Кластеры

Эффективные кластерные решения

Кластеры

Для начала следует определить, на кого рассчитана статья, чтобы читатели решили, стоит ли тратить на нее время.

Потребность в написании этой статьи возникла после прочитанного семинара на выставке ENTEREX’2002 в городе Киеве. Именно тогда, в начале 2002-го я увидел, что интерес к теме кластерных систем значительно возрос по сравнению с тем, что наблюдалось всего пару лет назад.

Я не ставил себе целью на семинаре и в этой статье проанализировать варианты решения конкретных прикладных задач на кластерных системах, это отдельная и очень обширная тема.

Я ставил себе задачу познакомить читателей с терминологией и средствами построения кластерных систем, а также показать, для каких задач полезен кластеринг.

Для полного убеждения сомневающихся в статье приведены конкретные примеры реализации кластерных систем и мои контакты, по которым я готов отвечать по мере возможностей на вопросы, связанные с кластерными технологиями, а также принимать ваши замечания и советы.

Концепция кластерных систем

Рисунок 1. Кластерная система

  • LAN — Local Area Network, локальная сеть
  • SAN — Storage Area Network, сеть хранения данных

Впервые в классификации вычислительных систем термин «кластер» определила компания Digital Equipment Corporation (DEC).

По определению DEC, кластер — это группа вычислительных машин, которые связаны между собою и функционируют как один узел обработки информации.

Кластер функционирует как единая система, то есть для пользователя или прикладной задачи вся совокупность вычислительной техники выглядит как один компьютер. Именно это и является самым важным при построении кластерной системы.

Первые кластеры компании Digital были построены на машинах VAX. Эти машины уже не производятся, но все еще работают на площадках, где были установлены много лет назад. И наверное самое важное то, что общие принципы, заложенные при их проектировании, остаются основой при построении кластерных систем и сегодня.

К общим требованиям, предъявляемым к кластерным системам, относятся:

  1. Высокая готовность
  2. Высокое быстродействие
  3. Масштабирование
  4. Общий доступ к ресурсам
  5. Удобство обслуживания

Естественно, что при частных реализациях одни из требований ставятся во главу угла, а другие отходят на второй план. Так, например, при реализации кластера, для которого самым важным является быстродействие, для экономии ресурсов меньше внимания придают высокой готовности.

В общем случае кластер функционирует как мультипроцессорная система, поэтому, важно понимать классификацию таких систем в рамках распределения программно-аппаратных ресурсов.
Рисунок 2. Тесно связанная мультипроцессорная система
Рисунок 3. Умеренно связанная мультипроцессорная система
Рисунок 4. Слабо связанная мультипроцессорная система

Обычно на PC платформах, с которыми мне приходится работать, используются реализации кластерной системы в моделях тесно связанной и умеренно связанной мультипроцессорных архитектур.

Разделение на High Avalibility и High Performance системы

В функциональной классификации кластеры можно разделить на «Высокоскоростные» (High Performance, HP), «Системы Высокой Готовности» (High Availability, HA), а также «Смешанные Системы».

Высокоскоростные кластеры используются для задач, которые требуют значительной вычислительной мощности.

Классическими областями, в которых используются подобные системы, являются:

  • обработка изображений: рендеринг, распознавание образов
  • научные исследования: физика, биоинформатика, биохимия, биофизика
  • промышленность (геоинформационные задачи, математическое моделирование)

и много других…

Кластеры, которые относятся к системам высокой готовности, используются везде, где стоимость возможного простоя превышает стоимость затрат, необходимых для построения кластерной системы, например:

  • биллинговые системы
  • банковские операции
  • электронная коммерция
  • управление предприятием, и т.п….

Смешанные системы объединяют в себе особенности как первых, так и вторых. Позиционируя их, следует отметить, что кластер, который обладает параметрами как High Performance, так и High Availability, обязательно проиграет в быстродействии системе, ориентированной на высокоскоростные вычисления, и в возможном времени простоя системе, ориентированной на работу в режиме высокой готовности.

Проблематика High Performance кластеров

Рисунок 5. Высокоскоростной кластер

Почти в любой ориентированной на параллельное вычисление задаче невозможно избегнуть необходимости передавать данные от одной подзадачи другой.

Таким образом, быстродействие High Performance кластерной системы определяется быстродействием узлов и связей между ними. Причем влияние скоростных параметров этих связей на общую производительность системы зависит от характера выполняемой задачи.

Если задача требует частого обмена данными с подзадачами, тогда быстродействию коммуникационного интерфейса следует уделять максимум внимания. Естественно, чем меньше взаимодействуют части параллельной задачи между собою, тем меньше времени потребуется для ее выполнения.

Что диктует определенные требования также и на программирование параллельных задач.

Основные проблемы при необходимости обмена данными между подзадачами возникают в связи с тем, что быстродействие передачи данных между центральным процессором и оперативной памятью узла значительно превышает скоростные характеристики систем межкомпьютерного взаимодействия. Кроме того, сильно сказывается на изменении функционирования системы, по сравнению с привычными нам SMP системами, разница в быстродействии кэш памяти процессоров и межузловых коммуникаций.

Быстродействие интерфейсов характеризуется двумя параметрами: пропускной способностью непрерывного потока даных и максимальным количеством самых маленьких пакетов, которые можно передать за единицу времени. Варианты реализаций коммуникационных интерфейсов мы рассмотрим в разделе «Средства реализации High Performance кластеров».

Проблематика High Availability кластерных систем

Сегодня в мире распространены несколько типов систем высокой готовности. Среди них кластерная система является воплощением технологий, которые обеспечивают высокий уровень отказоустойчивости при самой низкой стоимости. Отказоустойчивость кластера обеспечивается дублированием всех жизненно важных компонент.

Максимально отказоустойчивая система должна не иметь ни единой точки, то есть активного элемента, отказ которого может привести к потере функциональности системы. Такую характеристику как правило называют — NSPF (No Single Point of Failure, — англ., отсутствие единой точки отказа).
Рисунок 6.

Кластерная система с отсутствием точек отказов

При построении систем высокой готовности, главная цель — обеспечить минимальное время простоя.

Для того, чтобы система обладала высокими показатели готовности, необходимо:

  • чтобы ее компоненты были максимально надежными
  • чтобы она была отказоустойчивая, желательно, чтобы не имела точек отказов
  • а также важно, чтобы она была удобна в обслуживании и разрешала проводить замену компонент без останова

Пренебрежение любым из указанных параметров, может привести к потере функциональности системы.

Давайте коротко пройдемся по всем трём пунктам.

Что касается обеспечения максимальной надежности, то она осуществляется путем использования электронных компонент высокой и сверхвысокой интеграции, поддержания нормальных режимов работы, в том числе тепловых.

Отказоустойчивость обеспечивается путем использования специализированных компонент (ECC, Chip Kill модули памяти, отказоустойчивые блоки питания, и т.п.), а также с помощью технологий кластеризации.

Благодаря кластеризации достигается такая схема функционирования, когда при отказе одного из компьютеров задачи перераспределяются между другими узлами кластера, которые функционируют исправно.

Причем одной из важнейших задач производителей кластерного программного обеспечения является обеспечение минимального времени восстановления системы в случае сбоя, так как отказоустойчивость системы нужна именно для минимизации так называемого внепланового простоя.

Много кто забывает, что удобство в обслуживании, которое служит уменьшению плановых простоев (например, замены вышедшего из строя оборудования) является одним из важнейших параметров систем высокой готовности. И если система не разрешает заменять компоненты без выключения всего комплекса, то ее коэффициент готовности уменьшается.

Смешанные архитектуры

Рисунок 7. Высокоскоростной отказоустойчивый кластер

Сегодня часто можно встретить смешанные кластерные архитектуры, которые одновременно являются как системами высокой готовности, так и высокоскоростными кластерными архитектурами, в которых прикладные задачи распределяются по узлам системы.

Наличие отказоустойчивого комплекса, увеличение быстродействия которого осуществляется путем добавления нового узла, считается самым оптимальным решением при построении вычислительной системы.

Но сама схема построения таких смешанных кластерных архитектур приводит к необходимости объединения большого количества дорогих компонент для обеспечения высокого быстродействия и резервирования одновременно.

И так как в High Performance кластерной системе наиболее дорогим компонентом является система высокоскоростных коммуникаций, ее дублирование приведет к значительным финансовым затратам.

Следует отметить, что системы высокой готовности часто используются для OLTP задач, которые оптимально функционируют на симметричных мультипроцессорных системах. Реализации таких кластерных систем часто ограничиваются 2-х узловыми вариантами, ориентированными в первую очередь на обеспечение высокой готовности. Но в последнее время использование недорогих систем количеством более двух в качестве компонент для построения смешанных HA/HP кластерных систем становится популярным решением.

Что подтверждает, в частности, информация агентства The Register, опубликованная на его страничке:

«Председатель корпорации Oracle объявил о том, что в ближайшее время три Unіх сервера, на которых работает основная масса бизнес-приложений компании, будут заменены на блок серверов на базе процессоров Іntеl под управлением ОС Lіnuх. Ларри Эллисон настаивает на том, что введение поддержки кластеров при работе с приложениями и базами данных снижает затраты и повышает отказоустойчивость.»

Средства реализации High Performance кластеров

Самыми популярными сегодня коммуникационными технологиями для построения суперкомпьютеров на базе кластерных архитектур являются:

Myrinet, Virtual Interface Architecture (cLAN компании Giganet — одна из первых коммерческих аппаратных реализаций), SCI (Scalable Coherent Interface), QsNet (Quadrics Supercomputers World), Memory Channel (разработка Compaq Computer и Encore Computer Corp), а также хорошо всем известные Fast Ethertnet и Gigabit Ethernet.
Рисунок 8. Скорость передачи непрерывного потока данных
Рисунок 9. Время передачи пакета нулевой длинны

Эти диаграммы (Рис. 8 и 9) дают возможность увидеть быстродействие аппаратных реализаций разных технологий, но следует помнить, что на реальных задачах и при использовании разнообразных аппаратных платформ параметры задержки и скорости передачи данных получаются на 20-40%, а иногда на все 100% хуже, чем максимально возможные.

Например, при использовании библиотек MPI для коммуникационных карточек cLAN и Intel Based серверов с шиной PCI, реальная пропускная способность канала составляет 80-100 MByte/sec, задержка — около 20 мксек.

Одной из проблем, которые возникают при использовании скоростных интерфейсов, например, таких как SCI является то, что архитектура PCI не подходит для работы с высокоскоростными устройствами такого типа.

Но если перепроектировать PCI Bridge с ориентацией на одно устройство передачи данных, то эта проблема решается.

Такие реализации имеют место в решениях некоторых производителей, например, компании SUN Microsystems.

Таким образом, при проектировании высокоскоростных кластерных систем и расчета их быстродействия, следует учитывать потери быстродействия, связанные с обработкой и передачей данных в узлах кластера.

Таблица 1. Сравнение высокоскоростных коммуникационных интерфейсов

Кластер что это такое, виды и для чего он нужен

Кластеры

Сегодня тема несколько специфическая. Мы будем выяснять что такое кластер. Что вообще означает это понятие и что оно означает в самых разнообразных профессиях и специальностях. Что бы узнать, что означает само понятие кластер, заглянем в Википедию. Там можно прочитать следующее:

Кластер, от англ. Cluster, что значит скопление, кисть, рой — это объединение нескольких однородных элементов, рассматриваемое как самостоятельная единица, обладающая определёнными свойствами

Простым языком – это несколько одинаковых предметов или явлений. Которые объединяются в группу по каким-то общим признакам. Например, таким кластером может являться группа компьютеров, которая объединена высокоскоростными каналами связи и представляет собой единый аппаратный ресурс.

Составить кластер в принципе несложно. Достаточно ознакомиться с некоторыми примерами и все сразу станет понятно.

Что бы составить кластер берется некое ключевое слово, под которое подбираются понятия уже по категориям.

Что же касается непосредственно примеров, то мы их сейчас и рассмотрим, причем из разных областей науки и техники.

Кластер в информатике, что это такое

Один из примеров кластера в информатике уже был приведен ранее. Это группа компьютеров, которая объединена высокоскоростными каналами связи и представляет собой единый аппаратный ресурс.

Кроме того, кластерами в информатике могут быть еще и сектора жесткого диска. Это будет являться физическим кластером. Он представляет собой логическую единицу хранения файла. Для того, чтобы файлы размещались компактно, существуют специальные файловые системы, например, FAT32. Здесь объем кластера равен 8 секторам или 4 килобайтам для диска любого объема.

Компьютерные кластеры бывают как высокопроизводительными, например, НРС (High Performance Clusters), так и высокой доступности — НАС (High Availability Clusters). В системе НАС повышение доступности сервисов достигается увеличением числа узлов кластера.

В целом, в информатике в кластер можно выделить любую систему, любое действие. Главное, чтобы элементы кластера были схожи между собой.

Что такое кластер в экономике

В экономике понятие кластер включает в себя взаимозаменяемые элементы, относящиеся к самодостаточной локализованной сфере производства или услуг определённого направления.

Это может быть группа взаимосвязанных организаций, компаний, банков, учреждений образования, поставщиков продукции и комплектующих, научно-исследовательских институтов, которые сконцентрированы на некоторой территории, взаимодополняющие друг друга и усиливающие конкурентные преимущества отдельных компаний, а также всего кластера в целом.

Понятие кластера в экономике было предложено в 1990 году американским экономистом М. Портером. Этим термином обозначалась группа конкурентоспособных смежных отраслей хозяйства страны. Причем компании, которые действуют в кластерных отраслях имеют тенденцию к географической концентрации. Поэтому современное определение кластера включает в себя следующее:

группа географически соседствующих, взаимосвязанных компаний и организаций, которые действуют в определённом секторе экономики и характеризуются общностью деятельности и взаимодополняющие друг друга

По своей сути, они являются не какой-то организацией, а всего на всего, определенной группой, в которую объединяются предприятия одного региона. Эти предприятия являются независимыми и конкурируют с остальными участниками кластера.

Такая форма объединения обладает достаточно высокими показателями конкуренции, кооперации и, само собой эффективностью экономики.

У кластера имеется свой центр, куда входит группа конкурирующих компаний данного кластера. Эта группа выпускает конечный продукт, который реализуется вне кластера.

Кластеры в экономике являются очень важным моментом, поскольку развивая сам кластер, тем самым развивается и экономика региона, повышается качество продукции.

Это связано с усилением конкуренции и более легкого доступа к новым технологиям. Кроме того, увеличивается занятость, повышается качество рабочей силы и, соответственно, повышается конкурентоспособность региона.

Пример кластера в истории

Занимаясь историей, можно составлять кластеры, которые помогут лучше понять изучаемую тему. Выделив ключевое слово, можно составить к нему несколько подходящих определений. В приведенной ниже схеме такое ключевое слово показано красным шрифтом.

В красных кружках определяем блоки второго уровня, от которых уже идут тематические определения.

Для кластера в истории основным определением является выделение смысловых единиц текста и их графическое оформление в определенном порядке.

Создавать кластеры при изучении истории можно на любую тему. Данная технология поможет понять изучаемую тему.

Использование кластеров характерно в большей степени для школьного обучения.

Кластер в автомобилестроении и автомобиле — что это такое

По поводу кластера в автомобиле необходимо сделать несколько разъяснений. Дело в том, что понятие кластера характерно для отрасли автомобилестроения. Это уже экономика, т.е. кластер здесь – это группа расположенных на одной территории предприятий или организаций, связанных с автомобилестроением.

Например, в России сформировано три таких кластера. Это Приволжский, Центральный и Северо-западный. Они связаны с местом концентрации производств конечной продукции.

В свою очередь, в каждом из этих кластеров можно выделить свои кластерные единицы. Так, для Самарской области, структура автомобильного кластера будет выглядеть следующим образом:

Что же касается непосредственно автомобиля, то здесь также имеется такое понятие как кастер, которое некоторые путают со словом кластер. Связано это с такой технической характеристикой, как развал-схождение.

Здесь понятие кастер – это угол, под которым наклоняется ось поворота колеса по отношению к вертикали. Этот угол является важным параметром подвески автомобиля.

Если кастер небольшой, то сцепление колес с дорогой улучшается. При поездке по неровной дороге в гоночных автомобилях угол кастера уменьшается, а на ровной скоростной трассе – увеличивается.

Если показатель угла продольного смещения колес выходит за заводские стандарты, то это повышает риск поломки в ходовой части и в системе управления.

Однако, если применить к автомобилю стандартное понятие кластера и использовать слово автомобиль в качестве ключевого, то можно составить что-то вроде такой схемы:

Что такое промышленный кластер

Промышленный кластер, по своему аналогичен экономическому. Он также определяет группу связанных между собой организаций (компаний или корпораций). Они находятся на определенной территории и являются производителями определенной продукции или услуг.

Кроме того, промышленный кластер является формой пространственной и экономической организации хозяйственной деятельности, в которую входит группа производственных компаний. Эти компании территориально и экономически связаны между собой и имеют меж фирменное разделение труда.

Как уже говорилось, создание кластеров в промышленности несет ряд положительных качеств. Это помогает развитию производства. Поэтому у нас в стране уже начали подходить к созданию таких кластеров.

Наиболее ярким примером промышленного кластера являются Кремниевая долина в США, компания Airbus, компания Fujitsu Siemens Computers, Евразийский экономический союз.

Туристический кластер, что это

Выяснив, что такое кластер, дать определение кластера в сфере туризма не составит больших сложностей.

Туристический кластер — это объединение организаций, предоставляющих услуги в сфере туризма

Все очень просто. Создание таких кластеров направлено, в первую очередь, на конкурентоспособность в этой сфере.

Основой является управляющая компания, которая регулирует работу туристических операторов, агентств по предоставлению туристических услуг, а также организаций, осуществляющих услуги по размещению гостей — отели, пансионаты, санатории и пр.

Если рассматривать этот кластер далее. То можно обнаружить такие подразделения, как компании по организации трансферта, предприятия питания (рестораны, кафе, бары и т. д.), места досуга и отдыха (парки, спортивные залы, площадки, кинотеатры), торговые точки с сувенирной продукцией.

Таким образом, более расширенное понятие туристского кластера будет выглядеть так:

Совокупность туристско-рекреационных особых экономических зон, созданных по решению правительства РФ и расположенных на одном или нескольких участках территории субъектов РФ и муниципальных образований, определяемых правительством РФ

Кластеры, по видам туристических ресурсов, делятся на водные (морской, речной, озерный), лесные, горные и смешанные. По видам туристских аттракторов они бывают музейные, развлекательные, спортивные, экологические, этнографические, санаторно-курортные и пр. кластеры.

По масштабу выделяют локальные, региональные, национальные и транснациональные кластеры.

Спортивный кластер

Спортивный кластер – это группа спортивных объектов, которые создают больший спектр самых разнообразных возможностей для занятий спортом. Причем не только для профессиональных спортсменов, но и для обычных любителей спорта и физической культуры.

Спортивным кластером не обязательно должен быть ряд крупных сооружений. Скажем ледовый дворец, плавательный бассейн, футбольный стадион и пр. В такой кластер можно выделить комплекс небольших спортивных сооружений – площадок, объединенных на одной локальной территории.

Сюда может входить воркаут – занятия на турниках, урбан футбол – небольшие боксы для минифутбола, стритбол – уличный баскетбол, зоны бокса – площадки с боксерскими грушами, зона для настольного тенниса и для волейбола, беговая дорожка.

Такой кластер не только полезен, но и обладает наибольшей привлекательностью, поскольку объединяет на одной территории представителей разных спортивных направлений, а также дает возможность заниматься разными видами спорта.

Что такое медицинский кластер

Медицинские кластеры в настоящее время активно развиваются. Они включают в себя инновационную модель организации процесса оказания медицинской помощи, основанную на согласованных действиях по реализации профильного отбора, лечения, реабилитации и диспансерного наблюдения пациента.

Один из крупных, призванный объединить в себе все медицинские технологии – это международный медицинский кластер в Сколково.

Такой кластер создается для развития деятельности по оказанию медицинской помощи, повышения её качества, а также содействию в разработке лекарственных препаратов, медицинских технологий и медицинских изделий. Сюда же входит и развитие образовательной деятельности, проведение научных исследований в сфере охраны здоровья.

Подобные кластеры создаются и в регионах. Например, достаточно эффективный создан в Кургане.

Еще один планируется создать на Кавказских минеральных водах. Идеей создания стали возможности этой еще с советских времен здравницы.

Будем надеяться, что создание таких крупный центров пойдет только на пользу.

Кластер

Кластеры

Wise 06 июня 2015 22:33

Кластер (в общем смысле) – объедение нескольких однородных элементов в единую самостоятельную единицу, имеющую уникальные свойства. Понятие «кластер» применяется в разных отраслях – математике, музыке, сфере информационных технологий, астрономии, лингвистке, экономике.

Кластер в экономике – определенная группа компаний (финансово-кредитных учреждений, университетов), которые дополняют друг друга и усиливают конкурентные особенности одной отдельно взятой организации и кластера в целом. Особенность кластера – наличие здоровой конкуренции среди его участников, определенные связи в отношении комплектующих, сырья, товаров, услуг и так далее.

Кластер можно выделить по нескольким характерным признакам:

— родству технологий, применяемых в организациях, входящих в один кластер;- максимальной географической приближенности друг к другу;- активному применению инновационных технологий и участию в их разработке;

— общих чертах в сырьевой базе.

Кластер, как образование, имеет следующие цели:

— обеспечить эффективное прогнозирование и анализ в интересующей отрасли. Кластер представляет собой мощный объект для изучения;

— сформировать полноценную стратегию и поддержку развития региона, повысить конкурентоспособность, ускорить процессы создания инновационной продукции, увеличить уровень прибыли и занятость населения, поднять производительность.

Кластер: развитие, структура и особенности

В экономике понятие «кластер» появилось весьма недавно. Первым исследователем в данной отрасли был Альфред Маршал, которому удалось разработать подходы кластерной политики еще в конце 19 века, но в дальнейшем идею никто не подхватил. Понадобилось много времени, чтобы сформировать типы экологических районов и объединить их в единые «подгруппы».

При этом сам термин «кластер» является и вовсе молодым. Он появился лишь в начале 90-х годов прошлого века, благодаря деятельности Майкла Портера. При этом условно все кластеры можно разбить на несколько типов участников:

— основные субъекты. К таковым можно отнести различные виды компаний, начиная от самых мелких до настоящих гигантов;

— органы власти – субъекты местного, регионального или национального уровня. В эту же категорию можно отнести институты развития;

— инновационно-исследовательское формирования. Здесь речь идет об объединении в кластер целой группы образовательных учреждений (в том числе и крупных вузов), центров коммерциализации, инжиниронговых структур, исследовательских компаний и так далее;

— структуры, предлагающие смежные типы услуг. В основе такого кластера – консалтинговые компании, финансовые структуры и так далее.

В историческом формате кластер имеет промышленный тип. Первые подобные образования появились ближе к середине двадцатого века в Италии. Со временем вектор развития кластера начал смещаться в сторону инновационной деятельности. В частности, все больше внимания уделяется развитию промышленно-инновационному кластеру.

отличительная особенность кластера от обычного промышленного региона с группой схожих предприятий – это не только конкуренция между собой, но и активное сотрудничество. Поиск решения происходит коллегиально, что ускоряет процесс создания новых технологий и способствует развитию науки в целом.

При этом сфера сотрудничества очень широка (речь идет о взаимодействии не только в научном плане). Внутри кластера могут коллегиально решаться вопросы инфраструктуры, проблемы подбора кадров, общие тенденции развития и так далее. В таких условиях на первые роли выходит структура взаимодействия, наличие стойких социальных связей между предприятиями, уровень доверия между ними.

С другой стороны внутри кластера может вестись борьба за лучшие кадры и рынок сбыта. Но при наличии активного сотрудничества все эти стремления направляются в одно русло, что позволяет эффективно подготовить рынок рабочей силы, обеспечить производство качественным сырьем, наладить обмен знаниями и так далее.

Чаще всего кластер – это сеть, которая может работать при наличии или отсутствии центрального звена. Функционирование может осуществляться в различных форматах – в виде оформленной официально структуры или же без какой-то одной управляющей организации и членства.

Кластер – это одна из самых благоприятных зон для начинающих предприятий, которые только начали свой путь развития. При этом ядром такого объедения все равно остаются крупные компании (одна или целая группа). Такие ситуации все чаще складываются в сфере ядерных технологий или автомобильной промышленности.

Классификация и виды кластеров

За годы существования кластеров появилось множество подходов к их классификации. Сегодня существует множество признаков, по которым те или иные компании объединяются в общие группы.

Так, к основным параметрам можно отнести наличие капитала, географическое расположение, трудовой потенциал, объемы предоставляемых услуг, наличие специальных заведений, отраслевая принадлежность и так далее.

Если же исходить из общих принципов экономики, то кластеры можно разделить классифицировать по следующим признакам:

1. По характеру появления кластеры бывают:

— стихийно (спонтанно) сформированные. В этом случае специальные планы по объединению тех или иных компаний не строятся – все происходит естественным образом, на основе взаимных целей, единых интересов и сотрудничества;

— осознано. К такой категории относятся кластеры, которые создаются с определенной целью, а их сближение является спланированным, искусственным.

2. По природе все объединения можно разделить на реальные и ложные кластеры. К последним, как правило, относятся индустриальные районы, доминирующие фирмы и так далее.

3. По технологическим параметрам – интеллектуальные (инновационные), кустарные и индустриальные (производящие обычные товары) кластеры.

4. По способу образования можно выделить:

— кластеры с вертикальными связями в производственной сфере. В этом случае небольшие предприятия объединяются вокруг одной или сети крупных компаний. При этом в задачу последней входит регулирование основных процессов сбыта, поставки и производства продукции;

— кластеры с региональной формой. В этом случае имеют место региональные ограничения внутри схожих структур в промышленном и научном секторе деятельности;

— отраслевые кластеры. К таковым относятся компании, которые работают в различных сферах промышленности. К примеру, можно выделить «ядерный кластер», «фармацептический кластер» и так далее;

— промышленные кластеры.

Каждый из кластеров имеет свои особенности:

1. Региональный кластер представляет собой объединение нескольких университетов, фирм или компаний, которые работают в одной отрасли и регионе.

При этом формирование кластера происходит за счет кооперации участников и их конкуренции. Все компании «объединения» работают на основе партнерских отношений и для достижения общей цели.

К основным характеристикам регионального кластера можно отнести открытость и совместности использование внешних ресурсов.

В свою очередь все региональные кластеры условно разделяются на несколько типов:

— сильные кластеры – характеризуются мощной конкуренцией и активным взаимодействием;- устойчивые кластеры отличаются позитивной динамикой развития;- потенциальные кластеры имеют неравномерную структуру и много слабых «звеньев»;

— латентные кластеры представляют собой объединение нескольких успешных компаний, которые еще далеки от формирования полноценного кластера.

2. Отраслевой кластер – это образование, в которое входят организации отраслевых и смежных компаний. Основой их взаимоотношений являются конкурентные и кооперационные связи. При этом конкурентные преимущества таких структур усиливаются, благодаря синергетическому эффекту – отраслевому взаимодействию.

Характерные черты такого кластера – объединение более мелких компаний вокруг одного крупного предприятия, корпорации. Часто такие модели характерны для тяжелой индустрии.

Стоит отметить, что в отраслевых кластерах одним из главных направлений является внедрение инновационных технологий. При этом взаимосвязь между структурами может быть как вертикальной, так и горизонтальной.

Одним из самых популярных отраслевых кластеров является компания Airbas.

Промышленный кластер основывается на базе конкуренции внутри какого-то одного сектора. В него входят различные лица, компании, источники ресурсов, объединяющиеся для изготовления товаров, продажи услуг и товаров.

Чаще всего промышленный кластер не привязан к какой-то конкретной отрасли, может охватывать большой регион или даже страну.

К примеру, в Финляндии есть целый лесопромышленный кластер, охватывающий группу отраслей – целлюлозно-бумажную, деревообрабатывающую и лесозаготовительную.

Прием кластер на уроке. Что это такое и как его использовать? Примеры

Кластеры

Современная система образования ориентирована на формирование у учеников самостоятельного мышления. Критическое мышление является педагогической технологией, стимулирующей интеллектуальное развитие учащихся. Кластер — один из его методов (приемов).

К особенностям критического мышления относят наличие трех стадий:

  • вызов,
  • осмысление,
  • рефлексия.

На первом этапе происходит активизация, вовлечение всех участников коллектива в процесс.

Целью является воспроизведение уже имеющихся знаний по данной теме, формирование ассоциативного ряда и постановка вопросов, на которые хочется найти ответы.

На фазе осмысления организуется работа с информацией: чтение текста, обдумывание и анализ полученных фактов. На стадии рефлексии полученные знания перерабатываются в результате творческой деятельности и делаются выводы.

Прием кластера может применяться на любой из стадий.

  • На этапе вызова дети высказывают и фиксируют все имеющиеся знания по теме, свои предположения и ассоциации. Он служит для стимулирования познавательной деятельности школьников, мотивации к размышлению до начала изучения темы.
  • На стадии осмысления использование кластера позволяет структурировать учебный материал.
  • На стадии рефлексии метод кластера выполняет функцию систематизирования полученных знаний.

Возможно применение кластера на протяжении всего урока, в виде общей стратегии занятия, на всех его стадиях. Так, в самом начале дети фиксируют всю информацию, которой они владеют. Постепенно, в ходе урока, в схему добавляются новые данные. Желательно выделять их другим цветом. Данный прием развивает умение предполагать и прогнозировать, дополнять и анализировать, выделяя основное.

Основные принципы составления кластера

Кластер оформляется в виде грозди или модели планеты со спутниками. В центре располагается основное понятие, мысль, по сторонам обозначаются крупные смысловые единицы, соединенные с центральным понятием прямыми линиями.

Это могут быть слова, словосочетания, предложения, выражающие идеи, мысли, факты, образы, ассоциации, касающиеся данной темы. И уже вокруг «спутников» центральной планеты могут находиться менее значительные смысловые единицы, более полно раскрывающие тему и расширяющие логические связи.

Важно уметь конкретизировать категории, обосновывая их при помощи мнений и фактов, содержащихся в изучаемом материале.

Правила оформления кластера на уроке

В зависимости от способа организации урока, кластер может быть оформлен на доске, на отдельном листе или в тетради у каждого ученика при выполнении индивидуального задания.

Составляя кластер, желательно использовать разноцветные мелки, карандаши, ручки, фломастеры.

Это позволит выделить некоторые определенные моменты и нагляднее отобразить общую картину, упрощая процесс систематизации всей информации.

Рекомендации по составлению кластера

Существует несколько рекомендаций по составлению кластера. При его создании не стоит бояться излагать и фиксировать все, что приходит на ум, даже если это просто ассоциации или предположения. В ходе работы неверные или неточные высказывания могут быть исправлены или дополнены.

Учащиеся могут смело дать волю воображению и интуиции, продолжая работу до тех пор, пока не закончатся все идеи. Не стоит бояться значительного количества смысловых единиц, нужно попытаться составить как можно больше связей между ними.

В процессе анализа все систематизируется и станет на свои места.

Применение метода кластер

Метод кластера может применяться практически на всех уроках, при изучении самых разных тем.

Форма работы при использовании данного метода может быть абсолютно любой: индивидуальной, групповой и коллективной. Она определяется в зависимости от поставленных целей и задач, возможностей учителя и коллектива. Допустимо перетекание одной формы в другую. Например, на стадии вызова, это будет индивидуальная работа, где каждый учащийся создает в тетради собственный кластер.

По мере поступления новых знаний, в качестве совместного обсуждения пройденного материала, на базе персональных рисунков и с учетом полученных на уроке знаний, составляется общая графическая схема. Кластер может быть использован как способ организации работы на уроке, и в качестве домашнего задания. В последнем случае важно наличие у учащихся определенного опыта в его составлении.

Пример

В качестве примера приведем составление кластера на уроке обществознания при изучении темы «Монархия». В самом начале работы учащиеся высказывают все имеющиеся у них знания по данному вопросу, предположения и ассоциации. Например: форма правления, власть, глава государства, царь, монарх, единовластие. Учитель фиксирует их на доске.

Далее следует чтение параграфа из учебника. В ходе ознакомления с материалом (или по результату прочтения), схема дополняется новыми фактами. Учитель дописывает их, используя цветной мел. Итогом урока должен стать анализ полученной картины, с обсуждением верности или неверности первоначальных суждений и обобщением полученной информации.

Достоинства и результаты применения приема

Применение кластера имеет следующие достоинства:

  • он позволяет охватить большой объем информации;
  • вовлекает всех участников коллектива в обучающий процесс, им это интересно;
  • дети активны и открыты, потому что у них не возникает страха ошибиться, высказать неверное суждение.

В ходе данной работы формируются и развиваются следующие умения:

  • умение ставить вопросы;
  • выделять главное;
  • устанавливать причинно-следственные связи и строить умозаключения;
  • переходить от частностей к общему, понимая проблему в целом;
  • сравнивать и анализировать;
  • проводить аналогии.

Что дает применение метода кластера на уроках детям? Прием кластера развивает системное мышление, учит детей систематизировать не только учебный материал, но и свои оценочные суждения, учит ребят вырабатывать и высказывать свое мнение, сформированное на основании наблюдений, опыта и новых полученных знаний, развивает навыки одновременного рассмотрения нескольких позиций, способности к творческой переработке информации.

Выводы. Уроки с применением метода кластера дают ребятам возможность проявить себя, высказать свое видение вопроса, дают свободу творческой деятельности.

В целом нетрадиционные технологии, использующиеся в образовательном процессе, повышают мотивацию учащихся, формируют обстановку сотрудничества и воспитывают в детях чувство собственного достоинства, дарят им ощущение творческой свободы.  

Спасибо за Вашу оценку. Если хотите, чтобы Ваше имя стало известно автору, войдите на сайт как пользователь

и нажмите Спасибо еще раз. Ваше имя появится на этой стрнице.

Что такое кластер?

Кластеры

Краткое содержание статьи:

Не проходит и пару недель, как в нашей повседневной жизни появляются новые слова, смысл которых мы не можем объяснить. Виной тому – информационный век, который постоянно «разгоняет» время и приносит много интересных открытий.

Термины постоянно меняются, теряют свои прежние значения и обретают новые значение. Наверное, каждый из вас слышал, как в том или ином контексте проскакивает слово кластер.

Что это такое, и в каких областях используется это выражение? Рассмотрим подробнее в данной статье.

Словарь о значении слова

Как не трудно было догадаться, слово кластер происходит от английского «cluster» — группа, рой, пачка, скопление, сгусток, связка.

Употребляется этот термин в экономике, компьютерной инженерии, музыке, астрономии и означает множество объектов функционально схожих между собой и собранных в одну связку.

  • Компьютерная инженерия. Серверы собирают в один кластер, что повышает устойчивость системы и ее производительность. Второе значение, которое можно встретить в информационных технологиях – сектор жесткого диска.
  • Экономика и промышленность. Подразделения производства которые связанные между собой и концентрированны в одном месте.

Вышеперечисленные описания термина «кластер», наиболее часто можно встретить в нашем языке. Хотя, в последнее время, данное выразительное средство можно услышать в менеджменте, медицине, педагогике и даже в спорте.

Кластер в промышленности

Инновационные процессы последних десятилетий, повлекли за собой технологический прорыв в отраслях телекоммуникации, мобильных устройств, микроэлектроники, компьютерной и экономической кибернетики.

Все эти ответвления связаны между собой, и поэтому не только на промышленных предприятиях, но и в пределах отдельных стран начал формироваться, так называемый, кластерный анализ.

Скопление производственного потенциала в одном месте, дает эффективную реализацию инвестиционных вложений.

Рассмотрим конкретные примеры:

  • Кластерный подход в национальной экономике. В Германии налажены кластеры в химической промышленности и машиностроении, во Франции сформирована пищевая отрасль, а в Японии компьютерная инженерия.
  • Кластерный подход в пределах промышленных концернов. Американский автомобильный кластер в Детройте, собрал вокруг себя таких гигантов как «Ford Motor Company»,« Chrysler Group LLC» и «General Motors». Сотрудничество автомобильных корпораций, способствует обмену инновационными технологиями и к увеличению рабочих мест.

Кластер в информационных технологиях

Качественные успехи в развитии мировой промышленности, дала научно-техническая революция в области информационных технологий. Изобретения в этой сфере, практически моментально становятся общедоступным для любого человека.

Новые технологии позволяют создать, перерабатывать и хранить огромные массы информации, а компьютеризация стала неотъемлемой частью успешности любого предприятия.

Кластер в информационных технологиях имеет три основных значения:

  1. Кластер жесткого диска. Жесткий диск компьютера предназначен для работы с данными (запись, чтение и сохранение), и состоит их минимальных логических единиц – кластеров. Размер кластера, который создается в процессе форматирования диска, выбирает пользователь. Для компьютера предназначенного для работы (наличие огромного количества небольших файлов), создают кластеры объемом не более 4Кб. Для домашней системы, предназначенной для игр или просмотра видео, это значение может достигать в 32 Кб и выше.
  2. Кластер группы компьютеров. Два или более компьютеров, собирают в единую систему (кластер), предназначенную для большого объема вычислений. Основные плюсы, получаемые при таком соединении:
  • Унификация системы.
  • Отказоустойчивость.
  • Гибкость управления.
  • Многозадачность.
  1. Кластер в программировании. Наряду с объектно-ориентированным программированием, существует концепция абстракции типов данных, основанная на функциональности компонентов (кластеров) программы. Кластеры позволяют скрыть детали реализации алгоритмов.

Кластерная стратегия для развития медицины

В последнее время во многих странах для развития и модернизации перспективных отраслей хозяйства, с успехом используется кластерная стратегия. Не исключением в этом списке стали и медицинские организации. На государственном уровне идет поддержка конкурентоспособных медицинских центров, и создаются кластеры из организаций которые ранее не сотрудничали друг с другом.

Такие медицинские предприятия располагаются на одной территории, и, обмениваясь собранной десятилетиями научной базой, значительно повышают качество медицинских услуг для населения.

Малоизвестные значения термина «кластер»

  • Музыка. Аккорд с интервалом между нотами в одну секунду, также называется кластером. Впервые этот термин в музыке использовал американский композитор Генри Кауэлл.
  • Образование. В процессе обучения, информация систематизируется, и делятся на смысловые единицы (кластеры).

    Данный прием стимулирует интеллектуальное развитие каждого участника коллектива.

  • Биология. В биологии существует такое понятие, как «кластер генов» – расположенные на хромосоме родственные гены, которые входят в состав одного мультигенного семейства.
  • Логистика.

    В логистике данная стратегия обеспечивает эффективное территориальное построение транспортных и складских кластеров, которые оптимизируют процесс доставки и хранения груза.

  • Экономика. Объединенная по каким-либо признакам (логистическим, товарным) финансовая или торговая деятельность.

Теперь вы знаете смысл термина «кластер»: что это такое, и в каких областях современной жизни он используется.

Если не брать во внимание специфические значения этого выразительного выражения (такие как кластерный аккорд или сектор жесткого диска), под кластером подразумевают множество предприятий, которые специализируются на выполнении схожих функций.

Обмен материальными и нематериальными активами, дают огромный рывок в развитие, как отдельных отраслей производства, так и самого государства в целом.

о кластере

На этом видео Рик Тайсон расскажет о применении кластерного метода в спорте при жиме штанги:

Поделиться:
Нет комментариев

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.

×
Рекомендуем посмотреть