Anotace Moderní doba vývoje informačních technologií se čím dál více zaměřuje na serverová řešení s mobilními klienty. Na tomto poli existuje mnoho vývojářských platforem a produktů (Java,.NET, Linux, Windows atd.) v různé cenové kategorii, za nimiž stojí mnohé společnosti zvučných jmen. V praxi se ukazuje že výběr platformy často závisí na typu vyvíjené aplikace, finančních možnostech firmy a dalších technických a ekonomických faktorech. Z tohoto vyplývá že je chybné upřednostňovat jednu platformu na úkor ostatních. Je zcela evidentní, že tato doba si žádá odborníky vyznačující se nejen odborností, ale také širokým přehledem a schopností v krátkém čase se přeorientovat na novou technologii. Navržený projekt si klade za cíl nabídnout studentům možnost získat praktické zkušenosti v rámci výuky či tvorby diplomových a disertačních prací na různých vývojových platformách s využitím nejnovějších technologií a trendů. K tomu je zapotřebí nabídnout širokou škálu zmíněných platforem, které kladou odpovídající hardwarové požadavky. Pokrytí všech těchto platforem by při standardním řešení bylo jak ekonomicky tak prostorově vysoce náročné. Určité řešení nabízí technologie virtuálních počítačů a serverů. Princip spočívá ve využití jednoho vysoce výkonného počítače (serveru), na kterém se provozuje několik virtuálních počítačů (serverů) a to i současně. Prakticky se tak na jednom serverovém hardwaru současně zprovozní hned několik virtuálních serverů, jenž pokrývají všechny žádané platformy. Toto řešení přináší mnoho příjemných výhod, například: finanční úspora (energie, hardware), snadná administrace, údržba, provoz různých konfigurací, rychlé nasazení nových technologií, zálohování apod. Tím, že se tyto virtuální servery jeví jako skutečné, je možné práci studentů v plné míře ověřit a spolu s tím veřejně prezentovat. V neposlední řadě nelze opomíjet nepřehlédnutelný vzestup mobilních zařízení a bezdrátových technologií. Vybavením laboratoře přenosnými počítači, notebooky a prvky moderních bezdrátových technologií se značně obohatí možnost výuky. Současně laboratoř umožní v rámci studentských projektů vyvíjet unikátní mobilní aplikace, realizovat různé typy bezdrátových sítí apod. Konkrétní výstupy Hardwarové vybavení počítačové laboratoře Nový výkonný server Učebna lokálních PC (15 x) Mobilní učebna s notebooky a PDA ( 5x ) Dataprojektor s bezdrátovým připojením 1Gb přepínač Cisco
Softwarové instalace Instalace serveru a virtuálních serverů pro několik předmětů Instalace počítačové učebny, notebooků a PDA včetně virtuálních technologií Zařazení nové techniky a technologií do výuky Inovace obsahu předmětů Internet a sítě, Programování aplikací pro internet I a II, Počítače a sítě, Informační technologie Prezentace učebny formou WWW kamery Modernizovaná laboratoř bude monitorována formou WWW kamery Publikace na vědeckých konferencích Informace o modernizace učebny a především jejím přínosu pro výuku informačních technologií bude součástí řady příspěvků (Seminář ASŘ 2006, ICCC 2006 aj.) Průběžný stav řešení projektu Průběžný stav řešení projektu a závěrečná zpráva bude k dispozici na WWW stránkách řešitele. Přínos k rozvoji fakulty / VŠ Zásadní modernizace počítačové laboratoře a serveru umožní nasazení moderních technologií do výuky, díky mobilním zařízením bude umožněna výuka počítačových sítí Wifi, programování mobilních zařízení, pomocí virtuálních počítačů a serverů bude možno provozovat různorodé operační systémy a vývojové platformy, významný přínosem pro kombinované studium bude především výkonný server s výukovými servery jednotlivých předmětů vybavení počítačové laboratoře dataprojektorem s technologií WiFi významně rozšíří možnosti výuky řady předmětů, především jejich praktických cvičení, virtuální serveru budou moci operativně využívat zájemci z dalších pracovišť fakulty, moderní počítačová technika a technologie bude nejenom podporou pro tvorbu kvalitních bakalářských, diplomových a disertačních prací, ale v mnoha případech bude přímo vznik nových témat motivovat. Cílová skupina projektu
Cílovou skupinou jsou studenti bakalářských, magisterských i doktorských studijních programů především na fakultě strojní a to jak v prezenční tak i kombinované formě. Moderní počítačově-komunikační laboratoř zajistí praktickou výuku, experimentální činnost i samostatnou práci studentů s použitím nejnovějších informačních a webových technologií. Laboratoř bude významným přínosem při výuce těchto celofakultních předmětů: Internet a sítě, Programování aplikací pro internet I a II, Programovací techniky, Programovací prostředky. Tyto celofakultní předměty studuje celkem asi 200 studentů ročně. (V podstatě se jedná o maximální číslo, kterou vytíženost a kapacita současné laboratoře dovoluje) Dále bude laboratoř využita pro výuku těchto oborových předmětů: Počítače a sítě, Informační technologie, Počítačové systémy, Operační systémy a programování, Vizualizace procesů, Management. Oborové předměty studuje ročně celkem asi 100 studentů. Moderní technika i technologie budou intenzivně využívány při zadávání bakalářských a diplomových prací, a budou jistě i důležitým způsobem ovlivňovat kvalitu prací disertačních (z oblasti informačních technologií). Současný stav řešeného problému V současnosti je výuka značně omezená dostupnými technickými prostředky. V některých případech je spíše na bázi teoretické nežli na praktické. To s ohledem na stále rostoucí počet studentů především bakalářského studia neodpovídá záměru formy tohoto studia. Důvodem je prudký rozvoj a příchod nových technologií, které se odrážejí v potřebě mít k dispozici různé konfigurace počítačů, a vývojových prostředků. Pro výuku předmětů je k dispozici několik učeben, přičemž učebna s největším počtem počítačů disponuje 15ti počítači s průměrnou konfigurací: Celeron 300, 128 MB RAM. V oblasti serverů jsou k dispozici jen velmi zastaralé servery s procesory na bázi Pentium 200 MHz, jejichž výkon je plně využit samotným provozem sítě a neumožňují tak využití ve výuce. Předmět Operační systémy a programování
Praktická výuka je omezena pouze na jeden operační systém (nyní MS Windows 2000), Současný trend však vyžaduje praktické znalosti jak ze systémů MS Windows tak ze systému založených na bázi UNIXu (Linux, FreeBSD) Stávající výkon počítačů nevyhovuje požadavkům na provoz beta verzí či případné nasazení očekávaného operačního systému Windows (Longhorn). S ohledem na bezpečnost sítě mají studenti omezená práva na dostupný operační systém Windows. To vylučuje praktické cvičení v konfiguraci systému. Také mnoho vývojových prostředků vyžaduje administrativní práva při používání příslušných funkcí apod. Nyní jsou tyto problémy řešeny dočasným povolením přístupu, čímž se značně narušuje bezpečnost sítě apod. V současnosti se komplikuje nebo téměř vylučuje provoz některých výukových aplikací současně. Předmět Počítače a sítě Počítačové sítě jsou vyučovány v poměrně rozsáhlém bloku přednášek, na cvičeních se se studenty probírá problematika fyzické vrstvy počítačové sítě, s ukázkami pasivních i aktivních prvků včetně jejich fyzické montáže. Dále se probírá spojení počítačů pomocí paralelního či sériového kabelu, propojení křížovým síťovým kabelem, propojení pomocí hubu do sítě Microsoft s rozhraním NETBIOS a protokolem NetBEUI, sledování paketů na síti, propojení počítačů v síti Microsoft s protokolem TCP/IP. Konfigurace DHCP a DNS služby na serveru Windows2000. Webové aplikace V současnosti ve výuce informačních technologií klademe důraz na vývoj web aplikací. Již v bakalářské formě studia se studenti seznamují s tvorbou web stránek. Postupně probírají formáty jazyků HTML, XML, DHTML, XHTML. Dále je věnována pozornost skriptovacím jazykům jak klientským tak na straně serveru. V magisterské formě studia výuka pokračuje v tvorbě rozsáhlejších webových aplikací s databázovou podporou a důraz je kladen i na nejnovější technologie ASP.NET, ADO.NET a tvorba Web Services. S pohledu hardwarového vybavení již je tato výuka náročná a v některých případech omezená, neboť studenti pracují s lokální instalací IIS web serveru a pro databázovou podporu je mnohdy volen MS Access. Z důvodu tvorby robustnějších aplikací a tvorby diplomových prací jsou často implementována náhradní řešení, jako například instalace SQL serveru přímo na počítače v učebně, což je nemalý zásah do konfigurace počítačů ve výuce, popřípadě dočasné
umožnění přístupu studentovi na SQL server využívající chod pracoviště, což zvyšuje nároky na zabezpečení. Diplomové práce Současný stav také značně komplikuje praktické realizace či případné prezentace diplomových prací. Diplomanti často řeší aplikace na bázi klient server. Tyto práce nezřídka vyžadují servery různorodých platforem, na kterých diplomanti vyžadují exkluzivní přístup. To v případě "ostře" provozovaných serverů většinou prakticky není možné. Cíle řešení Navržený projekt si klade za cíl vytvořit moderní počítačovou laboratoř využívající nejnovějších trendů v oblasti mobilních a bezdrátových komunikací počítačových systémů a informačních technologií. Hlavní atributy navrhovaného řešení jsou tyto: Aplikace aktuálních mobilních počítačových prostředků (notebooky, PDA zařízení), využívajících bezdrátovou konektivitu Wi-Fi, Bluetooth a IRDA Zařízení umožní zařadit do výuky moderní informační technologie provozované na mobilních zařízeních, programování mobilních zařízení na různých vývojových platformách (.NET, Java, aplikaci vhodných softwarových produktů pro, např. DataFlow (oběh dokladů)a mobilní prezentaci (dataprojektor připojený přes Wi-Fi rozhraní). Využití nejnovější technologie pro bezdrátovou komunikaci (WiFi 802.11g, Bluetooth) v prostředí laboratoře a dalších vybraných míst Zařazení bezdrátových(wireless) technologií do výuky je v úzké vazbě na masivní rozšiřování mobilních zařízení, umožní studentům provozovat a konfigurovat nejnovější bezdrátové technologie. Masivní rozšíření možností provozu různorodých platforem na serverech i pracovních stanicích formou virtuálních počítačů. (Virtual PC 2004, Virtual Server 2005) Přednost virtuálních počítačových systémů je v pokrytí široké škály platforem na omezeném množství hardware. V případě serveru se jedná o nahrazení několika serverových stanic jedním výkonným serverem s cenově příznivou úrovní. Hlavní přínosy jsou:
Snadné a rychlé nasazení různých serverových operačních systémů (Windows 2003 server, Linux, SQL Server ) v několika pracovních variantách a jejich současný provoz. Současný provoz různorodých informačních technologií ( Microsoft WWW server, Apache WWW server, Microsoft SQL Server...) Současný paralelní provoz až 10ti virtuálních serverů na jednom hardwarovém serveru, na disku mohou být uloženy řady různě aplikačně konfigurovaných serverů spouštěných podle aktuálních potřeb výuky. Serverová podpora pro řídicí, měřicí a vizualizační systémy. Způsob řešení V případě poskytnutí dotace budeme postupovat následovně: 1. Podle aktuálního vývoje nejmodernějších informačních technologií budeme aktualizovat konfigurace požadované techniky tak, abychom splnili následující kritéria: - Počty a typy zařízení zůstanou zachovány - Zůstane zachována cenová kalkulace pro jednotlivé typy zařízení - Konfigurace počítačů, notebooků i serveru budou aktualizovány tak, aby co nejlépe vyhovovaly nasazení virtuálních počítačů a splňovaly tak jeden z hlavních cílů celého projektu. (Jedná se především o nadstandardní vybavení fyzickou RAM a HDD) 2. Požadovaná technika bude pořízena v prvním pololetí roku 2006 tak, aby dodavatel poskytoval výhodnou cenu a kvalitní servis (předběžně předpokládáme jako zvažovanou firmu Autocont, která také dodala současné cenové nabídky). 3. V průběhu letního semestru a prázdnin 2006 bude řešitelský kolektiv instalovat server, Cisco switch, notebooky, PDA a dataprojektor (již v průběhu výuky v letního semestru) a počítačovou učebnu (v průběhu zkouškového období a letních prázdnin). Instalace bude provedena pomocí fakultně či katedrálně platných licencí software. 4. V průběhu letního semestru a na podzim roku 2006 vytvoří členové řešitelského kolektivu inovace jimi garantovaných předmětů tak, aby do nich co nejlépe promítli nové možnosti počítačové laboratoře a serveru. Cílem je intenzivní využití modernizované laboratoře již v zimním semestru roku 2006 (předměty Počítačové systémy, Programování aplikací pro internet II, Speciální programovací techniky, Programovací prostředky aj.) 5. Na základě konkrétních zkušeností z výuky budou obsahy předmětů dále upravovány, přínos celého řešení bude uveřejněn formou publikací ve školním časopise Akademik, na Workshopu FS, na konferenci Seminář ASŘ a na mezinárodní konferenci ICCC.
Prezentace a využití výsledků Výsledky projektu se projeví ihned v roce řešení projektu ve výuce výše zmíněných předmětů. Průběh samotného projektu i závěrečná zpráva bude uveřejněna taktéž na WWW serveru fakulty. Výsledky z nasazení nových technologií budeme publikovat formou článků v časopisech a na konferencích jak pedagogických, tak odborných: Seznam konferencí s aktivní účastí a prezentovaným materiálem v roce 2006 bude uveden v závěrečné zprávě. Výsledky projektu budou prezentovány ve výročních zprávách fakulty, využity k prezentaci fakulty i univerzity. Laboratoř je součástí prohlídkové trasy při dnech otevřených dveří i při dalších akcích na podporu propagace fakulty a univerzity. Rozvrh počítačové učebny a její aktuální stav bude dostupný formou WWW stránek a WWW kamery zájemcům tak, aby umožňoval plné využívání moderní učebny i v době mimo výuku. Charakteristika řešitelského kolektivu Ing. Marek Babiuch Ph.D. Je zaměřen do oblasti informatiky a programovacích systémů, včetně počítačové podpory při výuce. Vede přednášky a cvičení z předmětu Počítačové systémy, Informační technologie, Programování aplikací pro internet II v magisterském studiu, Internet a sítě, Programování aplikací pro internet v bakalářském studiu. Zabývá se tvorbou web aplikací v na platformách PHP a ASP.NET. Je autorem a spoluautorem více jak 20 publikací (z toho 4 zahraničních). BABIUCH. M, FARANA, R., & SMUTNÝ, L. Experimental and Virtual Laboratories in Distance Learning. WSEAS Transactions on Information Science and Applications. August 2004, Issue 2, Volume 1, pp. 700-703. ISSN 1790-0832. BABIUCH, M. Vývoj webových aplikací pro podporu výuky v laboratořích automatického řízení Journal of Cybernetics and Informatics September 2004, Special Issue;New Trends in Education of Automation and Information Technology 2004. ISSN: 1336-4774 Ing. David Fojtík, Ph.D. Je zaměřen do oblasti informatiky a programovacích systémů, včetně počítačové podpory při výuce. Vede přednášky a cvičení z předmětů Operační systémy a programování, Počítačové systémy v magisterském studiu, Programovací techniky, Programovací prostředky v bakalářském studiu. Zaměřuje se na výuku jazyků C, C#, Visual Basic a Visual Basic.NET. Zabývá se strukturou a návrhem doplňků pro podporu řízení v reálném časem v běžných MS Windows operačních systémech a architekturou metadatových informačních systémů. Je autorem a spoluautorem více jak 11 publikací.
FOJTÍK, D. Realizace řízení v reálném čase pod Microsoft Windows 2000/XP. AUTOMA, roč. 10, č. 11, str. 43-47. ISSN 1210-9592 Ing. Jiří Kulhánek, Ph.D. Je zaměřen do oblasti informatiky a programovacích systémů, včetně počítačové podpory při výuce. Zaměření na programování v jazyce C/C++/C#, operační systémy Microsoft, distribuované úlohy, COM,.NET. Vede přednášky a cvičení z předmětu Speciální programovací techniky a cvičení Základů informatiky v magisterském studiu, Počítače a sítě, Informační technologie v bakalářském studiu. Je autorem a spoluautorem více jak 16 publikací (z toho 3 zahraniční). KULHÁNEK, J. 2004C. The Speed of Component-Based Application in.net Platform. In 5th International Carpathian Control Conference. Zakopane, Poland : AGH-UST Krakow; 28. 5. 2004, pp. 843-848. ISBN 83-89772-00-0. Ing. Jaromír Škuta, Ph.D. Zajišťuje předmět bakalářského studia Logické prvky a systémy. Pro magisterskou formu studia zajišťuje předmět Mikroelektronické systémy a cvičí předměty Měření a senzorová technika a Prostředky automatického řízení. Zabývá se průmyslovými sběrnicemi a jejich aplikací v řízení, aplikacemi jednočipových procesorů v řízení, systémy SCADA/MMI, systémovým návrhem distribuovaných úloh, dálkovou správou těchto systémů (úloh) a poskytováním reálných dat síti Internet. Je autorem a spoluautorem více jak 40 publikací (z toho 5 zahraničních), včetně 1 vysokoškolských skript. BABIUCH, M. & ŠKUTA, J. Software for Implementation of Remote Switching module Using TCP/IP Protocol. In Proceedings of XXIX. Seminary ASR '04 Instruments and Control. Ostrava : Katedra ATŘ, VŠB-TU Ostrava, 2004, pp. 13-17. ISBN 80-248-0590-1. Zdůvodnění finančních požadavků Server MERCURY MX5010HS (2xXEON 3GHz, 8GB RAM, 450MB RAID) - 250 000,- Výkonný server umožní díky technologii Virtual Server 2005 provozovat najednou až 10 předinstalovaných serverových konfigurací. Umožní tak bezproblémové paralelní nasazení v několika na sobě nezávislých předmětech s rozdílnými požadavky. Paralelní běh více virtuálních serverů klade vysoké nároky na operační paměť, procesor i velikost pevného disku. Počítačová laboratoř 15xPC (Pentim IV, 2 GB RAM, 160 GB HDD, LCD 17", WIFI bluetooth) - 596 000,-
O výuku informačních technologií, programování internetových aplikací, konfiguraci sítí aj. je mezi studenty vysoký a vzrůstající zájem. To při omezeném množství kvalitních odborníků tyto předměty vyučující vede k požadavku na moderně vybavenou počítačovou laboratoř s co největším počtem počítačů. Nadprůměrné vybavení navrhovaných sestav je možno spatřovat především ve fyzické paměti RAM, která umožní na osobních počítačích provozovat síťové konfigurace až 5ti paralelních virtuálních počítačů. Tato možnost ovlivní kvalitu výuky počítačových sítí a programování klient server aplikací. Notebooky a PDA zařízení 5x (ASUS V6V 15+, 2GB RAM, 80GB HDD) - 357 000,- Notebooky umožní operativně rozšiřovat počet studentů v hodině, popřípadě operativně provozovat výuku pro menší skupinky studentů kombinovaného studia na učebnách bez počítačové výbavy s dostupností WIFI) a usnadnit tak vytváření rozvrhu pro jinak přetíženou počítačovou laboratoř. PDA zařízení budou zařazena jak do výuky předmětů využívající operativní uživatelské rozhraní (SDADA software, Management aplikace - SAP R3 aj.). Také budou využity pro programování klient server aplikací pro mobilní zařízení, které by jinak musely být realizovány pomocí simulátorů. Cisco Switch Catalyst WS-C2970G-24TS-E (24x10/100/1000 TX) - 76 000,- Předpokladem pro plné využití paralelních virtuálních serverů je nadprůměrná síťová konektivita a propustnost hostitelského serveru. TO bude dosaženo nejlépe pomocí gigabitového připojení jak do páteřní školní sítě, tak k dalším aktivním prvkům a samotným počítačům v počítačové učebně pomocí 1Gb Ethernetu. Dataprojektor HP MP3130-75 000,- Dataprojektor podporující WIFI technologii umožní vyučujícím vybaveným pracovním notebookem na cvičeních studentům snadno předvádět vyučované učivo, seznamovat je s detailními nastaveními software či zadávat testy. Přínosem bude také pro obhajoby studentských projektů či diplomových prací. V současné době učebna dataprojektorem není vybavena. Zpět