من النوع البيئي والاجتماعي دون ضغط صريح أو مشاركة من خارج النظام. أعضاء النظام لديهم دوافع ذاتية ودوافع ذاتية، مما يؤدي إلى توليد التعقيد والنظام في استجابة إبداعية لمطلب استراتيجي متغير باستمرار؛
  6. الإدارة الذاتية (وتسمى أيضًا الحكم الذاتي): نظام يدير نفسه دون تدخل خارجي. يمكن أن يختلف ما تتم إدارته وفقًا للنظام والتطبيق. تشير الإدارة الذاتية أيضًا إلى مجموعة من العمليات ذاتية التشغيل مثل الحوسبة المستقلة بدلاً من عملية ذاتية التشغيل واحدة؛
  7. الوصف الذاتي (يُسمى أيضًا التفسير الذاتي أو التمثيل الذاتي): يشرح النظام نفسه. وهو قابل للفهم (من قبل البشر) دون مزيد من التفسير.

لقد وضعت شركة IBM ثمانية شروط تحدد النظام المستقل: [10] [11]

يجب أن يكون النظام

  1. يعرف نفسه من حيث الموارد التي يمكنه الوصول إليها، وما هي قدراته وحدوده وكيف ولماذا هو متصل بأنظمة أخرى؛
  2. تكون قادرة على تكوين وإعادة تكوين نفسها تلقائيًا اعتمادًا على بيئة الحوسبة المتغيرة؛
  3. أن تكون قادرة على تحسين أدائها لضمان عملية الحوسبة الأكثر كفاءة؛
  4. أن تكون قادرًا على التغلب على المشكلات التي واجهتها إما عن طريق إصلاح نفسها أو توجيه الوظائف بعيدًا عن المشكلة؛
  5. الكشف عن مختلف أنواع الهجمات وتحديدها والحماية منها للحفاظ على أمن النظام وسلامته بشكل عام؛
  6. التكيف مع بيئته المتغيرة، والتفاعل مع الأنظمة المجاورة وإنشاء بروتوكولات الاتصال؛
  7. تعتمد على معايير مفتوحة ولا يمكن أن توجد في بيئة خاصة؛
  8. توقع الطلب على مواردها مع الحفاظ على الشفافية تجاه المستخدمين.

على الرغم من أن الغرض وبالتالي سلوك الأنظمة المستقلة يختلف من نظام إلى آخر، يجب أن يكون كل نظام مستقل قادرًا على إظهار مجموعة دنيا من الخصائص لتحقيق غرضه:

  1. آلي : ويعني هذا أساسًا القدرة على التحكم الذاتي في وظائفه وعملياته الداخلية. وعلى هذا النحو، يجب أن يكون النظام المستقل مكتفيًا ذاتيًا وقادرًا على بدء التشغيل والعمل دون أي تدخل يدوي أو مساعدة خارجية. ومرة ​​أخرى، يجب أن تكون المعرفة المطلوبة لتشغيل النظام ( المعرفة العملية ) متأصلة في النظام.
  2. التكيف : يجب أن يكون النظام المستقل قادرًا على تغيير تشغيله (أي تكوينه وحالته ووظائفه). وهذا من شأنه أن يسمح للنظام بالتعامل مع التغيرات الزمنية والمكانية في سياقه التشغيلي إما على المدى الطويل (تخصيص البيئة/تحسينها) أو على المدى القصير (ظروف استثنائية مثل الهجمات الضارة والأخطاء وما إلى ذلك).
  3. الوعي : يجب أن يكون النظام المستقل قادرًا على مراقبة (الشعور) بسياق تشغيله وكذلك حالته الداخلية حتى يتمكن من تقييم ما إذا كانت عملياته الحالية تخدم غرضه. سيتحكم الوعي في تكييف سلوكه التشغيلي استجابة لتغيرات السياق أو الحالة.

المستويات التطورية

لقد قامت شركة IBM بتعريف خمسة مستويات تطورية، أو نموذج النشر المستقل ، لنشر الأنظمة المستقلة:

  • المستوى الأول هو المستوى الأساسي الذي يعرض الوضع الحالي حيث تتم إدارة الأنظمة يدويًا بشكل أساسي.
  • تقدم المستويات 2-4 وظائف إدارة آلية بشكل متزايد، في حين
  • يمثل المستوى الخامس الهدف النهائي للأنظمة المستقلة ذاتية الإدارة. [12]

أنماط التصميم

يمكن تبسيط تعقيد تصميم الأنظمة المستقلة من خلال الاستفادة من أنماط التصميم مثل نمط النموذج-العرض-وحدة التحكم (MVC) لتحسين فصل الاهتمامات من خلال تغليف الاهتمامات الوظيفية. [13]

حلقات التحكم

المفهوم الأساسي الذي سيتم تطبيقه في الأنظمة المستقلة هو حلقات التحكم المغلقة . ينبع هذا المفهوم المعروف من نظرية التحكم في العمليات . في الأساس، تراقب حلقة التحكم المغلقة في نظام ذاتي الإدارة بعض الموارد (مكونات البرامج أو الأجهزة) وتحاول بشكل مستقل الحفاظ على معلماتها ضمن النطاق المطلوب.

وبحسب شركة IBM، من المتوقع أن تعمل مئات أو حتى آلاف من حلقات التحكم هذه في نظام كمبيوتر ذاتي الإدارة واسع النطاق.

النموذج المفاهيمي

إن اللبنة الأساسية للنظام اللاإرادي هي القدرة على الاستشعار ( المستشعرات S i )، والتي تمكن النظام من ملاحظة سياقه التشغيلي الخارجي. إن معرفة الغرض ( القصد) والمعرفة الفنية لتشغيل نفسه (على سبيل المثال، التمهيد ، ومعرفة التكوين، وتفسير البيانات الحسية، وما إلى ذلك) دون تدخل خارجي هي جزء متأصل في النظام اللاإرادي. إن التشغيل الفعلي للنظام اللاإرادي يتم تحديده من خلال المنطق ، وهو المسؤول عن اتخاذ القرارات الصحيحة لخدمة غرضه ، والتأثير من خلال ملاحظة السياق التشغيلي (بناءً على مدخلات المستشعر).

يسلط هذا النموذج الضوء على حقيقة مفادها أن تشغيل النظام المستقل يتم وفقًا لهدف محدد. ويشمل هذا مهمته (على سبيل المثال، الخدمة التي من المفترض أن يقدمها)، والسياسات (على سبيل المثال، السياسات التي تحدد السلوك الأساسي)، و" غريزة البقاء ". وإذا نظرنا إلى هذا النظام باعتباره نظام تحكم، فسوف يتم ترميزه كدالة خطأ في التغذية الراجعة أو في نظام بمساعدة الاستدلال كخوارزمية مقترنة بمجموعة من الاستدلالات التي تحدد حيزه التشغيلي.

انظر أيضا

مراجع

  1. ^ ab Kephart, JO; Chess, DM (2003), "The vision of autonomic computing", Computer , 36 : 41–52, CiteSeerX  10.1.1.70.613 , doi :10.1109/MC.2003.1160055
  2. ^ Padovitz, Amir; Arkady Zaslavsky; Seng W. Loke (2003). "الوعي والمرونة للأنظمة الموزعة المستقلة: الاتصال القائم على الأحداث والمستقل عن المنصة والنشر والاشتراك للوكلاء المتنقلين". ورشة العمل الدولية الرابعة عشرة حول تطبيقات قواعد البيانات وأنظمة الخبراء، 2003. وقائع. ص. 669-673. doi :10.1109/DEXA.2003.1232098. ISBN 978-0-7695-1993-7. S2CID  15846232.
  3. ^ جين، شياولونج؛ ليو، جيمينج (2004)، "من النمذجة القائمة على الفرد إلى الحوسبة الموجهة نحو الاستقلال"، الوكلاء والاستقلالية الحسابية ، محاضرات في علوم الكمبيوتر، المجلد 2969، ص 151، doi :10.1007/978-3-540-25928-2_13، ISBN 978-3-540-22477-8
  4. ^ ab Horn. "الحوسبة التلقائية: وجهة نظر IBM حول حالة تكنولوجيا المعلومات" (PDF) . مؤرشف من الأصل (PDF) في 16 سبتمبر 2011.
  5. ^ "اتجاهات التكنولوجيا"، دراسة استقصائية، جامعة بيركلي في كاليفورنيا، الولايات المتحدة الأمريكية، مارس 2002
  6. ^ "ما هي الحوسبة الشاملة (الحوسبة الشاملة)؟".
  7. ^ ab Poslad, Stefan (2009). Autonomous systems and Artificial Life, In: Ubiquitous Computing Smart Devices, Smart Environments and Smart Interaction. Wiley. ص 317-341. ISBN 978-0-470-03560-3. تم أرشفة النسخة الأصلية في 2014-12-10 . تم استرجاعها في 2015-03-17 .
  8. ^ شبكة S-Cube. "نظام الشفاء الذاتي".
  9. ^ نامي، م. شريفي، م. (2007). "دراسة استقصائية لأنظمة الحوسبة المستقلة". معالجة المعلومات الذكية III . المؤتمر الدولي الثالث للأنظمة المستقلة والمستقلة (ICAS'07). الاتحاد الدولي لمعالجة المعلومات IFIP. المجلد 228. ص 26-30. doi : 10.1007/978-0-387-44641-7_11 . ISBN  978-0-387-44639-4. S2CID  6974127.
  10. ^ "IBM Research | Autonomic Computing | Overview | The 8 Elements". مؤرشف من الأصل في 2004-08-12 . تم الاسترجاع في 2021-12-27 .
  11. ^ "ما هي الحوسبة المستقلة؟ تعريف Webopedia". 22 يونيو 2004.
  12. ^ "IBM تكشف عن نموذج جديد لنشر الحوسبة المستقلة". IBM . 2002-10-21.
  13. ^ كاري، إدوارد؛ جريس، بول (2008)، "الإدارة الذاتية المرنة باستخدام نمط النموذج-العرض-المتحكم"، IEEE Software ، 25 (3): 84، doi :10.1109/MS.2008.60، S2CID  583784
  • المؤتمر الدولي للحوسبة المستقلة (ICAC 2013)
  • الحوسبة التلقائية بقلم ريتشارد مورتش ونشرتها دار نشر آي بي إم
  • مقالات ودروس تعليمية حول الحوسبة المستقلة
  • الحوسبة الذاتية العملية – خريطة الطريق نحو تكنولوجيا الإدارة الذاتية
  • مدونة الحوسبة المستقلة
  • Whitestein Technologies – مزود بيئة التطوير والتكامل لبرامج الحوسبة المستقلة
  • توفر شركة Applied Autonomics خدمات الويب المستقلة
  • موقع Enigmatec الإلكتروني – مقدمو برامج الحوسبة المستقلة
  • شبكات Handsfree – مقدمو برامج الحوسبة المستقلة Archived 2013-08-17 at the Wayback Machine
  • مشروع CASCADAS: برنامج مكون للاتصالات المستقلة والواعية للموقف وقابلة للتكيف ديناميكيًا، بتمويل من الاتحاد الأوروبي
  • مجموعة أدوات CASCADAS Autonomic في المصدر المفتوح
  • مشروع ANA: مشروع بحثي في ​​هندسة الشبكات المستقلة، ممول من الاتحاد الأوروبي
  • JADE – إطار عمل لتطوير برامج الإدارة المستقلة
  • مركز برشلونة للحوسبة الفائقة – الأنظمة المستقلة ومنصات الأعمال الإلكترونية
  • سقراط: التحسين الذاتي والتكوين الذاتي في الشبكات اللاسلكية
  • أنظمة السيارات ذاتية التكوين ديناميكيًا
  • ASSL (لغة مواصفات النظام المستقل): إطار عمل للمواصفات والتحقق من صحة وإنشاء الأنظمة المستقلة
  • شرح الحوسبة المستقلة واستخداماتها في العمليات التجارية (IBM) - باللغة الألمانية [ رابط معطل دائم ]
  • هندسة الحوسبة المستقلة في RKBExplorer
  • المجلة الدولية للحوسبة المستقلة
  • BiSNET/e: بنية شبكات الاستشعار المعرفية مع التحسين متعدد الأهداف التطوري
  • Licas: إطار عمل مفتوح المصدر لبناء شبكات تعتمد على الخدمة مع Autonomic Manager متكامل.
تم الاسترجاع من "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=الحوسبة_الذاتية&oldid=1242248705"
Original text
Rate this translation
Your feedback will be used to help improve Google Translate