Avdelningar för datorvetenskap behöver tillhandahålla utbildning i de senaste teknikerna som används på arbetsplatsen, vilket nu för tiden innebär molnet och molntekniker som virtualisering. De flesta universitet har dock inte de resurser som krävs för att bygga ut ny infrastruktur för dessa tekniker. Förändringstakten är dessutom så hög att det nästan är omöjligt att hänga med i de senaste plattformarna, verktygen och språken.

Fakulteten på City College of New York (CCNY) ville ge sina studenter praktisk erfarenhet av virtualisering, behållare och andra molntekniker som inte fanns med i deras befintliga läroböcker eller annat kursmaterial. CCNY behövde en ny strategi för att hänga med i den nya utvecklingen inom datorteknik och den behövde vara både kostnadseffektiv och praktisk.

”Många datavetenskapliga program tenderar att vara väldigt teoretiska och traditionella i sitt sätt att se på centrala datastrukturer, algoritmer och operativsystem”, säger Peter Barnett, professor i datavetenskap på CCNY. ”Det är viktigt att få studenterna att tänka utåt. Vi måste ge studenterna en visionär utbildning för att de ska bli mångsidiga datatekniker.”

Bygga en omfattande datavetenskaplig utbildning med hjälp av Google Cloud

Barnett hänvisades till Education Grants för Google Cloud av Lindsay Siegel, som är executive director på Zahn Innovation Center, en inkubator på CCNY som har grundkurser för nystartade företag, mentorskap, gratistjänster och utrustning för att snabbt skapa prototyper.

När Barnett först införde Google Cloud i klassen gav han studenterna en övning för att få dem att tänka på hur molnplattformar implementerar funktionerna i traditionella operativsystem och programservrar. De fick fundera på frågan Var är du – en behållare eller en virtuell dator? Hur vet du om du är på en viss server eller i ett kluster med distribuerade datorer?

Studenterna fick välja på att använda Google Cloud eller en annan molntjänstleverantör. För det stora antal som valde Google Cloud sade Barnett att självstudierna var väldigt användbara eftersom de gjorde det enkelt att börja importera data och bygga program. De fick stöd från Google Cloud-teamet och från CCNY:s egna lärare om de fick problem med att få igång sina projekt.

Vissa studenter arbetade med Google App Engine och utforskade hur behållare fungerade, medan andra valde en av självstudierna för att bygga en app i Google Compute Engine. Alla studenterna listade ut hur de skulle utforska sin virtuella datormiljö eller behållarmiljö med Linux-kommandon, och utforskade sina databaser med SQL-kommandon.

Uppmuntra studenter att tänka som ingenjörer

När studenterna fördjupade sig i molnplattformen uppmuntrades de att tänka konceptuellt om själva molnet och att förstå att de faktiskt använder maskinvara även i molnet. De läste artiklar, såg instruktionsvideor och experimenterade med vad de kunde göra i och utanför behållare. De observerade minnes- och processoranvändning och lärde sig hur virtuell lagring tillhandahålls och hur IP-adresser erhålls.

De tre studenterna Nissan, James och Michael gjorde mer än vad kursen krävde och skapade ett färdigt program. ”De importerade egna databaser och byggde sina egna program. Det fungerade bra och de fick en god uppfattning om hur Google fungerar som arbetsmiljö”, säger Barnett.

Förstå varför och hur

När studenter uppmuntras att ställa egna frågor upptäcker de mycket mer om ett ämne. Under vissa övningar noterade studenterna hur lång tid det tog för ett program att svara beroende på var det kördes – i England eller USA. Det fick dem att tänka ännu mer på var datorresurserna fanns. En student implementerade Google Cloud:s MySQL-databas i sitt molnprojekt och utforskade den för att förstå var systemfilerna lagrades.

Barnett uppmuntrade sin klass att lära sig om de molntekniker som intresserade dem mest. Vissa studenter utforskade Kubernetes för att hantera behållare medan andra experimenterade med belastningshantering i MongoDB. Studenterna delade sedan med sig till varandra av sina erfarenheter för att förstå flera olika miljöer bättre.

Efter demon

Studenter i Professor Barnetts avancerade projekt på CCNY använder just nu Google Cloud för att implementera den bakomliggande databasen för seriösa programprojekt med betydande vetenskaplig, social och kommersiell potential.

De fem projekt som hans team jobbar med är: att använda maskininlärning för att utveckla optisk teckenidentifiering i handskrift, att hjälpa tränare, fysioterapeuter och deras kunder att utveckla och upprätthålla rätt träningsform, att förbättra patentsökningar med innehållsanalys i kombination med maskininlärning, att kartlägga tunnelbanestationer och andra offentliga platser invändigt för att hjälpa synskadade att navigera där och generera delvis slumpmässig musik med AI som ändras efter användarens feedback.

I de flesta av dessa projekt används AI i form av innehållsanalys och maskininlärning. I Google Cloud finns en gedigen uppsättning API:er, till exempel ML-Engine och BigQuery som stöd. Teamet bakom Google for Education har gett generöst med tid på Google Cloud till alla Barnetts team för att underlätta deras utveckling och testning, som pågår nu.

Erfarenhet av verkligheten

För att lyckas som datortekniker måste studenterna lära sig både teorin och den praktiska tillämpningen av de verktyg som används på moderna arbetsplatser. Molntjänster som Google Cloud ger CCNY tillgång till ledande utvecklarverktyg och storskalig molninfrastruktur utan att det krävs en större investering. Studenterna kan lära sig att arbeta med många språk och molnplattformar, till exempel Python, Ruby, Sinatra och Google Cloud. Dessa verktyg och språk skulle annars vara utom räckhåll för många skolor, eftersom de begränsade resurserna gör det svårt att erbjuda så många olika tekniker. Google Cloud ger ett ekonomiskt hållbart sätt att ge åtkomst till moderna datormiljöer på ett sätt som kan skalas till alla studenters och institutioners behov.

”Molnmiljön är det moderna operativsystemet”, säger Barnett. ”Studenterna kommer inte att arbeta med fysiska servrar. Molnet finns inte bara i framtiden, det finns nu.”