Afdelingerne for informationsteknologi skal undervise og oplære eleverne i de sidste nye teknologier, der bruges på arbejdsmarkedet, hvilket nu til dags betyder skyen og relaterede teknologier som f.eks. virtualisering. Det er dog de færreste universiteter, der har ressourcer til at opbygge en helt ny infrastruktur for at understøtte disse teknologier, og tingene ændrer sig så hurtigt, at det er næsten umuligt at holde trit med de seneste platforme, værktøjer og sprog.

På City College of New York (CCNY) ønskede fakultetet at giver eleverne praktisk erfaring med virtualisering, containere og andre skybaserede teknologier, der ikke var særlig godt behandlet i de aktuelle lærebøger og andet kursusmateriale. CCNY havde brug for en strategi, der gjorde det muligt at holde trit med den seneste udvikling inden for databehandling, og som samtidig var både økonomisk overskuelig og praktisk.

"Mange datalogifag har en tendens til at være lidt for teoretiske og traditionelle i tilgangen til grundlæggende datastrukturer, algoritmer og operativsystemer", siger Peter Barnett, adjungeret professor i datalogi på CCNY. "Det er vigtigt at få eleverne til at tænke fremtidsrettet og ud af boksen". Vi har brug for at kunne tilbyde eleverne en visionær uddannelse, så de kan blive alsidige dataloger."

Opbygning af omfattende uddannelse inden for informationsteknologi ved hjælp af Google Cloud

Barnett blev gjort opmærksom på Google Cloud Education Grants af Lindsay Siegel, der er leder af Zahn Innovation Center, en "rugemaskine" på CCNY, og som omfatter en bootcamp for nye elever, mentorordninger, pro bono-tjenester og faciliteter til hurtig fremstilling af prototyper.

Da Barnett første gang introducerede sit hold for Google Cloud, gav han dem til opgave at tænke over, hvordan skyplatforme implementerer funktionerne fra traditionelle operativsystemer og programservere. De blev stillet dette spørgsmål: "Hvor er du? – en container eller en virtuel maskine? Hvordan kan du finde ud af, om du er på en bestemt server eller en klynge af distribuerede maskiner?

Eleverne fik valget mellem at arbejde med Google Cloud eller en anden udbyder af skybaseret teknologi. Barnett fortæller, at mange af dem, der valgte Google Cloud, syntes, at selvstudierne var intuitivt opbygget, hvilket gjorde det let at begynde at importere data og designe apps. De kunne også få hjælp fra Google Cloud-teamet og CCNY's egne undervisere, hvis de løb ind i problemer med at få projekterne op at køre.

Nogle elever arbejdede med Google App Engine og undersøgte, hvordan containere fungerer, mens andre valgte et af selvstudierne om, hvordan man udvikler en applikation i Google Compute Engine. Alle eleverne fandt frem til, hvordan de skulle udforske deres virtuelle maskines (VM) eller containerens miljøer ved hjælp af Linux-kommandoer, og de undersøgte deres databases backends ved hjælp af SQL-kommandoer.

Opfordrer eleverne til at tænke som ingeniører

Eleverne satte sig ind i den skybaserede platform og blev tilskyndet til at tænke konceptuelt i forhold til skyen og til at forstå, at selv i skyen er de stadig nødt til at bruge fysisk hardware. De læste artikler, så videoer med selvstudier og eksperimenterede med, hvad de kunne foretage sig i og uden for containere. De noterede sig hukommelse- og CPU-brug og lærte om, hvordan virtuel lagring leveres, og hvordan deres IP-adresser indhentes.

Tre elever – Nissan, James og Michael – overgik alles forventninger til minimumskravene, da de udviklede en app til prøve. "De importerede deres egne lagre og udviklede deres egne apps. Det fungerede rigtig godt, og de fik god erfaring med, hvordan Google fungerer som et arbejdsmiljø", fortæller Barnett.

En forståelse af hvorfor og hvordan

Når eleverne opfordres til at besvare deres egne spørgsmål, finder de frem til meget mere om et emne. Under nogle af øvelserne bemærkede eleverne, hvor lang tid det tog for et program at svare afhængigt af dens placering – Storbritannien eller USA. Det krævede, at de tænkte yderligere over, hvor de fysiske computerressourcer befandt sig. En elev implementerede Google Cloud's MySQL-database i sit skyprojekt og undersøgte den for at forstå, hvor systemfilerne blev lagret.

Barnett opfordrede sit hold til at lære om de skybaserede teknologier, der interesserede dem mest. Nogle elever undersøgte Kubernetes til administration af containere, mens andre eksperimenterede med belastningsfordeling i MongoDB. Eleverne delte derefter deres erfaringer med hinanden for at få en bedre forståelse af miljøerne.

Meget mere end en demo

Eleverne på professor Barnetts afgangskursus på CCNY bruger i øjeblikket Google Cloud til at implementere backend-delen af nogle seriøse softwareprojekter, der potentielt kan få en væsentlig betydning videnskabeligt og socialt og i forhold til iværksætteri.

De fem teams' projekter omfatter følgende: Brug af maskinlæring til at udvikle optisk genkendelse af håndskrevne tegn, hjælp til undervisningsassistenter, fysioterapeuter og deres klienter i forbindelse med udvikling og opretholdelse af den korrekte form ved øvelser; forbedring af patentsøgning ved hjælp af indholdsanalyser i kombination med maskinlæring, indendørs kortlægning af undergrundsstationer og andre offentlige steder som en hjælp til, at personer med nedsat syn kan navigere på disse steder, og generering af kvasi-tilfældig musik via kunstig intelligens, der ændrer sig som en reaktion på brugernes feedback.

De fleste af disse projekter bruger kunstig intelligens i form af indholdsanalyser og maskinlæring, og Google Cloud leverer effektive API'er såsom ML-Engine og BigQuery til at understøtte dem. Google for Education-teamet brugte meget tid på Google Cloud til hvert af Barnetts teams for at hjælpe dem med deres udvikling og tests, som i øjeblikket er igangværende.

En oplevelse fra den virkelige verden

For at eleverne kan blive dygtige videnskabsfolk skal de både lære teorien og den praktiske anvendelse af de værktøjer, der bruges på en moderne arbejdsplads. Skybaserede tjenester som f.eks. Google Cloud giver CCNY adgang til moderne udviklerværktøjer og en omfattende infrastruktur i skyen, uden at dette kræver en voldsom og øjeblikkelig investering. Eleverne kan lære, hvordan man arbejder med mange sprog og skyplatforme, bl.a. Python, Ruby, Sinatra og Google Cloud. Disse værktøjer og sprog ville være utilgængelige for mange skoler, i og med at deres begrænsede ressourcer forhindrer, at de kan tilbyde et så stort udbud af teknologier. Med Google Cloud bliver det økonomisk overkommeligt at tilbyde adgang til moderne computermiljøer i et omfang, der sikrer, at alle elever og institutter kan få opfyldt deres behov.

"Skymiljøet er den moderne manifestation af operativsystemet", siger Barnett. "Eleverne kommer ikke til at arbejde med fysiske servere. Skyen er ikke bare fremtiden, den er nutiden."