De vruchten plukken Trends en Visie. Informatie- en communicatietechnologie voor het hoger onderwijs

De vruchten plukken Trends en Visie Informatie- en communicatietechnologie voor het hoger onderwijs

Wetenschappelijk Technische Raad deel 2 Onderzoek en visie

De vruchten plukken Trends en Visie Informatie- en communicatietechnologie voor het hoger onderwijs

Wetenschappelijk Technische Raad SURF Postbus 2290 3500 GG Utrecht T 030 234 66 00 F 030 233 29 60 E [email protected] http://www.surf.nl/wtr/

ISBN 90-74256-24-4 © Wetenschappelijk Technische Raad SURF, december 2003 Alle rechten voorbehouden. Niets uit deze uitgave mag worden verveelvoudigd, opgeslagen in een geautomatiseerd gegevensbestand of openbaar gemaakt, in enige vorm of enige wijze, hetzij elektronisch, mechanisch, door fotokopieën, opnamen of enige andere manier, zonder voorafgaande schriftelijke toestemming van de uitgever.

5

Inhoudsopgave

1

Stand van zaken en trends 1.1 1.2

2

Infrastructuur en dienstverlening 2.1 2.2

3

3.1

3.3

Grid computing en e-science . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77 Nikolai Petkov Webservices: software uit het stopcontact . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102 Jörgen van den Berg Technische informatiestandaardisatie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125 Erik Duval

Onderwijs 4 .1

4 .2

5

Technische infrastructuur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 Chris Hendriks Trends in draadloze en mobiele communicatie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64 Ignas Niemegeers

Onderzoek

3.2

4

ICT-voorzieningen in 2003 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 Leo Plugge Sociale aspecten van ICT in hoger onderwijs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 Jan Steyaert & Jos de Haan

ICT en de ondersteuning van communicatie: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135 de lange weg naar samenwerkend leren Martin Valcke ICT in het onderwijs: naar de derde fase? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150 Robert-Jan Simons

Organisatie 5 .1 5 .2 5 .3

Informatieplanning en architectuur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179 A.J. Udink ten Cate Informatietransparantie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 197 Robert Blom Groeimodel of doelmodel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 210 Ysbrand van der Veen

Over de auteurs

...............................................................................................

221

Stand van zaken en trends

Leo Plugge / Jan Steyaert & Jos de Haan

1



1

1 . 1 ICT-voorzieningen in 2003 Leo Plugge Doel van de enquête Elke vier jaar geeft de Wetenschappelijk Technische Raad van Stichting SURF in zijn trendrapport een visie op de toekomst. Daarvoor wordt onder meer een enquête gehouden in het hoger onderwijs over de stand van de voorzieningen in de informatie- en communicatietechnologie (ICT).Dit hoofdstuk geeft de resultaten weer van die enquête. De enquête dient om een beter kwantitatief inzicht te krijgen in de ICT-voorzieningen binnen het hoger onderwijs in Nederland. Dit is het vierde trendrapport sinds 1991. Net als in 1999 is deze enquête gehouden in combinatie met een onderzoek voor het ministerie van Onderwijs, Cultuur en Wetenschappen, de ICT Monitor. De vragenlijsten van beide onderzoeken zijn nauw op elkaar afgestemd en tegelijkertijd aan de instellingen verzonden. Het onderzoek is verricht in samenwerking met het bureau Research voor Beleid. Bij de gegevensverzameling is voor het eerst gebruik gemaakt van online vragenlijsten via internet.Ter voorbereiding op het beantwoorden van de vragen kregen alle contactpersonen een papieren versie van de vragenlijst toegestuurd. Hoewel het gebruik van de online versie de voorkeur had, werd aan alle respondenten de mogelijkheid geboden om de papieren versie in te sturen. In tegenstelling tot de voorgaande enquête is deze keer voor alle instellingen een identiek formulier gebruikt. De vragenlijst is verstuurd naar alle faculteiten en diensten van de universiteiten en hogescholen, inclusief de rekencentra. Hoewel de taakstelling van de universitaire rekencentra in sommige opzichten afwijkt van die van de ICT-diensten bij hogescholen, zijn de overeenkomsten groot. In een enkel geval (Universiteit Utrecht) is er zelfs geen sprake meer van het klassieke rekencentrum. In totaal zijn 457 formulieren verzonden naar 14 universiteiten (wo) en 46 hogescholen (hbo). Hogescholen met een bestuurlijke fusie worden gezien als één instelling. Daarop zijn 185 (41%) reacties binnengekomen, waarvan 44 onbruikbaar, zodat een respons van 141 (31%) resteert. Van deze 141 geretourneerde vragenlijsten kwamen er 84 terug van de hogescholen en 57 van de universiteiten. Van de 14 universiteiten hebben 13 (93%) instellingen gereageerd. Van de 46 hogescholen hebben er 33 (72%) gereageerd.

7

8

SURF / WTR – De vruchten plukken – Trends en Visie – deel 2 Onderzoek en visie

In vergelijking met de enquête van 1999 is hiermee de dekking voor het hbo gestegen van 60% naar 72% en voor het wo van 70% naar 93%. Per afzonderlijk item uit de vragenlijst varieert de dekking echter, doordat gegevens soms ontbreken. Ondanks deze hoge dekkingsgraad is de omvang van het onderzoek onvoldoende om betrouwbare uitspraken te kunnen doen over verschillen tussen de faculteiten. De kans dat zogenaamde uitbijters (respondenten met hoge of juist lage waarden) het beeld bepalen, is daarvoor te groot. De gegevens zijn echter wel voldoende representatief voor een onderscheid tussen hbo en wo en tussen onderwijs en diensten. In tegenstelling tot het vorige trendrapport worden hier geen gegevens meer vermeld over de ICT-voorzieningen en de ICT-kosten. De wijze waarop budgetten en onkosten worden berekend, verschillen te zeer per instelling en per afdeling. De betrouwbaarheid van de gegevens wordt bovendien aangetast door onvolledig beantwoorde vragen en dubbeltellingen.

Achtergrondgegevens Tabel 1 toont de aantallen fte voor hbo en wo. In totaal heeft het wo een factor 1,7 meer fte dan het wo. In aantallen personen (zie tabel 2) is dit iets minder: 1,6.

Personeelsomvang

Mannen

Tabel 1 Aantal fte in wo en hbo Bron: HBO-raad en Wetenschappelijk Onderwijs Personeels-

Vrouwen

Totaal

Wo

26.751

(63%)

15.730

(37%)

42.481

(64%)

Hbo

14.133

(58%)

10.055

(42%)

24.188

(36%)

Totaal

40.884 (61%)

25.785

(39%)

66.669 (100%)

Mannen

Vrouwen

Informatie 2002 Tabel 2 Aantallen personen in wo en hbo Bron: HBO-raad en Wetenschappelijk

Totaal

Wo

31.266

(60%)

20.973

(40%)

52.239

(62%)

Hbo

17.524

(55%)

14.469

(45%)

31.993

(38%)

Totaal

48.790

(58%)

35.442

(42%)

84.232

(100%)

Onderwijs PersoneelsInformatie 2002

Figuur 1 toont de verdeling van het personeel over verschillende functies in fte’s binnen het hbo en het wo. Zoals te verwachten is, wordt een belangrijk deel van de fte’s in het wo ingezet voor onderzoek, terwijl dat in het hbo slechts 1% is van het totaal. Onderwijs beslaat zo’n 70% van het totaal aantal fte’s in het hbo. Deze verschillen hebben invloed op het gebruik van ICT, doordat onderzoek andere eisen stelt dan onderwijs. Dit uit zich bijvoorbeeld in de soorten besturingssystemen die gebruikt worden in het wo (zie verderop bij Besturingssystemen).


Figuur 1

HBO

Verdeling van fte’s in het wo en hbo

WO 0%

20% Onderwijs

Studentenaantallen

40% Onderzoek

60% ICT ondersteuning

80%

100%

Overige

In de periode 2002-2003 stonden er 325.950 studenten (voltijd en deeltijd) ingeschreven in het hbo. Dat is een stijging van 20.140 ten opzichte van 1999-2000, toen er 305.810 ingeschrevenen waren. Het wo heeft bijna de helft minder studenten. In de periode 2002-2003 waren het er 181.890, een stijging met 17.880 ten opzichte van 1999-2000, toen er 164.010 studenten ingeschreven stonden.

Typen werkplekapparatuur De figuren 2 en 3 geven een overzicht van de typen werkplekken in respectievelijk het wo en het hbo, ongeacht waar deze werkplekken zich bevinden of voor wie ze bedoeld zijn. In tegenstelling tot het trendrapport van 1999 is bij dit onderzoek geen onderscheid meer gemaakt tussen typen processoren of operating-systemen. Palmtops en andere personal digital assistants zijn niet meegenomen in de vragenlijst, omdat die meestal functioneren als een aanvullend persoonlijk systeem en niet als een werkplek. Zoals te verwachten is, tonen de twee figuren dat de dominantie van de desktop-computer sinds 1999 niet is verdwenen. Indertijd maakte de desktop in zowel het hbo als het wo meer dan tweederde uit van het totaal aantal werkplekken. Indrukwekkend is de opmars van de notebook, zeker in het wo. Hier spelen ongetwijfeld de verschillende grootschalige notebookprojecten een rol. In 1999 noteerde het trendrapport ‘dat terminals in het wo nog steeds gebruikt worden (ongeveer 2% van het totaal).’ Dit aantal is toegenomen in zowel het wo als het hbo. Deze toename kan volledig op het conto geschreven worden van de zogenaamde thin client. Met name in de bibliotheekwereld is deze keuze populair, vanwege de grote reductie van de beheerslasten.Tot slot valt het aandeel van de workstations in het hbo op, omdat dit type computer voor een werkplek vrij zwaar is. Zelf als we rekening houden met de mogelijkheid van enkele procenten misclassificatie, door het bestempelen van een desktop-machine als ‘workstation’, dan nog is het aandeel opvallend. Uit de gegevens blijkt dat deze machines voornamelijk bij de kunstopleidingen te vinden zijn, en in tweede instantie bij ondersteunende diensten.

Typen werkplekken

Figuur 2 Typen werkplekken in het wo

Workstation 4% Terminal/Thin client 3% Notebook 36% Desktop 57%

9

10


Workstation 6%

Figuur 3 Typen werkplekken in

Terminal/Thin client 1%

het hbo

Notebook 9% Desktop 84%

Bij de gebruikte operating-systemen voor de beschikbare werkplekken valt direct de dominantie van Microsoft Windows op. In zowel het hbo als het wo gebruikt meer dan de helft van alle machines dit systeem. Duidelijke verschillen zijn te zien tussen het wo en het hbo in het gebruik van Linux (wo 14%, hbo 6%) en Unix (wo 27%, hbo 4%). De categorie Overige heeft in het hbo een onverwacht groot aandeel. Hierover zijn geen nadere gegevens bekend.

Operating-systemen

Figuur 4

Unix 4%

Operating-systemen in

Linux 6%

het hbo

MS Windows 59% Apple 5% Overige 26%

Figuur 5

Unix 27%

Operating-systemen in

Linux 14%

het wo

MS Windows 52% Apple 1% Overige 6%

Medewerkers

Sinds het eerste trendrapport in 1991 is het aantal werkplekken voor medewerkers gestaag toegenomen. Voor het hbo waren er in 1991 per 100 fte 43 pc’s, in 1995 was dit aantal gestegen naar 76, en in 1999 naar 90. In 2003 ligt de ratio nog hoger, namelijk op 118. In het wo begint zich een duidelijke verzadiging af te tekenen. In 1991 bedroeg de ratio 83 pc’s per 100 fte, in 1995 steeg hij naar 111, en in 1999 naar 139. In 2003 ligt hij op 143. Hierbij moet wel bedacht worden dat alle mogelijke werkplekken worden meegeteld, ook die van bijvoorbeeld parttimers en student-assistenten. Hierdoor staan er aardig wat computers stil als die parttimers niet aanwezig zijn. Dit fenomeen doet zich onder meer voor bij medewerkers die op verschillende plekken bij verschillende afdelingen/groepen werken. Mobiele apparatuur zou dit verschijnsel van overallocatie kunnen verminderen.


160

Aantal pc’s per 100 fte

140

in wo en hbo van 1991 tot 2003

pc's per 100 fte

Figuur 6

120 100 80 60 40 20 0

1991

1995

1999

2003

Jaar hbo

wo

In het hbo blijft, net als in het verleden, het aantal werkplekken per 100 fte achter bij het wo. Aangenomen mag worden dat de komende vier jaar ook hier een verzadiging zal optreden. Op dit moment heeft het hbo het niveau bereikt van het wo in 1995, dat toen op ongeveer 110 lag. Het grote aantal werkplekken wil nog niet zeggen dat iedereen over een eigen werkplek beschikt (zie tabel 3). Van de docenten beschikt respectievelijk 1% (wo) en 16% (hbo) daar niet over. Van de mensen zonder eigen werkplek kan 97% wel beschikken over een computer, bijvoorbeeld door die te delen met een collega. Wo

Tabel 3 Beschikt u als docent op uw werkplek over een eigen computer? Bron: ICT-onderwijsmonitor 2002-2003

Hbo

Totaal

Ja

99%

84%

89%

Nee

1%

16%

11%

Totaal

100%

100%

100%

N

797

1770

2.567

De onderliggende gegevens voor dit onderwerp zijn slechts een steekproef en bieden te weinig houvast om verantwoord absolute uitspraken te kunnen doen.Wel kunnen we nagaan hoe de verhoudingen liggen als het gaat om de typen werkplekapparatuur en de verschillen tussen hbo en wo. Figuur 7 toont de verhouding in typen werkplekken voor de docenten van hbo en wo samen. Ook hier valt het aandeel van de notebooks op, dat langzaam aan het aantal desktop-machines reduceert. Het aandeel van de terminals/thin clients is nog erg laag, maar door de opmars van de thin client wel licht toegenomen. Verwacht mag worden dat deze beide typen (thin client en notebook) in de naaste toekomst verder in populariteit zullen toenemen. Deze toename wordt vooral bevorderd door de mogelijkheden van draadloze verbindingen met internet en het bedrijfsnetwerk. Figuur 7 Typen werkplekken voor medewerkers

Workstation 13% Terminal/Thin client 2% Notebook 9% esktop 76%

11

12


Vrijwel alle instellingen bieden de mogelijkheid om vanaf het huisadres gebruik te maken van de computerfaciliteiten van de instelling: 95% van de docenten in het wo en 87% van de docenten in het hbo kan thuis verbinding maken met de instelling. De meerderheid maakt daar ook gebruik van: zeven van de tien docenten in het wo en ruim zes van de tien docenten in het hbo. Wo

Hbo

Totaal

Ja, en ik maak daar gebruik van

72%

63%

65%

Ja, maar ik maak daar geen gebruik van

23%

24%

24%

Nee

3%

12%

9%

Weet niet

2%

2%

2%

Totaal

100%

100%

100%

N

795

1768

2.564

Tabel 4 Biedt uw hogeschool of universiteit u als docent de mogelijkheid vanaf uw huisadres gebruik te maken van computerfaciliteiten van de instelling? Bron: ICT-onderwijsmonitor 2002-2003

De docenten in het wo die de mogelijkheid hebben om vanaf het huisadres gebruik te maken van de computerfaciliteiten van hun instelling, zijn hierover vaker (zeer) tevreden dan docenten in het hbo, zo blijkt uit dezelfde ICT-onderwijsmonitor. Ongeveer 65% van de docenten in het wo is (zeer) tevreden, tegen 45% van de docenten in het hbo. In het hbo is 19% van de docenten (zeer) ontevreden over het thuisgebruik, terwijl dat in het wo minder dan 1% is. Hier speelt waarschijnlijk de voorsprong in ervaring mee, die rekencentra hebben in het aanbieden van thuiswerkplekken. De meeste universiteiten boden al in de jaren tachtig op bescheiden schaal internettoegang via telefoonlijnen. Veel universiteiten hebben al enkele jaren contracten met providers om medewerkers en studenten op afstand toegang te bieden tot internet en instellingsvoorzieningen zoals de bibliotheek. Het aantal studentwerkplekken per 100 studenten is in de afgelopen jaren flink toegenomen ten opzichte van de voorgaande trendrapportpeilingen. Voor het wo verliep de trend van 4 per 100 in 1991 en 6,4 per 100 in 1995 naar 12,5 per 100 in 1999. In 2003 is de verhouding in het wo gegroeid tot 23,6 per 100: ongeveer één werkplek per vier studenten. Deze stormachtige ontwikkeling vond ook plaats in het hbo, van 5 per 100 in 1991, 6,8 per 100 in 1995, naar 11,9 in 1999. In 2003 is voor het hbo de verhouding gestegen naar 13,7 per 100, ofwel één werkplek per zeven studenten. Figuur 8 laat zien dat het gedrang rond computerwerkplekken sterk is gedaald in de afgelopen jaren, en nu aan het afvlakken is.Waarom in 1991 het aantal studenten per werkplek lager was in het hbo dan in het wo, is niet bekend. Dat studenten in het wo anno 2003 vaker kunnen beschikken over een computerwerkplek, is te danken aan de uitbreiding van bibliotheekvoorzieningen, notebookprojecten en voorzieningen bij de opleidingen zelf.

Studenten

Figuur 8 Aantal studenten per werkplek, van 1991-2003

Aantal studenten per werkplek


30 25 20 15 10 5 0

1991

1995

1999

2003

Jaar hbo

wo

Overigens moet hierbij worden aangetekend dat er grote verschillen bestaan in de ratio’s. Bij de exacte opleidingen is het gemiddelde ongeveer 1 (werkplek) : 2 (studenten), Dat kan zelfs oplopen tot 1:1 (TU/e). Bij opleidingsgebieden als Taal & Cultuur, Onderwijs en Rechten liggen de verhoudingen minder gunstig, variërend van 3:100 tot 6:100. Die niveaus zijn vergelijkbaar met het gemiddelde in respectievelijk 1991 en 1995. Figuur 9 toont de verhouding tussen de typen werkplekken voor hbo- en wo-studenten. Opvallend is het relatief grote aantal notebooks, in vergelijking met de medewerkers (zie figuur 7). Hierin klinkt het effect door van initiatieven bij instellingen als de Technische Universiteit Eindhoven, waar iedere student een werkplek heeft in de vorm van een eigen notebook, de Universiteit Utrecht en NHTV Breda, waar studenten met korting een notebook konden aanschaffen, en de agrarische hogeschool in Dronten, waar afstudeerstudenten een laptop in bruikleen krijgen. Figuur 9 Typen werkplekken voor studenten

Workstation 5% Terminal/Thin client 2% Notebook 29% Desktop 64%

In het licht van de moeite die instellingen zich in de afgelopen jaren hebben getroost om hun studenten van computerwerkplekken te voorzien, is het interessant om de toename te zien van mensen die in het bezit zijn van een eigen computer met internetverbinding. Een onderzoek van SURFnet toonde zelfs al in 2001 een zeer lichte daling aan in het gebruik van instellingswerkplekken, vergezeld van een zeer kleine stijging in het gebruik van de privé-computer. Gegeven deze gestage opmars van de privé-computer, kan overwogen worden om het aantal studentwerkplekken niet verder uit te breiden. Het is zelfs de vraag of het stimuleren van het privé-bezit van computers nog stimulans behoeft. Uit een jaarlijks onderzoek van het CBS naar ‘ICT en mediagebruik naar persoons- en huishoudkenmerken’ (zie figuur 10) blijkt dat het bezit van een computer met internetaansluiting bijzonder sterk stijgt, bij zowel huishoudens als individuele personen.

13

14


70

Bezit van een computer

60

met internetverbinding Bron: CBS, ICT en mediagebruik naar persoons- en huishoudkenmerken

percentage

Figuur 10

50 40 30 20 10 0

1997

1998

1999

2000

2001

2002

Jaar Personen

Huishouden

In 2002 bezat 55% van alle huishoudens en 64% van alle personen in Nederland een pc met internetverbinding. Van de personen die een pc gebruikten, maakte 45% daarvan gebruik bij een opleiding/instelling. De conclusie die we uit deze gegevens kunnen trekken, is dat over drie tot vier jaar het bezit van een (al dan niet mobiele) computer even normaal is als een (al dan niet mobiele) telefoon. Instellingen kunnen dan hun algemene ICT-werkplekken gaan afbouwen. De toename van draadloze verbindingen zal dat proces alleen maar versnellen. Het betekent tevens dat inventarisaties als deze dan weinig zinvol meer zullen zijn.

Overige ICT-voorzieningen Hieronder gaan we nader in op de ICT-voorzieningen zoals de respondenten die rapporteerden. Een aantal van de voorzieningen wordt behandeld in hoofdstuk 2.1, Het technisch platform.

Netwerkvoorzieningen

Figuur 11 Draadloze toegang in hbo en wo

De mogelijkheid tot draadloze toegang heeft in de afgelopen vijf jaar een grote vlucht genomen.Werd in het vorige trendrapport nog gesproken over snelheden (indoor) van enkele honderden kilobits per seconde, in de praktijk worden nu al vaak snelheden tussen de 2 en de 11 megabit gehaald. Met het nieuwste protocol (801.11g) is dat tot 54 Mb/s. Dit heeft duidelijk invloed gehad op de populariteit van draadloze netwerken voor de campus: ongeveer 38% van de faculteiten en diensten rapporteert dat zij de beschikking hebben over draadloze toegang. Met de toename van het aantal notebooks en de opmars van draadloze thuisnetwerkjes zullen steeds meer instellingen overgaan tot het gebruik van draadloze netwerken.

Ja 38% Nee 54% Weet niet 8%


Het vaste net van de instellingen is overwegend (zo’n 59%) een modern volledig geswitcht netwerk. Een deel bestaat nog uit shared ethernet (zo’n 14%), maar dit zal in de naaste toekomst vervangen worden. In sommige gevallen is de migratie al voorzien. Het nadeel van een shared netwerk is de wijze waarop informatie wordt verspreid: alle boodschappen worden naar alle knooppunten geleid. Dit komt de schaalbaarheid niet ten goede, aangezien met het aantal aangesloten machines ook het aantal boodschappen toeneemt. In een geswitcht netwerk gaat de informatie via een switch van knooppunt naar knooppunt. Dit systeem is zeer efficiënt en benut de beschikbare bandbreedte beter. Figuur 12

Ja 59%

Netwerk: volledig

Nee 14%

geswitcht of niet?

Weet niet 27%

IP-telefonie

In een klein aantal gevallen is op dit moment IP-telefonie beschikbaar, zij het soms experimenteel. De verschillen tussen hbo en wo zijn niet groot. In het wo beschikt bijna 9% over IP-telefonie, en in het hbo 7,5%. Opvallend is wel dat in het hbo zo’n 19,4% niet weet of IP-telefonie beschikbaar is, terwijl dat in het wo slechts 2,2% is. De verwachting is dat IP-telefonie binnenkort door zal breken. Hierdoor zal in de komende jaren de scheiding tussen computernetwerk en telefoon verdwijnen, inclusief de huidige gescheiden beheerslast.

Figuur 13

Ja 8%

Beschikt uw dienst/facul-

Weet niet 13%

teit over IP-telefonie?

Nee 79%

In de enquête is ook de vraag gesteld of men gebruik maakt van application service provisioning (ASP) of zelf een ASP-dienst levert. De term ASP werd als volgt gedefinieerd:‘Een ASP biedt één of meer applicaties aan via internet. De server staat ergens op internet. De gebruiker werkt op afstand met deze applicaties op de cliëntpc. De kosten worden in rekening gebracht via een abonnement.’ In deze situatie benutten gebruikers allen dezelfde versie van een kantoorapplicatie, bijvoorbeeld MS Office. Het beheer van de applicatie kan volledig centraal gebeuren, terwijl lokaal slechts een terminalprogramma draait. De kosten voor beheerspersoneel nemen hierdoor sterk af. Uit de reacties blijkt dat zo’n 18% (wo en hbo samen) gebruikt maakt van één of andere ASP-dienst. In het hbo wordt ASP vaker gebruikt (zo’n 20%) dan in het wo (13%). Het

Application Service Provisioning

15

16


aanbieden van ASP-diensten in één of andere vorm gebeurt eveneens door zo’n 18% van de respondenten. Dat percentage ligt in het wo met ruim 23% hoger dan in het hbo (ruim 14%). De (nu nog bescheiden) opkomst van ASP is hiermee een feit. Hij zal ertoe leiden dat met name kantoorapplicaties in de toekomst vaker langs deze weg worden aangeboden, en niet meer voor iedere werkplek afzonderlijk geïnstalleerd hoeven te worden. Door de verminderde beheerslasten verschuiven de werkzaamheden van het personeel van ICT-diensten naar centrale systemen en de helpdesk-op-afstand. Het betekent tevens dat de onderhoudscontracten met de afnemers (gebruikers) kunnen veranderen naar abonnementsvormen zonder lokale, machinegerichte ondersteuning. Een vrij recente ontwikkeling, die nauw verwant is aan ASP, is de educational service provisioning (ESP): het leveren van applicaties voor onderwijsdoeleinden via het netwerk. In de enquête is ook hiernaar gevraagd. De term ESP werd als volgt gedefinieerd:‘Een ESP verleent diensten voor de begeleiding en ondersteuning van e-learningapplicaties. Dit zijn bijvoorbeeld de leermanagementsystemen, toetssystemen, kortom applicaties die bedoeld zijn voor het leren.’ Een voorbeeld van ESP is het op afstand gebruiken van een leeromgeving zoals Blackboard of WebCT. Uit de reactie blijkt dat zo’n 37% van de respondenten gebruik maakt van ESP, en zo’n 26% die ook zelf levert. De opmars van de elektronische leeromgeving speelt hierin een duidelijke rol. Interessant genoeg wordt in het wo vaker (zo’n 41%) gebruik gemaakt van ESP dan in het hbo (33%). Het wo levert ook vaker ESP-diensten (zo’n 32%) dan het hbo (zo’n 20%). De consequenties van ESP zijn grotendeels gelijk aan die van de ASP-diensten, maar dan gericht op onderwijs in plaats van kantoorapplicaties. Een belangrijk verschil is, dat veel applicaties nu al centraal worden aangeboden: daardoor is er geen inhaalslag nodig om een oude decentrale opstelling te vervangen door centrale systemen. De weerstand tegen het opgeven van zeggenschap over applicaties op de eigen machine ontbreekt hier vrijwel, omdat men van begin af aan gewend is om met een centrale voorziening te werken.

Educational Service Provisioning

Conclusies In deze samenvattende paragraaf nemen we de meest opvallende zaken kort door. Opvallend in de ontwikkeling van de ICT-voorzieningen voor personeel en studenten is de verzadiging die er te zien is in het aantal werkplekken. Vrijwel iedereen kan beschikken over een computer, al dan niet op een eigen werkplek. Een ruime meerderheid van de medewerkers is bovendien in staat om van huis uit gebruik te maken van de computerfaciliteiten van de instelling.

ICT-verzadiging

In samenhang met het toegenomen aantal notebooks, is draadloze toegang in opkomst. De vraag is dan ook gerechtvaardigd, of instellingen wel door moeten gaan met het investeren in ICT-werkplekken. Hoewel notebooks in het hbo nog niet zo sterk zijn doorgebroken als in het wo, kunnen we aannemen dat dit een kwestie van tijd is. Het wo ging het hbo al vaker voor in dergelijke ontwikkelingen.

Draadloze toegang


Dominante werkplek en besturingsysteem

De dominante werkplekconfiguratie bestaat nog steeds uit een desktop-computer, maar de notebook is in opkomst en neemt binnen het wo een zeer belangrijke plaats in. De meeste werkplekken zijn uitgerust met Microsoft Windows als operating-systeem. Als goede tweede fungeren Linux in het hbo en Unix in het wo. De opkomst van thin clients is eveneens opmerkelijk. Voor een belangrijk deel kan dit op het conto geschreven worden van werkplekken voor studenten bij de bibliotheken. Ook voor medewerkers is dit type werkplek echter populair aan het worden.

IP-telefonie

Interessant is de ontwikkeling van IP-telefonie. Deze technologie is uit de experimentele fase en staat op het punt om breder te worden uitgezet. Ook de marktontwikkelingen tonen een duidelijke trend naar voice over IP in plaats van de huidige PABX-telefooncentrales (Private Automatic Branch eXchange). Enig voorbehoud is echter op zijn plaats, omdat nog niet duidelijk is in hoeverre de huidige (proef-)opstellingen in het hoger onderwijs voldoen aan de verwachtingen. Zowel ASP als ESP is een nieuw fenomeen, en beide lijken bezig aan een stille opmars in de instellingen. Met name voor ASP lijkt eindelijk een doorbraak bereikt te zijn, na een jarenlang imago van vaagheid en internethype. Van die doorbraak zal ook educational service provisioning profiteren, hoewel dat in dit stadium waarschijnlijk nog niet veel meer is dan het op afstand aanbieden van een elektronische leeromgeving.

ASP en ESP

Tot slot Uit de vergelijking van de gegevens met de eerdere trendrapporten blijkt bovenal dat ICT gemeengoed is geworden. Vrijwel iedereen in het hoger onderwijs heeft er toegang toe en vrijwel iedereen maakt er gebruik van. Niemand vraagt zich meer af of computers gereed zijn voor multimedia, of over welke toepassingen gebruikers allemaal beschikken. Vrijwel iedereen kan beschikken over de applicaties die nodig zijn, dankzij SURFdiensten. Iedereen die dat wil, kan in het hoger onderwijs aan de slag op een computer met multimediale capaciteiten en toegang tot internet. ICT is een commodity geworden. Een computer met internetverbinding is praktisch net zo gewoon als telefoon en televisie. Een overzicht van de stand van zaken van ICT zal in de toekomst dan ook op een hoger abstractieniveau getild moeten worden. Daarin zal niet de vraag centraal staan ‘Wat hebben we aan ICT in huis?’, maar:‘Wat doen we met ICT?’. Voor deze laatste vraag vormt de bijdrage van Steyaert en De Haan in het volgende hoofdstuk,‘Sociale aspecten van ICT in het hoger onderwijs’, een belangrijke aanzet.

17

18


1 . 2 Sociale aspecten van ICT in hoger onderwijs Jan Steyaert & Jos de Haan Digitalisering van de studentenwereld Washington, de Graduate Webshop in 2003. Aan de University of Maryland1 komen vijftig geselecteerde studenten twee weken bij elkaar voor een zomerschool over internet en samenleving. Iedere dag worden andere docenten ingevlogen. Meer dan de helft van de studenten neemt een laptop mee naar de collegezaal, waar overal stopcontacten zijn aangebracht en draadloos op internet ingelogd kan worden. Aantekeningen worden ingetypt, maar dit digitale steno wordt bij velen regelmatig onderbroken door binnenkomende en uitgaande e-mails. De studenten hebben al snel een eigen chatbox opgezet, waar niet alleen commentaar op de presentaties wordt gegeven (soms zeer kritisch als de docent onbevredigend antwoordt op zaalvragen), maar bijvoorbeeld ook afspraken voor de avonduren worden gemaakt. De draadloze internetomgeving maakt het mogelijk direct de websites te checken die door docenten als voorbeeld worden aangedragen. Lesmateriaal kan opgehaald worden van www.webuse.umd.edu en opdrachten kunnen via e-mail bij de organiserende docenten worden ingeleverd. In de collegezaal wordt op de laptop voortdurend geswitcht tussen verschillende programma’s. Deze vorm van multitasking kan niet altijd de goedkeuring wegdragen van coördinator prof. John Robinson:“Some of this activity I discourage”. Deze opmerking brengt wel enig gelach teweeg, maar geen gedragsverandering. Deze korte beschrijving van de Webshop 2003 illustreert dat het internetgebruik een vaste plaats heeft verworven in het leven van studenten. De laptop behoort haast tot hun standaarduitrusting. In de Nederlandse collegezalen wordt nog relatief vaak gebruik gemaakt van pen en papier, al heeft bijvoorbeeld de TU Eindhoven een programma opgezet om iedere student bij inschrijving van een laptop te voorzien. Buiten de collegezalen behoort het gebruik van digitale informatie voor veel studenten al wel tot de routine van het studeren. Een groeiend deel van hun communicatie verloopt eveneens via digitale media. De huidige student kan steeds minder zonder digitale bemiddeling. Voor docenten is er eveneens het een en ander veranderd. Studenten verwachten op hun e-mails snel antwoord, waarmee ze een soort permanente bereikbaarheid bij docenten trachten af te dwingen. Docenten moeten studiemateriaal voor elektronische leeromgevingen (ELO’s) maken en zich daarbij de vraag stellen welke informatie wel, en welke niet wordt aangeboden. In Washington weigerde een docent zijn PowerPoint-presentatie beschikbaar te stellen voor de webuse-website, omdat hij dan

1

Alle verwijzingen naar websites staan aan het eind van het hoofdstuk.

2

Bush, 1945

3

Savenije & Gilbert, 1998


de controle verloor over de verspreiding van zijn fraaie figuren. Dat roept de vraag op naar eigendomsrechten van intellectueel kapitaal. In dit hoofdstuk gaan we in op de wijze waarop digitale innovaties zoals computers en internet zich gevoegd hebben in de levens van studenten en docenten/onderzoekers. Verschillende thema’s komen daarbij aan de orde. In de eerste plaats de invloed van digitalisering op het aanbod, met name de wetenschappelijke informatievoorziening en de veranderende rol van tijdschriften en bibliotheken. Het spiegelbeeld van dat aanbod is de vraagzijde: de mate waarin studenten (en medewerkers) toegang hebben tot nieuwe media. Daarbij duikt meteen de vraag op naar sociale ongelijkheid in het bezit en gebruik van deze technologieën. Deze vraag is rechtstreeks gerelateerd aan diffusiepatronen van innovaties, zowel in huishoudens en studentenhuizen als in organisaties. Vervolgens besteden we aandacht aan het bereik.Wie maakt gebruik van de nieuwe mogelijkheden en wat betekent dit voor de tijdsbesteding? Het hoofdstuk wordt afgesloten met aandacht voor een specifieke groep studenten,namelijk mensen met functiebeperkingen.Is digitalisering van het hoger onderwijs voor hen een zegen of een vloek?

Kennis als open source De digitalisering van de leefwereld heeft het afgelopen decennium een enorme invloed gehad op de wetenschappelijke informatievoorziening tussen wetenschappers onderling en tussen docenten en studenten. Ook de relatie tussen wetenschap en samenleving is veranderd. De digitalisering is de basis gebleken voor grotere toegankelijkheid van wetenschappelijke informatie in het publieke domein. Bij de beschrijving van die ontwikkelingen is het nuttig onderscheid te maken tussen dromen, feiten en gevolgen. De oorspronkelijke droom van digitale wetenschappelijke informatievoorziening wordt meestal teruggevoerd op een naoorlogs essay van Vannevar Bush. Na de significante inspanningen van wetenschappers voor de oorlog, waarin deze “have left academic pursuits for the making of strange destructive gadgets,”2 vraagt hij zich af welke nieuwe uitdagingen de wetenschappelijke wereld kan aangaan. Volgens Bush heeft de toename van onderzoeksresultaten ertoe geleid dat de oude methoden van verspreiding en beoordeling ontoereikend zijn geworden. Hij doet derhalve een oproep om wetenschappelijke informatie toegankelijker te maken. Daartoe zijn volgens de visionair Bush twee ontwikkelingen nodig en haalbaar: miniaturisatie van informatie (“The Encyclopoedia Britannica could be reduced to the volume of a matchbox. A library of a million volumes could be compressed into one end of a desk”) en selectie van informatie via associatie. Daarmee is zowel het idee van de virtuele bibliotheek als dat van hypertekst geformuleerd. In de decennia na de publicatie van dit essay wordt nog veel geschreven over het idee van een virtuele bibliotheek, de library without walls. Maar pas met de komst en verspreiding van internet en World Wide Web eind jaren tachtig kan de droom in werkelijkheid worden omgezet. Het belang van een virtuele bibliotheek wordt voornamelijk gesitueerd in de doorzoekbaarheid en het los van tijd en plaats steeds toegankelijk zijn van informatie.3

Droom

19

20


Met de realisatie van dromen houdt het dromen evenwel niet op. Met de uitdijende mogelijkheden en diffusie van internet wordt het ambitieniveau opgekrikt. Als volgend doel wordt geformuleerd het in het publieke domein brengen van alle wetenschappelijke informatie van alle kennisproducten:“The internet and electronic publishing enable the creation of public libraries of science containing the full text and data of any published research article, available free of charge to anyone, anywhere in the world. Immediate unrestricted access to scientific ideas, methods, results, and conclusions will speed the progress of science and medicine, and will more directly bring the benefits of research to the public.”4 Dit is het equivalent van de open source-gedachte in de softwarewereld. Enkele woordvoerders van deze ambitie zijn de Public Library of Science en het Open Access-programma van de Soros Stichting. Een variatie en uitbreiding op dat thema is het niet alleen publiek beschikbaar stellen van publicaties, maar ook van onderwijsinhoud. Inspirerend voorbeeld is het Open Courseware-initiatief van MIT. In de periode 2002-2007 worden alle MIT-cursussen, uitvoerig beschreven en van de nodige achtergrondgegevens voorzien, op gratis toegankelijke websites geplaatst. De universiteit heeft het commitment uitgesproken deze informatie ook in de toekomst actueel en gratis te houden. Het scenario van digitale kranten – eerst gratis aanbieden, daarna onder voorwaarde van registratie, vervolgens tegen (gedeeltelijke) betaling – wordt op die wijze expliciet uitgesloten. Daarmee wordt de eigen marktpositie niet ondergraven. MIT gaat er immers van uit dat onderwijs en onderzoek niet draaien om het ontsluiten van kennis, maar om het bij elkaar brengen van met én van elkaar lerende mensen.5 Wie meer wil dan de digitale onderwijsinhoud, moet zich natuurlijk wel inschrijven bij MIT. De onderwijsinhoud wordt gratis, het onderwijs zelf en de diploma’s niet. Een variatie op het thema is te vinden in het vrij toegankelijk maken van ruwe onderzoeksgegevens. Daarmee wordt de wereldwijde onderzoeksgemeenschap uitgenodigd om de oorspronkelijke analyse te repliceren, bevindingen op zorgvuldigheid te toetsen (peer review) en de gegevens verder te ontginnen via secundaire analyse. In het pre-internettijdperk zijn hiervoor wetenschappelijke data-archieven opgericht, zoals het Steinmetz-archief, het Nederlands data-archief voor de maatschappijwetenschappen. Voorbeelden van moderne digitale varianten zijn de eerder genoemde Webshop (met rechtstreekse toegang tot onder andere General Social Survey-bestanden) en het onderzoek van Pew Internet & American Life. Veel van de oorspronkelijke dromen van Vannevar Bush zijn feiten geworden. In het vorige WTR-trendrapport werd de situatie als volgt beschreven:“Tot dusver echter heeft dit alles slechts geleid tot ‘hybride bibliotheken’: bestaande organisaties en werkwijzen nemen deels digitale vormen aan.”6 De auteurs voorspellen een ingrijpender innovatie, waarin de wetenschapper als kennisproducent centraler komt te

Feit 1: de digitalisering van bibliotheken

4

Website PLoS

5

Jon Paul Potts, Persoonlijke Communicatie

6

De Vuijst & Mackenzie Owen, 1999

7

Ibid.

8

Woolgar, 2002, p. 16

9

Kraut et al., 2002


staan en de rol van bibliotheken afneemt. Sinds die publicatie zijn er drie ontwikkelingen in de wetenschappelijke wereld te signaleren: de digitalisering van bibliotheken, het zelf uitgeven van kennisproducten en het ontstaan van digitale ‘informatiehangplekken’. In eerste instantie is de digitalisering van bibliotheken verder gevorderd, met via het World Wide Web toegankelijke catalogi. De voorspelde library without walls7 heeft ook de vorm gekregen van thematisch georganiseerde verzamelingen van publicaties, zoals de Britse Electronic Library of Social Care. Ook commerciële uitgevers dragen bij aan deze ontwikkeling met de uitbouw van digitale toegang tot hun portfolio, bijvoorbeeld via sciencedirect van Elsevier of het bredere Ingenta. Op deze wijze wordt het in de mediatheek opzoeken en kopiëren/lezen van tijdschriftartikelen in snel tempo vervangen door het digitaal zoeken en ophalen van full text-bestanden in pdf-formaat. Het efficiënt organiseren van authenticatie (wie krijgt toegang tot welke informatie) vormt een belangrijk onderdeel van deze digitalisering van wetenschappelijke publicaties. Het staat meteen symbool voor het selectieve karakter van toegang via deze toepassingen. Slechts enkele jaren geleden opende de universiteit van Bath een gloednieuwe bibliotheek met 24-uurstoegang. Slechts in de nacht van zaterdag op zondag en met Kerstmis, nieuwjaar en Pasen gaan de deuren op slot. Deze vernieuwing lijkt archaïsch, nu tijden plaatsonafhankelijke toegang tot digitale vormen van wetenschappelijke informatie zo gegroeid is.Toch blijken deze lange openingsuren door gebruikers zeer gewaardeerd te worden. Digitale ontsluiting lijkt dus geen vervanging van, maar een aanvulling op bestaande voorzieningen. Daarmee zijn digitale bibliotheken een voorbeeld van Woolgars derde rule of virtuality:“Virtual technologies supplement rather than substitute for real activities”8. Een tweede ontwikkeling onderscheidt zich van de vorige door de afwezigheid van het selectieve karakter. In toenemende mate zorgen wetenschappers – individueel of in samenwerking – zelf voor verspreiding (uitgeven?) van eigen kennisproducten, parallel aan of aanvullend op traditionele processen. Een steeds groter aantal auteurs bouw persoonlijke websites (al dan niet als onderdeel van de website van hun werkgever) en publiceren daar referenties, samenvattingen en de full text van hun publicaties. Diverse kennisinstellingen maken al hun gedrukte publicaties ook digitaal gratis beschikbaar via institutional repositories (bijvoorbeeld het Sociaal en Cultureel Planbureau). Andere zijn meer georganiseerd per thema (de disciplinary repositories) of rond het werk van een specifieke auteur/onderzoeksgroep.Wie bijvoorbeeld actief is in onderzoek van sociale netwerken, hoeft de baanbrekende publicaties van Barry Wellman niet langer in de (digitale) bibliotheek te halen, maar kan terecht bij zijn persoonlijke website en nieuwsbrief bij de universiteit van Toronto. Op deze wijze worden eveneens manuscripten beschikbaar gesteld voordat ze formeel gepubliceerd worden, wat een versnelling van wetenschappelijke informatieverspreiding veroorzaakt. Het artikel waarin Robert Kraut zijn oorspronkelijke observaties over internetgebruik en eenzaamheid nuanceerde9, kwam via zijn persoonlijke website bijna een jaar eerder beschikbaar dan via de formele publicatie. Deze ontwikkeling is eveneens zichtbaar in de transformatie van traditionele wetenschappelijke tijdschriften in online open access journals, met een redactie, themanummers, et cetera. Voorbeelden daarvan zijn het tijdschrift IT & Society en het

Feit 2: zelf uitgeven of ontsluiten

21

22


Harvard Journal of Law & Technology. De relatieve eenvoud van het publiceren van een strakke website en het lage financiële risico verminderen de behoefte aan professionele uitgevers. De wetenschapper (of groep wetenschappers) komt daardoor sterker in beeld als ‘uitgangspunt van wetenschappelijke informatievoorziening’. In eerdere SURF-publicaties is deze ontwikkeling al gesignaleerd.10 Er ontstaan ook alternatieve vormen van informatievoorziening, in aanvulling op de traditionele tijdschriften en boeken. Zo publiceert de epidemiologieafdeling van UCLA haar werk over John Snow, de founding father van de epidemiologie, via een website. In een reflectie op deze wijze van publiceren wijzen de auteurs niet alleen op de kracht van multimedia (in dit geval uitgebreide oude kaarten van Londen), maar ook op het relatief grote aantal bezoekers.11 Het door SURF geïnitieerde DARE-programma (Digital Academic Repositories) richt zich op de realisatie van de basisinfrastructuur voor de inrichting en koppeling van repositories bij de Nederlandse kennisinstellingen. Repositories moeten daarbij beschouwd worden als digitale verzamelpunten van kennisproducten. Dat zijn de traditionele publicaties, maar ook ruwe databestanden, manuscripten, collegevoorbereidingen, PowerPoint-bestanden van presentaties, et cetera. De ontwikkeling van deze basisinfrastructuur zal de twee voorgaande ontwikkelingen (virtuele bibliotheek en wetenschapper als uitgangspunt) versterken. De derde ontwikkeling die het gevolg is van de digitalisering van onze kenniswereld, laat zich het beste omschrijven als het ontstaan van digitale informatiehangplekken: knooppunten in de verspreiding van kennis. Daarmee doelen we op digitale verzamelpunten, meestal met een website als centrum, waar (wetenschappelijke) informatie over een specifiek thema geclusterd wordt. Wie interesse heeft in onderwijsachterstanden, hoeft niet meer de bibliotheek in voor een overzicht van actuele informatie, maar kan de website raadplegen van het Transferpunt Onderwijsachterstanden. Wie betrokken is bij de ontwikkelingen van de brede school, hoeft niet meer te grijpen naar de pedagogische tijdschriften, maar kan terecht op de kennis-portal die in opdracht van de betrokken ministeries en het VNG gemaakt is. Wie onderzoek doet naar de sociale dimensies van de informatiesamenleving, vindt op de digitale hangplek van Social Quality Matters, een programma van het Kenniscentrum Grotestedenbeleid, een actueel overzicht van onderzoek en praktijk. Hoewel deze voorbeelden alle komen uit de hoek van de maatschappijwetenschappen, doet het verschijnsel van de informatiehangplekken zich voor in alle takken van onderzoek. Er is veel diversiteit in dergelijke hangplekken. Voorlopig is er weinig lijn te trekken in wie bij dergelijke initiatieven optreedt als de zo belangrijke change agent.12 Sommige worden onderhouden door of in opdracht van de overheid, andere door kennisinstel-

Feit 3: digitale informatiehangplekken

10

Verstappen, 2000; De Vuijst & Mackenzie Owen, 1999

11

Frerichs, 2000

12

Verstappen, 2000

13

Woolgar, 2002, p. 16

14

Price, 1963

15

Crane, 1972


lingen en weer andere door ‘jonge honden’. Ook qua diepgang is er veel variatie: van enkele pagina’s en een enkel document tot een volledige bibliotheek.Terwijl sommige informatiehangplekken een ‘zendermodel’ hanteren, voorzien andere in interactie met en tussen de bezoekers, via een digitaal forum, een discussielijst, of de mogelijkheid te reageren op de aangeboden informatie-elementen (bijvoorbeeld bij Social Quality Matters). Er zijn ook gemeenschappelijke kenmerken. Zo bevinden al deze informatiehangplekken zich in het publieke domein en combineren ze vrijwel altijd wetenschappelijk materiaal met informatie uit beleid en het relevante werkveld. Informatie wordt in relatie tot het betreffende thema aangeboden, niet omdat zij geproduceerd is door een specifieke auteur of instelling, of gepubliceerd wordt in een bepaald medium. Bovendien wordt kennis benaderd als product (publicaties) én als proces (discussie tussen bezoekers). Helaas delen de informatiehangplekken ook hun zwakkere kenmerken, zoals gebrek aan duurzaamheid (informatie wordt actueel gehouden zolang de subsidie en/of het enthousiasme aanwezig is) en de afwezigheid van archivering (wat er vandaag te vinden is, staat er misschien de volgende maand niet meer, of staat op een andere weblocatie). Dat maakt ontsluiting van deze informatie langs traditionele weg – de catalogus van de bibliotheek – bijzonder complex. De toekomstige wetenschapper zal daarom over de nodige Google-vaardigheden moeten beschikken. Digitale informatiehangplekken zijn natuurlijk geen revolutie, maar sluiten aan bij bestaande kenmerken van verspreiding van wetenschappelijke kennis. Ze illustreren opnieuw Woolgars derde wet van de virtualiteit, namelijk dat virtuele technologie eerder een aanvulling is op, dan een vervanging van bestaande activiteiten.13 Dat kennisverspreiding eerder via netwerken van personen loopt dan via publicaties, is al vroeg gesignaleerd door Derek Price14 en iets later uitvoeriger beschreven door Diane Crane, die sprak van invisible colleges:“a small group of researchers that regularly exchange information about the newest progress on the research front.”15 De digitalisering voegt een exhibitionistische dimensie toe aan dit verschijnsel, die het meteen democratischer maakt en kan bijdragen aan het doorbreken van de traditionele breuk tussen wetenschappelijke informatievoorziening en werkveld. Niet alleen worden artikelen en rapporten beschikbaar buiten de dure tijdschriften, er kan bovendien een aanvullende dialoog ontstaan tussen bij een bepaald thema betrokken wetenschappers en praktijkmensen.

Gevolgen

De ontwikkeling van dromen naar feiten heeft ingrijpende gevolgen. De bekendste daarvan liggen in het economische vlak en betreffen het wankelen van het traditionele businessmodel van wetenschappelijke uitgeverijen. Na de uitvinding van de drukpers gaven humanisten als Justus Lipsius hun werken bij de Antwerpse drukker Christoffel Plantijn uit. Sindsdien is er een vrij algemene belangengemeenschap ontstaan van uitgevers en kennisproducenten (individuele auteurs, hoger onderwijs, et cetera). Met de komst van internet en het pdf-bestandsformaat staat die belangengemeenschap onder druk. Kennisproducenten hebben de uitgevers steeds minder nodig om hun geschreven woord te vermenigvuldigen en bij potentiële lezers te brengen. Dat leidt tot discussies in het hoger onderwijs over het meervoudig betalen voor eigen kennis: in termen van schrijftijd, van deelname aan peer review en tenslotte aankoop van het materiaal. Het leidt ook tot een zoektocht naar nieuwe businessmodellen van weten-

23

24


schappelijke informatievoorziening, waarin bijvoorbeeld de auteur de publicatiekosten draagt. Het opnieuw bepalen van wettelijke regels en van de feitelijke omgang met auteursrechten is een belangrijk onderdeel van deze ontwikkeling. Tegenover deze voor sommigen nadelige economische gevolgen, wijzen voorstanders van vrije toegang tot wetenschappelijke informatie op de positieve effecten van kennisdeling: economische groei en versterking van de innovatieslagkracht. Heeft deze ontwikkeling naast economische ook sociale gevolgen? Het Budapest Open Access Initiative formuleert op dit terrein hoge verwachtingen:“Removing access barriers to literature will accelerate research, enrich education, share the learning of the rich with the poor and the poor with the rich, make this literature as useful as it can be, and lay the foundation for uniting humanity in a common intellectual conversation and quest for knowledge.”16 Leiden digitalisering en het steeds meer in het publieke domein plaatsen van wetenschappelijke informatie inderdaad tot een meer egalitaire toegang? Empirisch onderzoek hierover is ons niet bekend.Wel is duidelijk dat voor het beantwoorden van die vraag onderscheid gemaakt moet worden tussen diverse consumenten van wetenschappelijke informatie. Voor medewerkers en studenten van universiteiten hebben de eerder genoemde ontwikkelingen wellicht nauwelijks sociale of economische gevolgen. De universiteiten betalen commerciële uitgevers bulklicenties voor digitale tijdschriften en alle campusgebruikers (dus ook bezoekers van de bibliotheken) kunnen daar gebruik van maken. De digitalisering is hier voornamelijk een efficiëntieslag: de luxe van tijden plaatsonafhankelijke toegang. De Nederlandse hogescholen hebben een enigszins afwijkend informatielandschap, met veel meer Nederlandstalige publicaties en vooral meer niet-professionele uitgevers. Digitalisering van dit informatielandschap is minder ver gevorderd. Een student verpleegkunde of een pabo-student heeft bijvoorbeeld meer te maken met tijdschriften van de beroepsvereniging dan met wetenschappelijke tijdschriften van professionele uitgevers. Dergelijke informatieproducenten staan dicht bij het beroep en het werkveld, maar hebben minder uitgeversdeskundigheid beschikbaar. Bovendien is het veld van uitgevers veel gefragmenteerder, zonder grote spelers als Elsevier. Ook bij dergelijke niet-professionele uitgevers kan digitalisering bijdragen tot bredere toegankelijkheid van hun publicaties, maar deze ontwikkeling staat nog in de kinderschoenen. Veel effect kan ook verwacht worden van printing on demand. Een kennisinstelling die bij een traditioneel drukproces minstens vijfhonderd of duizend exemplaren van een onderzoeksrapport moet laten drukken om economy of scale te behalen, zal dit rapport niet snel digitaal gratis verspreiden voordat voldoende exemplaren verkocht zijn. Met digitale drukprocessen kan een veel kleiner aantal van rapporten op een kostenefficiënte wijze gedrukt worden, waardoor een economische drempel tot digitale verspreiding wegvalt.

16

BOAI-website

17

Vedder, 2003

18

Hellman, 2003

19

Bush, 1945

20

Van Dijk et al., 2000


Wetenschappelijke informatievoorziening is er echter niet alleen voor het hoger onderwijs: ook het bedrijfsleven en sectoren als zorg en onderwijs hebben er belang bij op de hoogte te blijven van wat uit onderzoek geleerd wordt. De digitalisering en het voornamelijk (door de auteurs zelf) in het publieke domein plaatsen van publicaties zijn dan ook belangrijke ontwikkelingen voor niet aan het hoger onderwijs verbonden consumenten van wetenschappelijke informatie. Een ingenieur in een kleine innovatieve MKB-omgeving kan nu veel sneller toegang krijgen tot informatie dan voorheen. Een leraar in het voortgezet onderwijs kan nu eenvoudiger de nieuwste publicaties op zijn vakterrein verzamelen. Tenslotte hebben de sociale gevolgen ook een mondiale dimensie. In potentie kunnen de ontwikkelingslanden veel profijt halen uit het in het publieke domein brengen van wetenschappelijke informatie. Het aanbod vanuit Nederland is dan wellicht minder relevant, althans voor zover het in de Nederlandse taal aangeboden wordt. Maar een huisarts in Brazilië of India kan nu aan een ongekende hoeveelheid medische informatie komen.Voorwaarde is wel dat de kwaliteit van het aanbod door de informatievrager adequaat beoordeeld wordt17 en dat toegang tot internet beschikbaar is. In ontwikkelingslanden is dat echter zelden het geval. Dat geldt zeker voor eisen als ‘altijd-aan’en snelle verbindingen die nodig zijn voor rustig informatie-zoekgedrag en het ophalen van soms grote bestanden.Van de huidige geschatte 700 miljoen internetgebruikers woont de grote meerderheid in de westerse landen.Toch ziet men in beschikbaarheid van digitaal onderzoeks- en onderwijsmateriaal een belangrijke voorwaarde voor aansluiting van ontwikkelingslanden bij de geglobaliseerde kenniseconomie.18 Hoewel de visionaire gedachten van Vannevar Bush goed herkenbaar zijn in de huidige feitelijke situatie van de wetenschappelijke informatievoorziening, is minstens één van de door hem beschreven fundamentele problemen er niet minder complex op geworden.Wetenschappelijke informatie is via internet in dermate grote hoeveelheden en met een zo grote eenvoud toegankelijk dat zelfs de uitdrukking une mer à boire te zwak is.“Those who conscientiously attempt to keep abreast of current thought, even in restricted fields, by close and continuous reading might well shy away from an examination calculated to show how much of the previous month’s efforts could be produced on call. Mendel’s concept of the laws of genetics was lost to the world for a generation because his publication did not reach the few who were capable of grasping and extending it; and this sort of catastrophe is undoubtedly being repeated all about us, as truly significant attainments become lost in the mass of the inconsequential.”19

Sociale ongelijkheid en toegang Om deel te kunnen nemen aan de digitalisering van wetenschappelijke informatievoorziening, is het bezit van een pc met internetaansluiting een noodzakelijke voorwaarde. In welke mate hebben Nederlandse studenten een dergelijke toegang? Na een trage start in de jaren tachtig heeft de verspreiding van de pc in de jaren negentig een snelle groei doorgemaakt.Tabel 1 toont dat het pc-bezit onder Nederlanders steeg van 9% in 1985 naar 76% in 2002.20 Het percentage Nederlanders dat thuis toegang heeft tot internet, nam tussen 1998 en 2002 toe van 21% naar 62%. Deze groei

25

26


komt mede door reeds gedane investeringen in pc’s en de opkomst van gratis internetproviders. Mobiele telefoons kennen een nog snellere verspreiding dan pc’s en internetaansluitingen. Binnen enkele jaren kwam een zeer ruime meerderheid van de bevolking in het bezit van een mobiele telefoon (84% in 2001). Bij deze verspreiding van nieuwe ICT liepen jongeren voorop. Studenten weten gelijke tred te houden met de werkenden als het om de verspreiding van de pc en internet gaat, terwijl ze bij de mobiele telefoon met een inhaalslag bezig zijn. Hun krappe portemonnee vormt hier blijkbaar geen belemmering. Als voorlopers in het verspreidingsproces hebben studenten een aanzienlijke voorsprong opgebouwd in vergelijking met niet-werkenden. Een deel van de studenten mag dan zelf geen pc bezitten of internettoegang hebben, als groep behoren ze tot de koplopers. Tabel 1

Mobiele telefoon

Personal computer

Internetaansluiting

Bezit van een mobiele

1998

2001

1998

2002

1998

2002

Totaal

32

84

58

76

21

62

Studerend

28

86

76

93

28

72

Werkend

40

93

72

88

28

76

Huishouding

21

73

42

60

8

46

telefoon, personal computer en internetaansluiting, naar achtergrondkenmerken, bevolking van 18 jaar en ouder, 1998-2001 (in procenten)

Binnen de groep studerenden bestaan er slechts kleine verschillen in pc-bezit en internettoegang thuis.Tabel 2 bevat gegevens van personen die na de middelbare school voltijd- of deeltijdonderwijs volgen. Hieruit blijkt dat universitaire studenten iets vaker een pc hebben, maar iets minder vaak een internetaansluiting dan hbo-studenten en personen die andere soorten opleidingen volgen. Voltijd- en vrouwelijke studenten hebben iets minder vaak een internetaansluiting dan deeltijdstudenten respectievelijk mannelijke studenten. Opmerkelijk is dat vooral de studenten in de leeftijd tussen 21 en 24 jaar achterblijven bij het internetbezit. Pc

Internet

Totaal

90

76

Academisch

94

71

Anders

90

77

Voltijds

94

73

Deeltijds

88

79

Tabel 2 Pc-bezit en internettoegang thuis onder personen die hoger onderwijs volgen, 2002 (in procenten). Bron: CBS (POLS-SLI)

Man

90

79

Vrouw

90

74

18-20 jaar

93

75

21-23 jaar

91

61

24-29 jaar

87

77

30 jaar en ouder

90

82


Een kleine groep studenten heeft geen computer of eigen internetaansluiting. De redenen die niet-bezitters zelf opgeven, bieden een eerste inzicht in de aanwezige belemmeringen, al vormen ze geen afdoende verklaring. Aan studenten die eind 2001 thuis geen computer (14%) of een internetaansluiting (26%) hadden, is gevraagd in hoeverre onder meer prijs, vaardigheden, interesse en gebruiksmogelijkheden elders meespelen in hun beslissing geen pc aan te schaffen. Het blijkt dat bijna de helft van de studerende niet-bezitters niet geïnteresseerd is in de mogelijkheden van computergebruik (tabel 3). Daarmee is desinteresse de belangrijkste reden die niet-bezitters opgeven. Veel minder vaak wordt de prijs als een bezwaar genoemd of de gebruiksmogelijkheden elders. Opmerkelijk is dat geen van de niet-bezitters een gebrek aan digitale vaardigheden of aan tijd als reden opgeeft. Voor de afwezigheid van een internettoegang thuis wordt de gebruiksmogelijkheid elders het vaakst als reden aangevoerd. Een andere veel genoemde reden is de afwezigheid van een geschikte pc. De kosten van internetgebruik wordt door één op de tien studerende niet-bezitters als belangrijke restrictie gezien. Bezorgdheid om privacy of veiligheid speelt voor de niet-bezitters in het geheel geen rol. Pc

Internet

Gebruiksmogelijkheden elders

18

39

Geen interesse, niet zinvol voor huishouden

48

26

Te duur

23

11

Geen kennis/vaardigheden

0

0

Geen tijd

0

Tabel 3 Redenen van studenten om thuis geen pc of internetaansluiting te hebben, niet-bezitters van 18 jaar en ouder, 2001 (in procenten). Bron: CBS/SCP (ICT-pilot)

Smalband en breedband

Benodigde apparatuur is te duur

0 4

Bezorgd om privacy en/of veiligheid

0

Geen geschikte pc of kapotte pc

34

Geen speciale reden

0

Het gebruiksgemak van internet wordt in belangrijke mate bepaald door de snelheid van de verbinding en dus door de capaciteit van de infrastructuur. Aanvankelijk ging het verkeer op internet hoofdzakelijk via een modem over analoge telefoonlijnen. Het Integrated Services Digital Networking (ISDN) bood al meer, maar de gebruiksmogelijkheden werden pas aanzienlijk verruimd door internet via de kabel. Hierdoor ontstond de mogelijkheid om altijd online te zijn (het always on- of altijdaanprincipe) zonder in te bellen, zonder telefoontikken en tegen een vast tarief. De kabelbedrijven waren nog maar net begonnen met het opwaarderen en retourgeschikt maken van de kabelnetten, toen een nieuwe technologie zich al weer aandiende: Asymmetric Digital Subscriber Line (ADSL). Deze technologie maakt gebruik van het telefonienetwerk, waardoor het niet zozeer op snelheid concurreert met de kabel, maar op de hogere stabiliteit (de snelheid van de kabel is afhankelijk van het aantal gelijktijdige gebruikers). Kabel- en ADSL-verbindingen worden samen vaak als breedbandinfrastructuur aangemerkt – hoewel sommigen die term reserveren voor verbindingen vanaf 10Mb, en bij kabel en ADSL eerder spreken van ‘middelband’. De infrastructuur beïnvloedt de wensen, de verwachtingen en het gedrag van de internetgebruikers. De grotere transmissiesnelheid maakt een diverser gebruik van

27

28


internet mogelijk. Bovendien zijn breedbandgebruikers altijd online en hoeven zij dus voor een internetsessie niet in te bellen bij een provider. Eind 2001 had ongeveer 47% van de Nederlandse studenten een smalband-internetaansluiting (35% via een gewone telefoonverbinding en 12% ISDN) en 29% een breedbandinternetaansluiting (23% kabel en 6% anders, bijvoorbeeld ADSL). Daarmee verschilden de studenten vooral van de bevolking als geheel (12% met breedband) door een veel hogere penetratie van breedband. Sindsdien is de verspreiding van ADSL pas goed op gang gekomen, maar onbekend is in hoeverre de studenten ook hier voorop hebben gelopen. Het moge duidelijk zijn dat studenten met breedband aanzienlijk meer mogelijkheden hebben dan hun medestudenten met smalband. In discussies over ICT en sociale ongelijkheid ligt veel nadruk op het bezit van ICT. Het is echter aannemelijk dat verschillen in bezit van ICT-producten op den duur zullen verminderen en wellicht geheel zullen verdwijnen, zoals bij de telefoon en de televisie in belangrijke mate al het geval is.21 Onder studenten zijn de verschillen al bijna verdwenen, zoals we zojuist zagen. In een kennissamenleving schuilen sociale verschillen niet in het bezit van complexe technologieën, maar meer in het gebruik ervan en in het nut dat dit voor de gebruiker heeft. Hieronder gaan we in op het gebruik, waarbij we een onderscheid maken tussen online- en offline-gebruik. Om de ontwikkeling in het computergebruik in kaart te brengen, hanteren we als indicator het aantal uren dat in de vrije tijd van de computer gebruik wordt gemaakt.We baseren ons hierbij op het tijdsbestedingonderzoek (TBO) van het SCP. In dit onderzoek is sinds 1985 om de vijf jaar gemeten hoeveel uur per week de computer in de vrije tijd gebruikt wordt. In het TBO 2000 is onderscheid gemaakt tussen het gebruik van internet en het overige pc-gebruik. Met de opkomst van altijd-aanverbindingen via kabel of ADSL wordt dit een moeilijker te hanteren onderscheid. Het gemiddelde aantal uren dat de hele bevolking wekelijks in de vrije tijd achter de pc doorbrengt, steeg van 0,9 in 1995 naar 1,8 in 2000. Van de bijna 2 uur in 2000 werd een half uur aan internet besteed (tabel 4).

Gebruik

Onder alle bevolkingsgroepen is de gebruiksduur per week tussen 1995 en 2000 gestegen.22 Deze stijging komt vooral doordat per bevolkingsgroep meer mensen een computer gebruiken, en in mindere mate door een langere computertijd per gebruiker. Het computergebruik onder studenten lag in 2000 bijna twee keer zo hoog als het bevolkingsgemiddelde. Studerenden gebruikten internet destijds gemiddeld bijna een uur per week in de vrije tijd, terwijl gepensioneerden niet verder komen dan ruim tien minuten. Opvallend is het hoge internetgebruik onder werklozen en arbeidsongeschikten (gemiddeld 1 uur per week).

21

Huysmans & de Haan, 2001

22

Ibid.

23

Dialogic, 2002

24

Dialogic, 2002; van Dijk et al., 2000

25

Van Dijk et al., 2000; Steyaert, 2000

26

Steyaert, 2000


Tabel 4

Computergebruik

Computer- en internet-

1985

1990

1995

2000 2000

Internet Ander computergebruik

gebruik (als hoofdbezigheid in de vrije tijd), naar achtergrondkenmerken, bevolking van 18 jaar en ouder, 1985-2000 (in uren per week). Bron: SCP (TBO)

Bevolking 18 jaar en ouder

0,1

0,4

0,8

1,6

Studerend

0,3

0,8

2,4

Werkend

0,1

0,6

0,9

Huishouding

0,0

0,1

Werkloos, arbeidsongeschikt 0,2 gepensioneerd

0,0

0,5

1,1

2,4

0,8

1,6

1,7

0,6

1,1

0,3

1,1

0,3

0,8

0,8

1,4

3,0

1,1

1,9

0,2

0,6

0,7

0,1

0,6

Tussen smalband- en breedbandgebruikers bestaan voor de hand liggende verschillen in gebruiksfrequentie en gebruiksduur van internet. De breedbandgebruikers zijn meer dagen per week en meermalen per dag online. Breedbandgebruikers hebben doorgaans ook langere internetsessies dan smalbandgebruikers.23 Het soort internetaansluiting hangt ook samen met het soort gebruik. Bij het vergaren van informatie blijkt dat breedbandgebruikers vooral vaker bestanden downloaden, meer gebruik maken van streaming media en vaker informatie via portals zoeken. De toegevoegde waarde van breedband komt het best tot uitdrukking bij entertainmenttoepassingen. Deze toepassingen maken in toenemende mate gebruik van geluid en bewegende beelden, wat meer capaciteit vergt. Breedbandgebruikers kunnen door hun hogere transmissiecapaciteit audio- en videobestanden sneller binnenhalen. Zij downloaden vaker filmfragmenten en muziek en kijken en luisteren hier ook vaker naar. Het grootste verschil tussen smalband- en breedbandgebruikers tekent zich af bij het online luisteren naar muziek (streaming audio)24 De verschillen in gebruik tussen smalband- en breedbandgebruikers zijn niet uitsluitend terug te voeren op verschillen in samenstelling van deze groepen. De breedbandgebruikers geven zelf ook aan dat hun internetgebruik veranderd is nadat zij breedband hadden gekregen. Sindsdien surfen zij langer, downloaden zij meer grote bestanden, kijken zij meer film en luisteren ze vaker naar muziek via internet.

De invloed van bandbreedte op het internetgebruik

Digitale vaardigheden

Door de groeiende hoeveelheid informatie op internet en de invloed ervan op het dagelijks leven van burgers is het belang toegenomen van digitale vaardigheden.25 Mensen beschikken niet in gelijke mate over het vermogen om met ICT om te kunnen gaan. Sommige bevolkingsgroepen kwamen relatief vroeg met nieuwe ICT in aanraking en verwierven de benodigde vaardigheden, terwijl andere de aanschaf van en omgang met nieuwe technologie uitstelden of nog steeds uitstellen. Bovendien zijn digitale vaardigheden nog maar een opstapje naar informatievaardigheden.26 De ontwikkeling van digitale vaardigheden is onderzocht aan de hand van negen computerhandelingen, waarnaar in de enquêtes van zowel 1998 als 2001 is gevraagd. De respondenten is gevraagd of zijn konden omgaan met een tekstverwerker, met spreadsheets, besturingsprogramma’s als Windows en presentatieprogramma’s als PowerPoint, of zij zelf programma’s konden installeren, en of zij informatie konden vinden op internet. Daarnaast is gekeken naar hun e-mailvaardigheden, zoals een verzendlijst maken, mappen maken en het meesturen van een bijlage. Vooral

29

30


studerenden, maar ook werkenden, blijken vaardiger te zijn dan personen die het huishouden voor hun rekening nemen. Deze verschillen zijn tussen 1998 en 2001 nagenoeg gelijk gebleven. Tabel 5 Mate van digitale vaardigheden, personen van 18 jaar en ouder, 1998-2001 (in percentielen27). Bron: SCP (GNC 1998);

Totaal

1998

2001

50

50

Studerend

73

72

Werkend

61

62

Huishouding

31

32

CBS/SCP (ICT-pilot 2001)

Studenten beginnen met behoorlijk wat bagage aan hun gang door het hoger onderwijs. Aannemelijk is dat de koffer van elke nieuwe jaargang leerlingen steeds voller zal zijn. Steeds meer (middelbare) scholieren leren omgaan met de computer door zelf te experimenteren. De pc in de thuissituatie is daarbij veel belangrijker dan die in het voortgezet onderwijs.28

Diffusiepatronen Innovaties, zoals digitalisering van hoger onderwijs en wetenschappelijke informatievoorziening, vinden niet plaats van de ene dag op de andere en ook niet tegelijk in alle lagen van de bevolking. De snelheid van diffusie van innovaties verschilt, waardoor sommige sociaal-economische groepen een voorsprong nemen op andere. Dat geldt zowel voor individuele burgers en huishoudens als voor (onderwijs)organisaties.

Huishoudens

De verspreiding van pc’s en van internetaansluitingen in huishoudens kan bestudeerd worden als diffusieprocessen. Zulke processen volgen veelal een S-vormig patroon, waarbinnen steeds grotere groepen van de bevolking in het bezit komen van die technologie (zie figuur 14). Daarbij wijst de S-vorm op een relatief langzaam begin van de verspreiding, een middenfase met een versnelling, en een vertraging als ver-

27

Om de verdeling in 2001 te kunnen vergelijken met die in 1998 is de variabele uitgedrukt in een percentielscore. Percentielscores zijn rangordes en hebben een vast gemiddelde (50, de mediaan) en een vaste standaarddeviatie (namelijk 26). Iemand met een score van 10 behoort tot de onderste 10% van de verdeling, iemand met een score van 91 bij de bovenste 10%. Gemiddeld genomen zitten personen in het midden van de verdeling, score 50. Deze score is erg geschikt om ongelijkheid in de verdeling (van verschillende kenmerken) tussen groepen te illustreren. De scores zijn gestandaardiseerd en de somscore in percentielen uitgedrukt. Om een beeld te krijgen van de ICT-vaardigheden zijn de scores van de omgang met de afzonderlijke producten opgeteld. De items vormen een goede schaal met een alfa van .91 in 1998 en van .94 in 2001. De vraagformulering was in de twee enquêtes niet overal precies hetzelfde en ook het aantal antwoordcategorieën verschilde soms.

28

De Haan & Huysmans, 2002

29

Rogers, 1996


zadiging van de markt zich aandient.29 Overigens zijn lang niet alle producten succesvol genoeg om die versnelling mee te maken. Bij succesvolle producten komt tijdens de versnelling de meerderheid van de bevolking in het bezit van het desbetreffende product. Pc’s en internettoegang drongen aanvankelijk maar langzaam in de Nederlandse huishoudens door en maakten vanaf 1985 (pc) respectievelijk 1995 (internet) een versnelling in de diffusie mee. Verwacht wordt dat de verspreidingssnelheid zal afnemen als de verzadiging van de markt in zicht komt. Zodoende volgt het verspreidingspatroon van de pc en het internet de S-vorm. Figuur 14

100

laggerds

Ideaaltypische weergave van de S-vormige diffusiecurve

25

lata majority

early majority

early adopters

50

innovators

procent

75

0

tijd-as (bijv. jaren) Percentage bezitters van een technologie

De curve zegt niet alleen iets over de verspreiding van nieuwe technologie in een samenleving, maar ook over het moment dat een individu het desbetreffende product aanschaft ten opzichte van het moment waarop anderen dat doen. Sommige, vaak goed in technologie ingewijde, personen gaan als eersten tot aanschaf over, terwijl anderen een afwachtende houding aannemen. Verspreiding van technologie is daarmee een proces dat voorlopers en volgers kent. Bij een verdeling van de curve in vijf stadia ontstaat er een typering van de individuen. De kleine groep personen die als eersten in het bezit komen, worden innovators genoemd. De informatie, de gebruikservaringen en het positieve oordeel van deze voorlopers beïnvloeden vervolgens de beslissing van de volgende groep, de early adopters. Deze groep wordt gevolgd door de early majority. De late majority en vooral de laggards zijn relatief laat met hun aanschaf. Veel bezitters gaan hun producten daadwerkelijk gebruiken en leren al doende ermee om te gaan. Ook bij de pc en het internet kan het uitproberen van de gebruiksmogelijkheden leiden tot een toename van de vaardigheden, die op hun beurt weer leiden tot een frequenter en meer divers gebruik. De koplopers in het diffusieproces verwerven daardoor tevens een voorsprong in het gebruik en de verwerving van digitale vaardigheden. De verschillen in bezit nemen langzaam af bij verdere verspreiding; de verschillen in soorten gebruik, in gebruiksfrequentie en in digitale vaardigheden hebben mogelijk een duurzamer karakter. Door het gebruik en de vaardigheden van de verschillende adopter-groepen met elkaar te vergelijken, kan een eerste inzicht hierin verkregen worden.

31

32


Innovators en early adopters hebben vaker thuis een internetaansluiting dan de early en late majority. Voor het hebben van internettoegang is het moment van pc-aanschaf ongeveer even belangrijk als het opleidingsniveau en het hebben van werk of het volgen van een opleiding. Bij het type internetaansluiting (breedband of smalband) zijn er echter nauwelijks verschillen tussen de adopter-groepen. Voor zover er verschillen zijn, hangen die sterker samen met het opleidingsniveau, het inkomen en het hebben van werk of het volgen van een opleiding. De innovators en early adopters zijn wel weer frequentere gebruikers dan andere groepen. Naarmate personen langer een pc hebben, ligt de gebruiksfrequentie van zowel offline als online hoger. Ook zijn de voorlopers in het diffusieproces vaardiger in de omgang met pc en internet dan de volgers. Deze voorlopers slagen erin om via internet hun sociale leven te verrijken. Via internet weten zijn relatief vaak contact te leggen met personen die dezelfde interesses hebben. Ook bij het online kopen lopen de vroege gebruikers voorop, waarschijnlijk door de opgebouwde vertrouwdheid met en vertrouwen in de veiligheid van het nieuwe medium.30 De positie die individuen innemen in het diffusieproces, schept nieuwe ongelijkheden. Degenen die al in een vroeg stadium tot aanschaf van een pc overgingen, lijken extra te profiteren van de digitale mogelijkheden. Mogelijk werkt de voorsprong in gebruik en vaardigheden door in de participatie op verschillende maatschappelijke terreinen. Zoals gezegd, de echte ongelijkheden in de informatiesamenleving hebben betrekking op deze benutting van ICT. De groep voorlopers heeft zich een gunstige positie en mogelijk duurzame voorsprong verworven in de concurrentiestrijd om schaarse goederen. De diffusie van innovaties verloopt niet alleen via huishoudens, maar ook via onderwijsorganisaties. Ook daar is sprake van een S-curve. Onder de ruim 12.000 Nederlandse onderwijsorganisaties is een groep van vroege experimentele gebruikers en een groep die met verschillende snelheid volgt. Het hoger onderwijs voerde de afgelopen jaren diverse innovaties door, zoals onderwijs via elektronische leeromgevingen, digitale publicaties, de glasvezel-studentenflat (de fibre to the dormitory-oproep van GigaSURF in juli 2000) of de wireless campus (bijvoorbeeld op de campus van de Universiteit van Twente). Dergelijke op technologie gebaseerde innovaties vonden een eerste toepassing in het hoger onderwijs en werden nadien in het voortgezet onderwijs, te beginnen met de ICTvoorhoedescholen, en het basisonderwijs ingevoerd, en nu zelfs in kinderdagverblijven en peuterspeelzalen:‘wie peutert er aan de computer’?31 Het hoger onderwijs treedt herhaaldelijk op als innovator inzake ICT in de onderwijsomgeving. De innovaties die nu in het hoger onderwijs plaatsvinden, kunnen de toon zetten voor

Organisaties

30

De Haan, 2003

31

Zie http://www.vve.slo.nl/

32

New York Times, 23 september 2003

33

Van den Broek, 2001

34

Er blijken onder de groep scholieren en studenten geen significante verschillen te bestaan tussen internetgebruikers en niet-gebruikers in het aantal uren betaalde arbeid, huishoudelijke taken of persoonlijke verzorging.


wat op andere plaatsen van de onderwijsinfrastructuur binnen enkele jaren een plek krijgt, zoals de huidige experimenten met de wireless campus of de duizend studenten van Dartmoor College die internettelefonie op de campus kunnen gebruiken.32

Tijdsbesteding De verspreiding van de pc en internet heeft er niet alleen voor gezorgd dat studenten digitale wegen kunnen bewandelen om hun studiedoelen te bereiken of om te communiceren met medestudenten of docenten. Deze nieuwe technologie zou er tevens toe kunnen leiden dat de studentenlevens veranderen. De nieuwe media kwamen in een tijd dat Nederlanders in het algemeen en studenten in het bijzonder minder vrije tijd kregen. In 2000 hadden de meeste Nederlanders minder vrije tijd dan in 1990.33 Ook scholieren en studenten moesten in die periode enkele uren vrije tijd per week inleveren. Een van de oorzaken is dat meer tijd werd besteed aan bijbaantjes. In deze paragraaf gaan we na, in hoeverre de opkomst van nieuwe media (internet) geleid heeft tot verschillen in de besteding van vrije tijd.34 Voor een zinvolle analyse moest de steekproef onder studenten uitgebreid worden met scholieren. Bij deze scholieren en studenten is niet alleen naar de absolute verschillen in vrijetijdsbesteding gekeken. Mogelijk verschilt de samenstelling van de groep internetgebruikers van die van de niet-gebruikers. Om dit verschil te controleren is een multivariate analyse uitgevoerd: multiple classification analysis (MCA) in ANOVA. Uitkomsten van deze analyses laten zien welke verschillen overblijven als de invloed van sekse, opleidingsniveau, leeftijd en huishoudensituatie wordt uitgeschakeld. Internetgebruikers hebben bijvoorbeeld iets meer vrije tijd dan niet-gebruikers, maar dit verschil is niet significant. Na MCA-controle blijkt dit verschil zelfs grotendeels aan verschillen in groepssamenstelling toegeschreven te kunnen worden. Dit blijkt ook uit de daling van de eta van .08 naar een beta van .02.

Tabel 6 Verschillen in vrijetijdsbesteding, scholieren en studenten, 2000 (in uren per week). Bron: SCP (TBO 2000)

Na MCA-controle 1

Voor MCA-controle Internet- Niet-

Verschil

Eta

gebruikers gebruikers

Internet- Niet-

Verschil

Beta

R2

.15

gebruikers gebruikers

Totale vrije tijd

39.6

37.8

1.8

.08

38.8

38.3

0.4

.02

Gedrukte media

2.1

1.2

0.9***

.20

2.1

1.2

0.9***

.22

.09

TV, radio, stereo

10.2

12.3

-1.9**

.14

10.5

12.2

-1.7*

.11

.06

Sociale contacten

8.5

8.0

0.5

.04

8.0

8.4

-0.4

.03

.08

Sociale participatie

0.9

1.0

-0.1

.02

0.9

1.0

-0.1

.03

.16

Uitgaan

3.8

3.1

0.7

.08

3.2

3.4

-0.2

.02

.22

Sport

3.0

3.1

-0.1

.02

3.0

3.1

-0.1

.01

.04

Andere hobbies

3.7

3.8

-0.1

.01

4.1

3.6

0.5

.04

.07

Reizen in vrije tijd

3.0

2.4

0.6

.13

2.8

2.6

0.2

.05

.14

1 Controle voor sekse, leeftijd, opleidingsniveau, positie in het

*** Verschil significant op p<.01 niveau ** Verschil significant op p<.05 niveau * Verschil significant op p<.10 niveau

huishouden

33

34


Een meer gedetailleerde vergelijking van de vrijetijdsbesteding leert dat verschillen in uiteenlopende activiteiten binnen de vrije tijd wel significant kunnen zijn. Dit geldt voor het gebruik van gedrukte en van elektronische media (tabel 6). Internetgebruikers besteden minder tijd aan elektronische media (televisie, radio en stereoapparatuur) en meer tijd aan het lezen van gedrukte media. Deze verschillen worden niet veroorzaakt door de samenstelling van de twee groepen. Ook na MCAcontrole zijn de verschillen significant. In tabel 7 zijn de verschillen in mediagebruik tussen internetgebruikers en nietgebruikers onder de Nederlandse scholieren en studenten in meer detail weergegeven. Hieruit blijkt dat internetgebruikers vooral minder televisie kijken dan nietgebruikers. Dit verschil is gedeeltelijk toe te schrijven aan verschillen in samenstelling van de twee groepen. Na controle blijft nog wel een klein significant effect over. Internetgebruikers blijken vooral meer boeken te lezen dan niet-gebruikers. Bij het lezen van kranten, tijdschriften en huis-aan-huisbladen is geen verschil waarneembaar.

Tabel 7 Verschillen in mediagebruik tussen internetgebruikers en niet-gebruikers, scholieren en studenten, 2000 (in uren per week). Bron: SCP (TBO 2000)

Na MCA-controle 1

Voor MCA-controle Internet- Niet-

Verschil

Eta

gebruikers gebruikers Totale vrije tijd

39.6

37.8

Internet- Niet-

Verschil

Beta

R2

0.4

.02

.15

gebruikers gebruikers 1.8

.08

38.8

38.3

Gedrukte media

2.1

1.2

0.9***

.20

2.1

1.2

0.9***

.22

.09

- Boeken

1.3

0.3

1.0***

.29

1.3

0.3

1.0***

.30

.13

- Kranten

0.3

0.2

0.1

.09

0.3

0.2

0.1

.07

.06

- Tijdschriften

0.4

0.6

-0.2

.09

0.4

0.6

-0.2

.08

.02

- Huis-aan-huisbladen 0.1

0.1

0.0

.01

0.1

0.1

0.0

.04

.02

Elektronische media - Televisie

9.3

11.2

-1.9**

.14

9.5

11.1

1.6*

.12

.06

- Radio

0.9

1.1

-0.2

.03

1.0

1.1

-0.1

.01

.02

1 Controle voor sekse, leeftijd, opleidingsniveau, positie in het

*** Verschil significant op p<.01 niveau ** Verschil significant op p<.05 niveau * Verschil significant op p<.10 niveau

35

De Haan & Huysmans, 2002

36

CBS, 2003

37

Inspectie van het onderwijs, 2003

38

Broenink & Gorter, 2001

39

Landelijk bureau toegankelijkheid, 2001

huishouden


Toegankelijkheid van elektronische leeromgevingen Eerder in dit hoofdstuk maakten we de observatie dat studenten uit het Nederlandse hoger onderwijs al voor de aanvang van hun studie een stevige sociaal-economische positie hebben, en dat de digitale kloof voor deze groep een bijna irrelevant begrip is. Dat hebben we overigens eerder al empirisch kunnen vaststellen voor leerlingen van het voortgezet onderwijs, bij wie medio 2001 de computer al in 97% van de huishoudens aanwezig was,35 tegenover ‘slechts’ 63% van de gehele Nederlandse bevolking in de zomer van 2002.36 De huidige schoolgaande jeugd behoort dus, zeker in het hoger onderwijs, tot de internetgeneratie en heeft ruime toegang tot en ervaring met nieuwe media. Toch is er een specifieke groep waarvoor toegang tot nieuwe media problematisch kan zijn en de digitalisering van hoger onderwijs dus drempels kan opwerpen. Het gaat daarbij om studenten met één of meerdere vormen van functionele beperkingen. Dat omvat (in volgorde van belangrijkheid) fysieke beperkingen als bewegingshandicaps of visuele/auditieve beperkingen, maar ook psychische beperkingen of dyslexie. De onderwijsinspectie schat dat 12 tot 15% van de studenten van het Nederlandse hoger onderwijs in die situatie verkeert.37 Dat zijn ongeveer 70.000 studenten per jaar. Hoewel gehandicapte leerlingen in gelijke mate doorstromen van het voortgezet naar het hoger onderwijs, ondervindt 40% van hen daar moeilijkheden die rechtstreeks het gevolg zijn van hun functionele beperking en aanleiding geven tot studievertraging of het niet behalen van een diploma in het hoger onderwijs.38 Voor deze leerlingen kunnen specifieke maatregelen drempels tot studeren wegnemen. Daarbij gaat het onder meer om een aangepast studierooster en ruimere examentijd, een extra jaar studiefinanciering en begeleiding door studentendecanen. Ook de toegankelijkheid van de bebouwde omgeving van het hoger onderwijs krijgt speciale aandacht. Maatregelen op dat terrein omvatten parkeerplaatsen voor gehandicapten die zijn voorzien van hellingsbanen of liften als alternatief voor trappen, deuren zonder drempels en met voldoende breedte, extra ruimte in collegezalen voor rolstoelgebruikers, en ringleidingen in collegezalen voor gebruikers van hoortoestellen. Hoewel met name oudere gebouwen nogal eens minder goed scoren op toegankelijkheid,39 is er op dit terrein toch sprake van beschikbare informatie en implementatie. De digitalisering van leeromgevingen in het (hoger) onderwijs brengt een verschuiving van drempels met zich mee. Voor sommige functionele beperkingen is er sprake van verhoogde toegankelijkheid, voor andere is de situatie evenwel verslechterd. Met name studenten met een bewegingshandicap kunnen profiteren van elektronische leeromgevingen, doordat zij het aantal verplaatsingen kunnen verminderen. Studenten met hoorstoornissen kunnen via e-mail eenvoudig met collega-studenten en docenten communiceren, terwijl dit voordien alleen met teksttelefoons mogelijk was. Voor studenten met een visuele beperking echter is het werken met informatie op het scherm een mixed blessing. Hoewel digitale teksten zich eenvoudiger laten vergroten dan gedrukte versies, zijn grafieken en slecht ontworpen websites nieuwe drempels.

35

36


Net als het Landelijk bureau toegankelijkheid heeft de stichting Drempels Weg in 2001 een onderzoek gedaan naar de toegankelijkheid van de digitale variant van onderwijsorganisaties.40 Hun rapport daarover laat zich lezen als een overzicht van gemiste kansen, doordat onderwijsorganisaties te weinig informatie toegankelijk aanbieden, terwijl plaatsen tijdonafhankelijk studeren juist voor mensen met functionele beperkingen extra kansen zou geven. Belangrijk element in deze discussie is de vaststelling dat toegankelijkheid van elektronische leeromgevingen geen gegeven is, maar het resultaat van keuzen tijdens de productie ervan. De toegankelijkheid wordt verhoogd als bij het bouwen van content systematisch bij elk grafisch element een alternatieve beschrijvende tekst wordt geplaatst. Een voorbeeld is het gebruik van de ALT-attribuut in html, zoals . De toegankelijkheid wordt ook verhoogd als bij de keuze van kleuren op het scherm rekening wordt gehouden met het feit dat 8% van de mannen kleurenblind is en dus sommige kleuren niet of niet goed van elkaar kan onderscheiden. Elk jpg-bestand kan daarop via www.vischeck.com eenvoudig getoetst worden. Wie aan videobestanden of streaming video het gesproken woord via ondertiteling toevoegt, weet zeker dat de inhoud ervan ook voor mensen met hoorstoornissen toegankelijk is. Gratis software, zoals MAGpie (http://ncam.wgbh.org/webaccess/ magpie/), helpt daarbij.Wie ervoor zorgt dat menu’s in software niet alleen via muisklikken, maar ook via het toetsenbord bereikbaar zijn (bijvoorbeeld alt-f voor het file-menu in de Engelstalige versie van Word), verhoogt de toegankelijkheid van zijn software. Zo is een hele reeks van voorbeelden te noemen, waarin minimale aandacht tijdens het productieproces van de elektronische leeromgeving of digitale leerinhoud het eindproduct al meer toegankelijk maakt. Belangrijk is dat de keuzen in een vroeg stadium gemaakt worden. Het snel toegankelijk maken van nieuwe producten en inhoud brengt vrijwel geen meerkosten met zich mee. Het op toegankelijkheid aanpassen van bestaande of in ontwikkeling zijnde producten is echter een complexe taak.Toegankelijkheid is geen laagje verf dat je aanbrengt op het einde, maar eerder betonijzer dat bij aanvang geplaatst moet worden. Verschillende organisaties helpen bij het toegankelijk produceren van digitale informatie. De belangrijkste informatiebron voor richtlijnen en dergelijke is het Web Accessibility Initiative van het World Wide Web-consortium.41 In Nederland is dergelijke informatie, inclusief advies en toetsing, ook beschikbaar via onder andere www.drempelsweg.nl. Informatie die specifiek op het hoger onderwijs is gericht, is beschikbaar via de Britse tegenhanger van SURF: de Joint Information Systems Committee (JISC). Die informatie is bereikbaar via een zoekopdracht naar accessibility op www.jisc.ac.uk. Toegankelijkheid van digitaal onderwijs is net zo belangrijk als toegankelijkheid van niet-digitaal onderwijs of van andere maatschappelijke sectoren. Daarom hebben SURF en SURFdiensten begin augustus 2003 de intentieverklaring van Drempels Weg ondertekend. Dat is geen symbolische activiteit, maar het publiek maken van een

40

Drempels weg, 2001

41

www.w3.org/WAI


ambitie om in alle aspecten van digitaal hoger onderwijs het thema toegankelijkheid op de agenda te plaatsen.

Conclusies

In dit hoofdstuk werden enkele sociale aspecten geschetst die verband houden met de digitalisering van het hoger onderwijs. Het vertrekpunt was de aanbodzijde, te weten de snelle digitalisering van wetenschappelijke informatievoorziening. Dat proces omvat de elektronische ontsluiting van tijdschriften, het verspreiden van kennisproducten door de wetenschapper zelf, en de nieuwere vorm van kennisverspreiding: de informatiehangplekken. Vervolgens werd aandacht besteed aan de vraagzijde van digitaal hoger onderwijs, dat wil zeggen de mate waarin Nederlandse studenten toegang hebben tot ICT. In termen van bezit van technologie en digitale vaardigheden behoren studenten in het hoger onderwijs tot de voorlopers: de vroege gebruikers van innovaties. Dat wil evenwel niet zeggen dat de digitalisering van het hoger onderwijs voor iedereen probleemloos verloopt. Door onzorgvuldigheid in het ontwerpen van inhoud in elektronische leeromgevingen worden nodeloze drempels opgeworpen voor studenten met een functionele beperking. Dergelijke drempels kunnen door relatief eenvoudige ingrepen grotendeels vermeden worden. De belangrijkste ontwikkeling in ICT en hoger onderwijs is ongetwijfeld de toege-

37

38


nomen toegankelijkheid van wetenschappelijke informatie, zowel in de communicatie tussen wetenschappers (via virtuele bibliotheken) als tussen wetenschappers en studenten (via elektronische leeromgevingen). Eerst kreeg dit de vorm van digitaal ontsluiten van traditionele media, dat wil zeggen het digitaliseren van op papier beschikbare artikelen. Nu neemt dit snel de vorm aan van nieuwe kennisproducten, zoals een webessay of de informatiehangplek. Daarmee groeit ook de communicatie tussen wetenschappers en werkveld. Nu het kabinet (eind 2003) via het Innovatieplatform en anderszins de kennisoverdracht tussen hoger onderwijs en werkveld benadrukt, kan ook de graadmeter van kwaliteit van wetenschappelijk onderzoek wijzigen: het is tijd om de science citation index aan te vullen met de Google citation index. Referenties Barry Wellman @ www.chass.utoronto.ca/~wellman Brede school @ www.bredeschool.nl Electronic Library of Social Care @ www.elsc.org.uk Elsevier’s sciencedirect @ www.sciencedirect.com Harvard Journal of Law & Technology @ jolt.law.harvard.edu Ingenta @ www.ingenta.com IT & Society @ www.stanford.edu/group/siqss/itandsociety Public library of science @ www.publiclibraryofscience.org Budapest Open Access Initiative @ www.soros.org/openaccess Open Courseware, MIT @ ocw.mit.edu Open Publications Licence @ www.opencontent.org Pew Internet & American Life @ www.pewinternet.org Robert Kraut @ www-2.cs.cmu.edu/~kraut Sociaal en Cultureel Planbureau @ www.scp.nl Social Quality Matters @ www.sqm.nl Steinmetz Archief @www2.niwi.knaw.nl/nl/maatschappijwetenschappen/ steinmetzarchief/toon Transferpunt onderwijsachterstanden @ www.oatransfer.nl Webshop @ www.webuse.umd.edu Broek, A. van den (2001),‘Vrijetijdsbesteding; de besteding van een krimpend vrijetijdsbudget’. In K. Breedveld & A. van den Broek (Eds.), Trends in de tijd (pp. 45-53). Den Haag: SCP Broenink, N. & Gorter, K. (2001), Studeren met een handicap. Utrecht:Verwey-Jonker Bush,V. (1945), As We May Think. The Atlantic Monthly, 176(1), 101-108 en http://www. theatlantic.com/unbound/flashbks/computer/bushf.htm CBS (2003),‘Inmiddels zes op de tien mensen toegang tot internet’. CBS persberichten, 11 juli 2003 Crane, D. (1972), Invisible colleges: Diffusion of knowledge in scientific communities. Chicago: University of Chicago Press Dialogic (2002), Breedband en de gebruiker. Utrecht: Dialogic Dijk, L. van, de Haan, J. & Rijken, S. (2000), Digitalisering van de leefwereld, een onderzoek naar informatie- en communicatietechnologie en sociale ongelijkheid. Den Haag: Sociaal en Cultureel Planbureau Drempels weg (2001), Hoe toegankelijk zijn de 22 belangrijkste werken onderwijswebsites voor mensen met een handicap? Den Haag: Drempels weg


Frerichs, R. (2000),‘History, maps and the internet: UCLA’s John Snow site’. SoC bulletin ( journal of the Society of Cartographers), 34(2) Haan, J. de (2003),‘Sociale ongelijkheid en ict’. In J. de Haan & J. Steyaert (eds.), Ict en samenleving, jaarboek 2003 (pp. 21-45). Amsterdam: Boom Haan, J. de & Huysmans, F. (2002), Van huis uit digitaal, verwerving van digitale vaardigheden tussen thuismilieu en school. Den Haag: Sociaal Cultureel Planbureau Hellman, J. A. (2003), The riddle of distance education. Geneva: UN research institute for social developments Huysmans, F. & de Haan, J. (2001),‘Media en ict: Omgaan met een overvloedig aanbod’. In K. Breedveld & A. van den Broek (eds.), Trends in de tijd (pp. 75-96). Den Haag: SCP Inspectie van het onderwijs (2003), Onderwijsverslag 2002. Utrecht: Inspectie van het onderwijs. Kraut, R., Kiesler, S., Boneva, B., Cummings, J., Helgeson,V. & Crawford, A. (2002),‘Internet Paradox Revisited’. Journal of Social Issues, 58(1), 49-74 Landelijk bureau toegankelijkheid (2001). Quick scan gebouwen in het hoger onderwijs. Utrecht: Landelijk bureau toegankelijkheid Price, D.J.D.S. (1963). Little science, big science. New York: Columbia University Press Rogers, E. (1996), Diffusion of innovations (4th ed.). New York: Free Press Savenije, B. & Gilbert, J. (1998),‘Van de traditionele naar de virtuele bibliotheek’. In J. S. M. Savenije & et al. (eds.), Over grenzen: traditie en vernieuwing in de wetenschappelijke bibliotheek. Amsterdam: Otto Cramwinckel Steyaert, J. (2000), Digitale vaardigheden, geletterdheid in de informatiesamenleving. Den Haag: Rathenau instituut Vedder, A. (2003),‘Betrouwbaarheid van internetinformatie’. In J. de Haan & J. Steyaert (eds.), Ict en samenleving, de sociale dimensie van technologie (pp. 113-132). Amsterdam: Boom. Verstappen, M. (2000), Elektronische tijdschriften. Utrecht: SURF Vuijst, J. de & Mackenzie Owen, J. (1999),‘Wetenschappelijke informatievoorziening’. In A. Melief (ed.), Werk in uitvoering, onderzoek en visie (pp. 231-251). Den Haag: ten Hagen & Stam Woolgar, S. (2002), Virtual Society? Technology, cyberbole, reality. Oxford: Oxford University Press

39

Infrastructuur en dienstverlening

Chris Hendriks / Ignas Niemegeers

2



2

2 . 1 Technische infrastructuur Chris Hendriks Inleiding Men kan op verschillende manieren naar technische ontwikkelingen kijken. Een voor de hand liggende keuze is de optiek van de technologische innovatie: waar komen vernieuwingen beschikbaar en hoe vinden we deze innovaties terug in de apparatuur die binnen de ICT gebruikt wordt? Voor dit hoofdstuk hebben we echter de voorkeur gegeven aan een andere invalshoek: de vorming van een infrastructuur. Reden voor deze keuze is dat infrastructuurvorming niet alleen samenhangt met de stand van de technologie, maar ook met de manier waarop een organisatie met deze technologie omgaat. In die zin is er een sterke samenhang tussen de technische ontwikkelingen en het strategisch ICT-beleid. In het algemeen wordt de term ICT-infrastructuur gebruikt om te verwijzen naar het geheel van (technische) voorzieningen dat nodig is om gegevens in te voeren, te transporteren, te verwerken en beschikbaar te krijgen. Op tweeërlei wijze gaat deze aanduiding voorbij aan de werkelijkheid. Ten eerste zijn niet alle voorzieningen infrastructureel van aard: sommige missen het generieke karakter dat kenmerkend is voor een infrastructuur. Ten tweede strekt de ICT-infrastructuur zich verder uit dan alleen de techniek: ook protocollen en standaarden op gegevensniveau spelen een rol. Dit alles neemt echter niet weg dat we ons ook in deze tekst vrij losjes van de aanduiding ‘infrastructuur’ zullen bedienen. Een eerste globale indeling van de ICT-infrastructuur leidt tot een onderscheid tussen het technisch platform (de technische infrastructuur) enerzijds, en gegevens en applicaties (de informatie-infrastructuur) anderzijds. Daarbij rekenen we het geheel aan apparatuur om gegevens te verwerken, te transporteren en op te slaan tot de technische infrastructuur. Concreet hebben we het dan over de computers met hun opslagmedia en het (vaste en mobiele) datanetwerk, inclusief zaken als beheer en beveiliging van de omgeving. De technische infrastructuur wordt in dit hoofdstuk behandeld; in 5.1 en 5.3 wordt ingegaan op een aantal aspecten van de informatie-infrastructuur.

41

42


Het proces van infrastructuurvorming Eén van de kenmerken van een infrastructurele voorziening is de ‘ontkoppeling’ van deze voorziening van haar omgeving. Hierdoor kan de voorziening generiek worden ingevuld en behoeft deze geen aanpassing als andere delen van de infrastructuur worden gewijzigd. Een goed voorbeeld van deze eigenschap is de opslag van data. Vroeger – en op veel plaatsen ook nu nog – bestond er een directe relatie tussen de verwerking en de opslag. Tezamen vormden zij ‘de computer’. Het nadeel was dat het geheel vervangen moest worden als één van beide niet meer voldeed (bijvoorbeeld door de omvang van de opslagcapaciteit). De ontwikkeling is nu, dat de verwerkingsfunctie en de opslagfunctie zelfstandig en gescheiden worden ingevuld. Zo ontstaat het storage area network. (We komen hierop nog terug.) Het grote voordeel van deze ontkoppeling is dat het opwaarderen van één van beide – de verwerkingsfunctie of de opslagfunctie – onafhankelijk van de ander kan worden uitgevoerd. Niet alleen leidt dit tot kosteneffectiviteit, ook de gevolgen voor het gebruik en de gebruikers zijn beter beheersbaar. Dit laatste maakt het op zijn beurt weer mogelijk de hoge verwachtingen aangaande de beschikbaarheid van de infrastructuur waar te maken. Waarom richten we zaken in als infrastructuur? De reden kan tweeërlei zijn: om een hogere beschikbaarheid te bereiken en/of op lagere meerjarige kosten uit te komen. Door het generieke karakter zijn er immers weinig veranderingen; daar waar toch veranderingen nodig zijn, hebben deze een beperkte impact. De relatie tot de kosten moge duidelijk zijn.Voor de beschikbaarheid geldt in het algemeen als de belangrijkste parameter, de mate waarin de omgeving in beweging is. De groei in de richting van een infrastructuur is dan ook een voorspelbare, zij het dat we ten aanzien van het tempo en de toegepaste technologie soms inschattingsfouten maken. Maakt het onvermijdelijke karakter van infrastructuurvorming bestuurlijke aandacht overbodig? Het antwoord ligt besloten in een nog niet eerder genoemde parameter bij de vorming van een infrastructuur: schaalgrootte. Het ontbreken van schaalgrootte werkt remmend op het tot stand komen van een infrastructuur. Overigens kan dit voor een te grote schaal ook gelden. Als ten aanzien van de technologie nog keuzen gemaakt moeten worden, wordt bij een grotere schaal consensus – vaak een noodzakelijke fase in het keuzeproces binnen een onderwijsinstelling – moeilijker bereikt. De bestuurlijke uitdaging is dan ook de verschillende verantwoordelijkheden op de juiste plaats te leggen en op het juiste moment te verplaatsen. In de volgende paragrafen zullen we op een aantal min of meer autonome componenten van de infrastructuur ingaan. Met name zullen we kijken naar de implicaties van de ontwikkelingen voor de organisatie van het beheer, de beleidsmatige inbedding en de mate waarin de ontwikkeling bijdraagt aan het ideaal van de technische infrastructuur: functionaliteit naar behoefte tegen beperkte kosten bij een zeer hoge beschikbaarheid.

Het vaste datanetwerk binnen de instelling

Het vaste netwerk nadert zijn volwassenheid: de architectuur is vrijwel uitgekristalliseerd. Ze vertoont meerdere karakteristieken. Een gelaagde stervormige structuur Eindgebruikers zijn op basis van 10/100-Mbps aangesloten op (stackable) workgroup


Aandachtspunten voor de komende jaren

switches. De workgroup switches zijn op hun beurt op basis van 1-Gbps-verbindingen aangesloten op de centrale switch binnen het gebouw of het gebouwencomplex. Eén of meer centrale knooppunten waar servers geconcentreerd zijn Geleidelijk verdwijnt het idee dat servers in de buurt moeten staan. De voordelen van goed geconditioneerde en beveiligde ruimten en een directe aansluiting op de centrale switch worden in toenemende mate onderkend. Gedeeltelijk heeft dit psychologische redenen: toenemend vertrouwen in de technologie en gewenning aan het gebruik van een virtuele omgeving zijn aspecten die in de gevoelssfeer liggen. Daarnaast spelen ook technologische ontwikkelingen een rol. Vereenvoudiging van beheer op afstand en benutting van gezamenlijke opslag zijn voorbeelden daarvan. Bij de verdere concentratie van servers neemt echter ook de kwetsbaarheid voor calamiteiten toe. Het gebruik van één centrum voor álle servers wordt dan ook als onwenselijk gezien. We komen later terug op dit aspect van beschikbaarheid. Een WAN-infrastructuur – de aansluiting van gebouwen op de centrale knooppunten – die in principe redundant en stervormig is, zij het dat uit overwegingen van kosten in relatie tot risico’s soms concessies worden gedaan Binnen onderwijsorganisaties wordt al sinds het begin van de grote datanetwerken de voorkeur gegeven aan glasvezel in eigen beheer. Door de beperkte geografische afstanden was deze wens vaak goed realiseerbaar. De relatief grote en snel groeiende behoefte aan bandbreedte, in combinatie met een voorkeur voor voorspelbaarheid van kosten, deed in het algemeen de balans snel doorslaan in de richting van dark fibre, ofwel onbelichte glasvezel in eigendom. Redundantie kan soms tegen beperkte meerkosten bereikt worden. Bijvoorbeeld als met een beperkte uitbreiding een ring te vormen is. Soms echter betekent redundantie bijna een verdubbeling van de kosten. Het is dan een afweging of deze kosten opwegen tegen een relatief goedkoop onderhoudscontract en een zeer kleine kans op uitval van bijvoorbeeld een dag. Een dimensionering die uitgaat van overvloed Dit uitgangspunt houdt in dat – tegen de achtergrond van de verwachte groei aan bandbreedte – gekozen wordt voor ruime bundels glasvezel voor zowel alle interne bekabeling (met uitzondering van de bekabeling naar de werkplek) als de WAN-verbindingen. Door de ontwikkelingen op het gebied van schaalbare verwerkings- en opslagcapaciteit geldt dit laatste in ieder geval voor de onderlinge koppeling van de centrale server-knooppunten. In aanvulling op de overdimensionering zijn er voorzieningen voor prioritering en multicast-verkeer. Ondanks de genoemde volwassenheid van de datatransport-infrastructuur zijn er nog enkele ontwikkelingen waarmee de beheerders van het netwerk de komende jaren geconfronteerd zullen worden. We noemen de belangrijkste. Authenticatie van de gebruikers van het netwerk Wie gebruikt het netwerk, wanneer en vanaf welke aansluiting? En welke functies willen we de betreffende gebruiker beschikbaar stellen? De IEEE 802.1X-standaard – we komen hierop terug – biedt mogelijkheden om aan de wensen hieromtrent tegemoet te komen. Opwaardering van de bandbreedte Het werken via het netwerk krijgt in toenemende mate een interactief karakter. Dit

43

44


betekent dat de vertragingstijd en de variatie daarin – de latency respectievelijk jitter – steeds kritischer parameters worden. Kwalitatief hoogwaardige virtual reality op basis van elders aanwezige verwerkingscapaciteit stelt de meest vergaande latencyeisen aan het netwerk. Door het store and forward-karakter van de switches die in het netwerk gebruikt worden, bepaalt de transmissie-snelheid voor een groot deel de latency (ervan uitgaande dat geen congestie optreedt). Dit pleit ervoor de bandbreedte van gebruikersaansluitingen te vergroten tot 1 Gbps. Een andere reden om uit te gaan van een breedbandig pad (congestieloos en minimaal 1 Gbps) tussen server en gebruikers-pc is het snel kunnen downloaden van applicaties en bestanden, waardoor server-sessies in een kortere tijd afgehandeld zijn. Dit laatste komt de stabiliteit van de infrastructuur ten goede. Een bepaalde behoefte aan Gigabit-snelheid zal er beslist komen, zij het dat deze behoefte niet voor iedere gebruiker geldt. Anderzijds is vanuit overwegingen van homogeniteit differentiatie binnen het netwerk ongewenst.Waarschijnlijk zal daarom binnen een paar jaar de standaard netwerk-interface uitgaan van 10/100/1000 Mbps. Om die reden wordt bij het aanleggen van werkplek-bekabeling in toenemende mate uitgegaan van UTP cat 6. Hiermee kan een snelheid van 1 Gbps geaccommodeerd worden. Door het uitmiddelend effect is de behoefte aan opwaarderen van de uplink vanaf de workgroup switch veel minder sterk. Voorlopig zal 1 Gbps per 48 werkplekken volstaan. Ten aanzien van de voorbereiding op de overgang naar 10 Gbps-uplinks in de vorm van glasvezel van het type OM31 neemt de markt vooralsnog een terughoudend standpunt in. De reden daarvoor is tweeledig. Enerzijds bestaat er nog geen eenduidige visie op de technologie die voor 10 Gbps gebruikt gaat worden. Anderzijds zijn de kosten die samenhangen met vervanging van de glasvezelverbindingen binnen de gebouwen relatief beperkt. Integratie van telefonie in het datanetwerk Theoretisch zijn er geen technische belemmeringen voor transport van spraak via het datanetwerk. En de voordelen in (beheers)kosten en functionaliteit zijn zeker aantoonbaar. Terughoudendheid wordt dan ook vooral veroorzaakt door de angst om voor alle vormen van communicatie afhankelijk te zijn van het datanetwerk. Het vertrouwen moet nog opgebouwd worden. Een beschikbaarheidsniveau zoals dat van het spraaknetwerk, wordt vaak door het datanetwerk nog niet gehaald. Toch moet met de huidige netwerkapparatuur eenzelfde niveau bereikt kunnen worden. Dit vereist echter wel een voldoende mate van pro-actief beheer en, méér nog, het minimaliseren van het aantal aanpassingen en, als aanpassingen noodzakelijk zijn, het hanteren van strakke wijzigingsprocedures. Menselijk handelen is vaak nog direct of indirect de oorzaak van het falen van het netwerk. Toegangsbeveiliging Traditioneel wordt een aantal vormen van toegangsbeveiliging op basis van filteren in het netwerk opgenomen. De firewall speelt hierin een belangrijke rol. Filteren heeft echter als nadeel dat het tijd kost en daardoor een zekere vertraging met zich

1

OM3 wordt ook wel aangeduid als multimode next generation. Deze bekabeling is geschikt voor datasnelheden tot 10 Gbps over een afstand van maximaal 300 meter.


mee brengt. En, zoals eerder gezien, juist de huidige multimediale applicaties zijn weinig tolerant ten aanzien van vertraging. Daarnaast willen we bij voorkeur het netwerk zo simpel mogelijk houden, om door robuustheid en eenvoud te kunnen voldoen aan de hoge eisen van beschikbaarheid. De uitdaging is dan ook om een goede balans te vinden tussen eenvoud en snelheid enerzijds en een gepast niveau van beveiliging anderzijds. Tegen deze achtergrond speelt daarnaast voortdurend de vraag: hoeveel beveiliging neem ik op in mijn toegangswegen – het netwerk – daar waar de uiteindelijke toegangsbeveiliging plaatsvindt bij ‘de voordeur’ van de applicatie? Ook hier zijn balans en wederzijdse aanvulling sleutelbegrippen. IPv6 Het Internet Protocol versie 4 (IPv4) heeft op termijn een onoverkomelijke beperking in de adresruimte. Daarom wordt er gewerkt aan de overgang naar zijn opvolger IPv6 (IP versie 6). IPv6 bevat naast de ruimere adresseermogelijkheden een aantal nieuwe functies, onder meer op het gebied van beveiliging, kwaliteitsdifferentiatie en efficiëntie van routering. De migratie van IPv4 naar IPv6 is, mede door het voorwerk van SURFnet, relatief eenvoudig uit te voeren. Dat neemt echter niet weg dat zorgvuldig testen en een planmatige overgang noodzakelijk zijn om de migratie voor de gebruiker transparant te laten verlopen. De verantwoordelijkheid voor het beheer van het vaste netwerk ligt binnen Nederlandse universiteiten en hogescholen vrijwel zonder uitzondering op concernniveau bij de centrale ICT-dienst. Dit weerspiegelt het infrastructurele karakter van het netwerk.

Het draadloze datanetwerk binnen de instelling De vraag of binnen een onderwijsinstelling een draadloos ethernet-netwerk aangelegd moet worden, behoeft niet meer gesteld te worden. De behoefte aan draadloze connectiviteit is evident en zal, zeker zodra notebooks standaard van een aansluiting voor draadloos ethernet worden voorzien, niet meer door onderwijsinstellingen genegeerd kunnen worden. Daarbij wijzen alle ontwikkelingen erop, dat de dekkingsgraad van publiek aangeboden diensten op dit gebied laag en de prijs hoog blijft. De vraag of hiermee het vaste netwerk overbodig wordt, is eveneens reeds beantwoord. Voorlopig is de beschikbare bandbreedte van draadloze netwerken absoluut onvoldoende om te voldoen aan de hoge eisen die bijvoorbeeld een interactieve multimedia-sessie stelt aan bandbreedte en vertraging. Beleidsmatig is er uiteraard een keuze te maken: een instelling kan het gebruik afremmen dan wel stimuleren. Daar staat echter tegenover dat er zeker sprake zal zijn van maatschappelijke druk (‘het kan overal, maar binnen de universiteit nog niet’) en dat ieder van ons wordt gedwongen om min of meer in de pas te lopen met de andere instellingen voor hoger onderwijs. De belangrijkste strategische vraag ten aanzien van de realisatie van draadloze communicatie betreft niet in de eerste plaats de technologische standaard. Door het toenemend aantal hotspots zal een geleidelijk groeipad op basis van downward

45

46


compatibility voldoende gewaarborgd zijn. Veel moeilijker is het de juiste balans te vinden tussen het beperken van de beheerslast enerzijds en voldoende afscherming voor de doelgroep anderzijds. Temeer daar de doelgroep in deze een niet eenduidig begrip is. Rekenen we alleen de studenten en medewerkers van de eigen faculteit hiertoe, alle studenten en medewerkers van de hogeschool of universiteit of misschien wel iedereen die verbonden is aan het hoger onderwijs in Nederland? Daarnaast kan het zijn dat we voorzieningen bieden aan bedrijven of organisaties die binnen de instelling of op de campus gevestigd zijn. Misschien willen we coulant zijn in het gebruik van de voorziening, maar toch wel de mogelijkheden beperken voor bepaalde gebruikers. Om aan al deze wensen tegemoet te komen is het noodzakelijk de gebruiker direct te identificeren zodra deze via het draadloze netwerk verbinding zoekt. Afhankelijk van wie de gebruiker is en tot welke groep hij behoort, kunnen vervolgens rechten verleend worden. Toegangscontrole op basis van de eerder genoemde IEEE 802.1X-standaard biedt hiertoe de mogelijkheden, waarbij het te bereiken resultaat uiteraard zo goed is als het achterliggende authenticatie-mechanisme. Weer een reden dus om het identity management binnen de instelling als essentieel onderdeel van de infrastructuur op orde te hebben. Op beide onderdelen van de infrastructuur wordt in dit hoofdstuk nog verder ingegaan. Met de geschetste aanpak – op basis van identiteit toedelen van rechten – is een groeistrategie goed implementeerbaar. De inspanning die nodig is om op enig moment de toegangsrechten te verbreden en/of andere gebruikers toe te staan, is beperkt. Dit laatste is uiteraard wel afhankelijk van de mate waarin de betreffende gebruikersgroepen passen in de authenticatie-infrastructuur. Terecht ontwikkelt SURFnet dan ook een landelijke invulling hiervoor. Binnen deze structuur worden authenticatievragen van gebruikers die tot een andere instelling behoren, doorgestuurd naar de desbetreffende organisatie. Op deze wijze behoeft iedere instelling alleen authenticatiegegevens bij te houden van de eigen studenten en medewerkers en is desondanks authenticatie mogelijk vanaf iedere hogeschool of universiteit. De verantwoordelijkheid voor de realisatie en het beheer van draadloze connectiviteit behoort te liggen op instellingsniveau. Het draadloze netwerk wijkt in deze niet af van het vaste netwerk. Met name het implementeren van organisatiebreed beleid voor draadloze toegang wordt bemoeilijkt door een versnipperd beheer. Toch zien we dat de initiatieven tot de realisatie van draadloze netwerken nog veelal komen van facultaire ICT-afdelingen. Niet zelden omdat voldoende ambitie in deze op centraal niveau ontbreekt.

Opslag van data

De behoefte aan ruimte voor dataopslag laat zich als volgt kenmerken. De groei is aanzienlijk en zal voorlopig doorgaan. Reden hiervoor is de toenemende omvang van documenten, met name waar beeldmateriaal er een onderdeel van vormt. Hetzelfde geldt voor onderzoeksdata. Daarnaast zijn gebruikers moeilijk te sturen in de mate van efficiëntie van opslag (hoe vaak zijn documenten die via e-mail binnenkomen niet tweemaal of meermalen opgeslagen?) Ook de toepassing van elektronische leeromgevingen zal – door de grote aantallen gebruikers – een aanzienlijk beroep doen op de opslagcapaciteit.


De spreiding in behoefte aan opslagcapaciteit in verhouding tot verwerkingscapaciteit is groot en niet altijd goed voorspelbaar. Het is dan ook onaantrekkelijk te standaardiseren op een servertype dat voor alle taken volstaat – zo dit al beschikbaar zou zijn. Zelfs het gebruik van een beperkt aantal typen maakt het moeilijk correct te anticiperen op de toekomstige behoefte aan opslag- en verwerkingscapaciteit. Ook het hanteren van een relatief korte afschrijftermijn of het huren van systemen is geen oplossing. Om aan de hoge beschikbaarheidseisen te kunnen voldoen, is het nodig het aantal aanpassingen in het technisch platform tot een minimum te beperken. De geschetste problematiek rond dataopslag wordt nog versterkt doordat van alle opgeslagen data – van waardevolle tot waardeloze: een onderscheid kan immers onmogelijk gemaakt worden – een op dagbasis actuele back-up beschikbaar moet zijn en dat het tijdsvenster om deze back-up te maken steeds korter wordt. De oplossing ligt voor de hand: flexibele groei van de opslagcapaciteit, los van de verwerkingscapaciteit, met de mogelijkheid back-upvoorzieningen centraal in te vullen. Anders gezegd: de opslagfunctie ontkoppelen van de verwerkingsfunctie. Met de komst van het storage area network (SAN) is deze ontkoppeling gerealiseerd. Binnen het SAN is als het ware een – uitbreidbare – pool aan opslagcapaciteit beschikbaar, die naar behoefte aan servers kan worden toegewezen. Voor de back-up komen mechanismen beschikbaar, die door de gezamenlijke benutting ondanks hun hoge prijs kosteneffectief zijn. De reden dat dit voor de hand liggende concept toch nog lang op een doorbraak heeft moeten wachten, ligt voor een belangrijk deel in de relatief hoge initiële investeringen. Hierdoor bedraagt de terugverdientijd meerdere jaren, en deze terugverdientijd is ook altijd nog afhankelijk van de mate waarin men later door een tekort aan capaciteit in de problemen komt. Van deze laatste parameter wordt nog weleens een te optimistische schatting gemaakt. Een andere reden dat de doorbraak van SAN’s binnen onderwijsorganisaties langer op zich heeft laten wachten dan op grond van kale gegevens te berekenen was, hangt samen met de versnippering van het beheer. Niet alleen in de tijd gezien is immers sprake van een hoge initiële investering, ook afgezet tegen de omvang zijn de kosten niet lineair. Inmiddels maakt een groot aantal universiteiten en hogescholen gebruik van één of meer SAN’s. De indruk bestaat, dat de decentrale oriëntatie van met name universiteiten remmend werkt op de benutting van deze SAN’s. De vraag wat de grootste mate van kosteneffectiviteit oplevert, centrale dan wel decentrale realisatie van SAN-functionaliteit, wordt niet overal expliciet gesteld en beantwoord.

Servers De voordelen van het flexibel toewijzen van opslagcapaciteit op basis van een storage area network gelden evenzeer voor de verwerkingscapaciteit. Het is dan ook voorspelbaar dat ontwikkelingen in server-infrastructuren zich met name in deze richting gaan voltrekken. Voorwaarde voor het flexibel inzetten van verwerkingscapaciteit is de ontkoppeling van de verwerking van gegevens enerzijds en de server waarop dit gebeurt ander-

47

48


zijds. Met andere woorden, het is transparant op welke server de verwerking van een bepaalde gegevensset of transactie wordt uitgevoerd. Zie ook hier weer de parallel met opslag: het is bij een SAN-structuur voor de server transparant, op welke schijven de datafiles feitelijk worden opgeslagen. Twee benaderingen komen naar voren, die beide leiden tot een flexibele inzet van verwerkingscapaciteit. Het verschil hangt met name samen met de aard van de applicaties die als uitgangspunt worden genomen. Gebruiker- en transactiegeoriënteerde applicaties leiden tot het farm-concept: een applicatieset wordt uitgevoerd op elk van de servers en de gebruikers en/of transacties worden toegewezen aan servers op basis van een zekere mate van verdeling van de belasting. Rekenintensieve applicaties die geparallelliseerd kunnen worden, leiden tot een flexibele toewijzing van taken aan servers. Grote systemen van parallelle verwerkingseenheden – die volledig ter beschikking staan van een bepaalde applicatie – zijn reeds langer in gebruik. Ontwikkelingen richten zich met name op de vorming van parallelle structuren, waarbij de individuele verwerkingseenheden (servers) gedeeltelijk beschikbaar zijn, van verschillend fabrikaat zijn, zich op verschillende locaties bevinden, onder verschillende beheerseenheden ressorteren, verschillende operating-systemen draaien, et cetera. Dergelijke structuren worden wel aangeduid als grid.2 In vergelijking tot farms en de klassieke parallelle supercomputer is een grid sterk afhankelijk van middleware en standaarden op dat terrein. De grens tussen wat hier wordt aangeduid als farm en grid, vervaagt als sprake is van farms met een locatie/organisatie/fabrikaat-overstijgend karakter. Het concept van flexibilisering van de verwerkingscapaciteit komt bij de verschillende leveranciers – afhankelijk van de vraag of hun zwaartepunt ligt in de standaard-servers of de supercomputers/mainframes – in verschillende vormen en onder verschillende aanduidingen voor. Hewlett-Packard (HP) spreekt van virtualisering. De fysieke implementatie is met name gericht op (in principe homogene) serverfarms. Servers – verwerkingseenheden met netwerktoegang en SAN-toegang, veelal in 19inch-rekuitvoering – worden naar behoefte toegewezen aan verschillende farms. De toewijzing kan automatisch uitgevoerd worden op basis van policy’s. Impliciet wordt hiermee fout-tolerantie bereikt: bij het uitvallen van een server neemt de belasting van de resterende servers toe; dit kan leiden tot het toevoegen van een extra server aan de farm. Silicon Graphics (SGI) is een bedrijf dat zich traditioneel richt op visualisatie en de daarvoor benodigde computersystemen. De verwerkingskracht die nodig is voor visualisatie, kan zeer groot zijn. De benadering voor het beschikbaar krijgen van deze verwerkingskracht is bij SGI het parallelliseren van applicaties en het inzetten van grote aantallen – op zich relatief eenvoudige – CPU’s. Om flexibel over de benodigde verwerkingskracht te kunnen beschikken, is SGI met name actief in de ontwikkeling van grid-infrastructuren.

Leveranciersoplossingen

2

De term ‘grid’ wordt ook wel breder gebruikt als overkoepelende aanduiding voor alle structuren van gedistribueerde verwerkingscapaciteit.


IBM heeft een strategie uitgezet die uiteindelijk moet resulteren in computing on demand. De gekozen benadering gaat uit van het grid-concept, zij het dat een homogeen grid op één locatie – sterk overeenkomend met een farm – als een eerste stap wordt gezien. Evenals HP ziet IBM de vorming van farms/grids als een mogelijkheid om sterk fout-tolerante systemen te ontwikkelen. Het totaal van de fouttolerante architectuur en de mechanismen om fouten te detecteren duidt IBM aan als autonomic computing. In het verlengde van farm- en grid-ontwikkelingen brengen verschillende leveranciers blade servers op de markt. Dit zijn servers waarvan er enkele tientallen in een rek van 19 inch geplaatst kunnen worden. De opkomst van farm-gebaseerde infrastructuren pleit, evenals dit bij SAN’s het geval is, voor een verdere (organieke) centralisatie van server-faciliteiten. Het grid leidt door zijn gedistribueerde karakter ogenschijnlijk tot een acceptatie van een decentrale structuur. Hierbij moet echter wel worden aangetekend dat vele problemen die te maken hebben met het overschrijden van beheersgrenzen, zoals verrekening van kosten, kwaliteitsgaranties, beveiliging en dergelijke, nog niet zijn opgelost. Het is daarom niet alleen wenselijk het aantal beheersgrenzen te beperken: deze zaken zijn waarschijnlijk ook beter oplosbaar als sprake is van relatief grote en professionele beheerseenheden. De opkomst van farm- en grid-technologie – beide ontwikkelingen bevinden zich nog in een beginfase – zal op termijn een markt voor service-providers creëren. Enerzijds door de technologische voordelen van grote centra en gespecialiseerde aanbieders van verwerkingscapaciteit en anderzijds door het verdwijnen van de psychologische weerstand tegen de afhankelijkheid van diensten van derden op dit gebied. Parallel aan de geschetste ontwikkelingen ten aanzien van het verwerkings- en opslagplatform wordt een andere karakteristiek van het infrastructuraliseringsproces zichtbaar. De server ‘onder het bureau’ verdwijnt, en plaatsing van servers in daarvoor ingerichte ruimten wordt de standaard. We noemden deze ontwikkeling reeds bij de architectuur van datanetwerken. Zoals zo vaak zien we ook in het ontkoppelen van plaats en functie een proces van wederzijdse versterking. Doordat servers op afstand staan, komen voorzieningen beschikbaar om op afstand te configureren en beheren. Door het beschikbaar komen van deze tools zijn er niet langer bezwaren tegen het plaatsen van de server in de serverruimte.

Centralisatie

Server-based computing Op meerdere plaatsen kwamen de karakteristieken van een infrastructuur reeds naar voren. De belangrijkste daarvan hangen samen met de opdeling van het technisch platform in autonome deelgebieden die naar behoefte kunnen worden opgeschaald, met als resultaat een grotere stabiliteit, beter beheersbare migratietrajecten en een kostenoptimalisatie door flexibele toewijzing van capaciteit. Het desktop-deel van de infrastructuur – de front-end – scoort op geen van deze punten erg hoog. Althans als we uitgaan van de klassieke invulling met een ‘dikke client’ ofwel een pc, waarop

49

50


tevens executie van (een groot deel van) de applicatiesoftware plaatsvindt. Reeds geruime tijd komen er daarom architecturen naar voren waarbij de verwerking op de werkplek-apparatuur geminimaliseerd wordt. Geleidelijk beginnen die architecturen volwassen te worden. Voor applicatieomgevingen waarbij uitgegaan wordt van een server in combinatie met meerdere clients, ligt de groeirichting voor de hand. Voor de gebruikersinterface wordt uitgegaan van een standaard-browser: de applicatie wordt web-based geïmplementeerd. Hierdoor ontstaat een grote mate van onafhankelijkheid van de werkplekapparatuur. Omdat deze communicatievorm ook voor e-businessapplicaties dominant is, komt ook in de vorm van https een goed beheerbare beveiliging beschikbaar.

Nadelen van dikke clients

Dunne clients

Maar nog niet alle client-serverapplicaties zijn web-based. Een (substantieel) deel van de applicaties is bedoeld om zelfstandig – in principe op de client – te draaien. Denk bijvoorbeeld aan tekstverwerking en andere kantoorapplicaties. Met name in toepassingssegmenten die zowel de professionele als de thuismarkt moeten bedienen, zal nog lang uitgegaan worden van applicaties die op de (dikke) client draaien. Voor de professionele omgeving heeft de dikke-clientbenadering een aantal nadelen. Hoewel de applicatie lokaal (bijvoorbeeld thuis) draait, is vrijwel altijd sprake van gebruik van gegevens die op servers staan, dus binnen de universiteit of hogeschool. Hierdoor is er toch een verwevenheid, met alle gevolgen voor beveiliging van dien. De beheerskosten van een pc waarop verschillende applicaties draaien – ergo een dikke client – zijn aanzienlijk hoger dan die van een apparaat waarop alleen een browser draait (ook wel dunne client genoemd). Enerzijds omdat er op een pc veel meer mis kan gaan en anderzijds omdat de pc per definitie voor de beheerder op afstand staat (op de werkplek of thuis). Om de beheerslast van de dikke client binnen de perken te houden, wordt vaak gekozen voor een sterk gestandaardiseerde omgeving. In kantoorsituaties is dit geen bezwaar, maar voor onderzoekers volstaat het standaardpakket aan applicaties vaak niet. Het ideaal – de ICT-afdeling beheert de standaardomgeving en de onderzoeker de door de onderzoeker toegevoegde applicaties – is in een dikke-clientstructuur moeilijk realiseerbaar. De eisen die een applicatie stelt aan het onderliggende platform, in casu de pc, nemen steeds toe. Pc’s moeten daarom regelmatig – zeg elke drie jaar – vervangen worden. Dit heeft niet alleen gevolgen voor de investeringen, maar betekent ook een voortdurende verandering binnen de infrastructuur en een met die dynamiek samenhangend ongemak voor de gebruiker. De conclusie ligt voor de hand: neem een server waarop een aantal pc’s wordt geëmuleerd, zodat alle applicatiesoftware op deze server draait, en beperk de werkzaamheden van de client tot de communicatie met de gebruiker. Op de client-apparatuur kan een speciaal stukje (eenvoudige) software draaien die deze communicatie afhandelt, of de structuur wordt gebaseerd op een browser. Het voordeel van de laatste benadering is de homogeniteit die bereikt wordt met een geheel web-gebaseerde omgeving. In beide gevallen gebeurt er heel weinig op de client. Het resultaat wordt dan ook wel aangeduid als dunne client. De architectuur die uitgaat van dunne clients en waarbij alle applicatie-software op servers draait, wordt wel aangeduid als server based computing (SBC). Ook de naam


Citrix, van de belangrijkste aanbieder op dit gebied, wordt gebruikt om de desbetreffende structuur aan te duiden. Inmiddels is overigens veel van de functionaliteit in de besturingssoftware van Microsoft opgenomen. Op veel plaatsen breekt SBC door. Belangrijke drijfveren zijn de werkplek-onafhankelijkheid (in principe kan elke internet-werkplek gebruikt worden) en de goede beheersbaarheid in combinatie met een sterke beveiliging (waarbij uiteraard de ‘hardheid’ van de authenticatie van de gebruiker de uiteindelijke kwaliteit bepaalt). Overigens moeten bij de weging van de cost of ownership tegenover de eerder genoemde kostenvoordelen in de sfeer van beheer en client-apparatuur wel de meerkosten van servers, specifieke deskundigheid en eventuele licenties geplaatst worden.

SBC in het hoger onderwijs

Onderwijsorganisaties staan in het algemeen terughoudend tegenover SBC. Hiervoor zijn twee redenen aan te geven. De stabiliteit van de server-omgeving is sterk afhankelijk van het testen van de verschillende – met name oudere – applicaties binnen de SBC-structuur. Onderwijsomgevingen worden gekenmerkt door grote aantallen applicaties, wat betekent dat van een aanzienlijke inspanning op dit gebied moet worden uitgegaan. SBC vereist specifieke deskundigheid die pas bij een bepaalde omvang rendeert. Ook ten aanzien van de server-omgeving nemen kwaliteit en kosteneffectiviteit toe naarmate het aantal gebruikers groter is. Het uitmiddelen van piekbelasting is één van de aspecten die hierin een rol spelen. Onderwijsorganisaties worden echter gekenmerkt door een relatief grote mate van versnippering van het beheer. Ondanks de twee genoemde remmende factoren mag worden aangenomen dat in de komende jaren ook voor universiteiten en hogescholen het SBC-concept aantrekkelijk gaat worden. Het steeds bredere gebruik elders zorgt voor een toenemend aantal applicaties dat probleemloos in een SBC-omgeving is op te nemen. Daarnaast zijn de betere beveiliging en de vereenvoudiging van het beheer ook voor een onderwijsorganisatie aantrekkelijke eigenschappen, al zal de beheerswinst pas na een periode van zeker vier jaar zichtbaar worden. SBC kan ook ingezet worden om iets te doen aan het eerder genoemde spanningsveld tussen de behoefte aan flexibiliteit en vrijheid van de onderzoeker (of de onderzoekende docent) en het rigide dictaat van de homogene kantooromgeving. De onderzoeker kan er uit de aard van zijn werkzaamheden behoefte aan hebben lokaal applicaties te installeren. Daarnaast wil hij toegang tot de volledige omgeving die ook anderen ter beschikking staat. Door de kantooromgeving op basis van SBC aan te bieden komt de pc vrij voor het installeren van eigen applicaties. Conflicten zijn daarbij niet te verwachten. Ook beheers- en ondersteuningsgrenzen – en in het verlengde daarvan de kosten van beheer – zijn op deze wijze eenduidig te trekken: het beheer van de kantooromgeving beperkt zich tot de SBC-server – het kleine stukje applicatiesoftware op de client zal weinig problemen opleveren – en de lokale omgeving kan beheerd worden door de gebruiker dan wel de lokale beheersafdeling. Afsluitend: omdat volume een belangrijke parameter is, is SBC bij uitstek een dienst die binnen een universiteit of hogeschool in gezamenlijkheid zou moeten worden opgezet. Dit behoeft niet a priori te betekenen dat de dienst centraal wordt ingevuld. Een gedeelde pool van kennis is ook een manier om deze gezamenlijkheid invulling te geven.

51

52


Toegangsbeveiliging Beveiliging is één van de meest veelomvattende begrippen binnen de ICT. Daarom is een zekere inkadering nodig. Om te beginnen kan onderscheid gemaakt worden tussen de beveiliging binnen het netwerk (inclusief alle apparatuur die een rol speelt bij de communicatie) en datgene dat op het netwerk is aangesloten (de servers en clients en uiteindelijk natuurlijk de applicaties). Beveiliging binnen het netwerk kan vervolgens opgesplitst worden in de beveiliging van het netwerk zelf en de bijdrage die het netwerk levert aan de beveiliging van servers en clients. Ten aanzien van de beveiliging van het netwerk zelf zullen we ingaan op het voorkomen van oneigenlijk gebruik van de meest schaarse resource: de draadloze bandbreedte. Andere aspecten, zoals het beveiligen van de configuratie van switches, worden hier – ondanks hun evidente belang – niet besproken. Ten aanzien van de rol die het netwerk speelt in de beveiliging van toegang en beschikbaarheid van servers en client,s gaan we in gaan op: – de herleidbaarheid tot personen bij pogingen om oneigenlijk toegang te verkrijgen tot servers (pogingen tot ‘hacken’); – de beperking op netwerkniveau van de toegang tot servers en clients. Hierbij gaat het niet alleen om directe toegang, maar ook om de mogelijkheid om via een slecht beveiligde server toegang te krijgen tot andere servers (het ‘hoppen’); – het detecteren van oneigenlijke toegang als aanvulling op de beperkende maatregelen (intrusion detection). Voorafgaand zal een korte uitleg gegeven worden van de IEEE 802.1X-standaard, die op een aantal plaatsen een rol speelt. Tot slot gaan we in op een onderdeel dat als een rode draad door de beveiliging heen loopt: de authenticatie. Immers, los van welke vormen van beveiliging dan ook, zullen op enig moment rechten verleend moeten worden aan iemand die om toegang vraagt. Zolang we niet zeker weten of iemand is wie hij zegt te zijn, verliezen alle andere beveiligingsmaatregelen een groot deel van hun waarde. Het ideaal bij de beveiliging van het netwerk – of dit nu een draadloos of bekabeld netwerk is – is eerst te controleren wie iemand is en welke rechten hij heeft en hem daarna pas toegang te geven tot het netwerk. Om dit doel te bereiken moet er zoveel mogelijk aan de rand van het netwerk – bij voorkeur bij het eerste intelligente apparaat waar de gebruiker ‘langskomt’ (bijvoorbeeld een switch of een draadloos toegangstation) – een toegangshek geplaatst worden. Daar mag de gebruiker alleen voorbij als zijn identiteit bekend en gecontroleerd is en zijn rechten aangeven dat doorgang terecht is. We kunnen nog een stap verder gaan en verschillende ‘hekken’ opnemen die toegang geven tot verschillende diensten. Afhankelijk van de identiteit van de gebruiker wordt het ene hek of het andere geopend. Het zal duidelijk zijn dat in de geschetste structuur zeer veel apparaten toegangshekken beheren. Het is dus niet handig de gegevens op basis waarvan de identiteit van de gebruiker gecontroleerd wordt, in deze apparaten zelf op te nemen. De authenti-

IEEE 802.1X

3

Virtual Local Area Network. Het indelen van het netwerk in denkbeeldige zelfstandige LAN’s (VLAN’s) opent de mogelijkheid om te differentiëren in rechten.


catie wordt daarom in een aparte omgeving uitgevoerd, zodat het apparaat dat het hek bedient de authenticatievraag alleen maar behoeft door te sturen. Het heeft daarbij grote voordelen om de manier van authenticatie te laten aansluiten bij een bestaande authenticatiedienst, zoals Radius. Op deze wijze kan de vorm van authenticatie – bijvoorbeeld passwords of chipkaarten – veranderen zonder dat de apparaten die de toegangshekken bedienen hier iets van merken. De IEEE 802.1X-protocolsuite realiseert genoemde doelen en maakt het mogelijk om onafhankelijk van de feitelijke authenticatie het toegangshek te bedienen. De gerealiseerde implementaties maken daarbij gebruik van de bestaande en ook voor inbellen gebruikte Radius-authenticatieservers. Door het gebruik van de landelijke Radiusinfrastructuur ontstaat tevens de zo belangrijke mogelijkheid om gastgebruikers bij hun ‘thuisbasis’ te authenticeren. Hoe werkt de IEEE802.1X-standaard? Een gebruiker wil met een pc – of bijvoorbeeld een pda of ander apparaat – gebruik maken van het netwerk. Het toegangsapparaat – switch of draadloos toegangsstation – accepteert in eerste instantie uitsluitend het pakket waarmee toegang gevraagd wordt tot het netwerk. Als antwoord op een dergelijk verzoek vraagt het toegangsstation naar de identiteit van de gebruiker en de gegevens die nodig zijn om deze identiteit te controleren. Deze gegevens worden vervolgens doorgestuurd naar een authenticatie-server (de Radius-server), die bepaalt of de gebruiker inderdaad is wie hij zegt te zijn en welke rechten de betreffende gebruiker heeft. Op basis van deze gegevens wordt de gebruiker al dan niet toegelaten en in een bepaald VLAN 3 opgenomen. Aan dit VLAN zijn, over het algemeen elders in het netwerk, toegangsrechten gekoppeld. We zien dat op de beschreven wijze beide doelen bereikt worden. De gebruiker wordt vóór het betreden van het netwerk al tegengehouden als hij zich niet naar behoren kan identificeren of de juiste rechten niet heeft. Én de feitelijke identificatie en authenticatie staan los van het mechanisme van al dan niet verlenen van toegang. Uiteraard is de kwaliteit van het toegangshek zo goed als de kwaliteit van de authenticatie van de gebruiker. Wordt password-authenticatie gebruikt en gaan de gebruikers daar weinig zorgvuldig mee om, dan is de waarde van de gerealiseerde toegangsbeveiliging beperkt. Een draadloos netwerk heeft naar zijn aard een open karakter. Zodra iemand zich met een notebook in de buurt van een draadloos toegangsstation bevindt, kan hij het netwerk op. Aanvankelijk werden als toegangsbeveiliging alle netwerkkaartnummers van wie van het netwerk gebruik mochten maken, in het toegangsstation ingevoerd. De nadelen van deze methode zijn evident: veel beheerslast en geen schaalbaarheid. De verwachting is dat we een situatie krijgen waarin draadloze connectiviteit binnen een onderwijsgebouw of op een campus een min of meer publiekelijk karakter heeft, zij het dat de rechten die men heeft, afhankelijk zijn van de organisatie of het organisatieonderdeel waartoe men behoort. Op een campus waarop meerdere onderwijsorganisaties gevestigd zijn, kan de benadering als volgt zijn: studenten en medewerkers hebben toegang tot (een deel van) de servers binnen hun eigen organisatie; studenten en medewerkers die tot de SURFnet-doelgroep behoren, hebben toegang tot SURFnet. De gewenste differentiatie is te realiseren met de implementatie van de IEEE 802.1Xstandaard in de draadloze toegangsstations, waarbij gebruik gemaakt wordt van een

Beveiliging op het draadloze netwerk

53

54


Radius-server die is opgenomen in de landelijke Radius-infrastructuur. Hierdoor bestaat de mogelijkheid om authenticatievragen door te sturen naar andere organisaties. Ter voorkoming van ‘gewone’ inbraakpogingen wordt veel geïnvesteerd in het achteraf kunnen identificeren van de dader. Videocamera’s spelen daarbij een belangrijke rol. Het doel hiervan is tweeledig. Door het grotere risico om betrapt te worden hebben video-opnamen een preventieve werking. Daarnaast zijn de videoopnamen belangrijk bij het oplossen van het misdrijf. Voor ‘digitale criminaliteit’ heeft herleidbaarheid zo mogelijk een nog groter belang, al was het alleen maar om af te rekenen met het anonieme imago van internet. In toenemende mate zullen organisaties aangesproken worden op hun verantwoordelijkheid in deze. Als een criminele activiteit – of dit nu een inbraakpoging is of bijvoorbeeld een bedreiging – op een bepaald moment wordt uitgevoerd vanaf een IP-adres binnen het domein van een hogeschool of universiteit, dan zal de betreffende organisatie gevraagd worden wie op dat tijdstip dat adres heeft gebruikt De IEEE 802.1X-standaard legt de basis voor herleidbaarheid van IP-adressen naar personen. Doordat een gebruiker moet inloggen in het netwerk, wordt de relatie gelegd tussen gebruiker en werkstation. Aanvullende logging van de aan werkstations toegewezen IP-adressen maakt de herleidbaarheid compleet. Het behoeft geen betoog dat de bescherming van privacy een belangrijk aandachtspunt is bij het inrichten van een omgeving die herleidbaarheid mogelijk maakt. Hiervoor is wetgeving en daaraan zullen we ons, net als bij het opslaan van videobeelden van bewakingscamera’s, moeten houden. Herleidbaarheid heeft waarde voor zowel het internet – aan de toenemende verantwoordelijkheid van organisaties in deze werd reeds gerefereerd – als voor de organisatie. Stel dat elke inbraakpoging vanaf een werkplek binnen de instelling te herleiden is tot een student of medewerker, dat inbraakpogingen in voldoende mate worden herkend en dat het detecteren van inbraakpogingen op gepaste wijze een vervolg krijgt, dan is hiermee voor de interne beveiliging een sterke basis gelegd. Maar, zoals gezegd, de preventieve werking vereist wel een totaal van identificatie, logging, detectie en procedures.

Herleidbaarheid

Traditioneel werden netwerkpoorten opgenomen in VLAN’s op basis van de fysieke ruimte waarin de betreffende poort zich bevond. Op die manier ontstonden compartimenten van meer of minder vrij toegankelijke werkplekken. Een media-theek of studiezaal vormde een ander compartiment dan de verzameling kantoorwerkplekken. Door ook servers op dergelijke wijze te compartimenteren en vervolgens op basis van filtering client-compartimenten selectief toegang te geven tot server-compartimenten, ontstond een op fysieke locatie gebaseerde toegangsbeveiliging binnen het netwerk. Deze toegangsbeveiliging was complementair aan de op gebruikersidentiteit gebaseerde beveiliging binnen de server. Aan dit complementaire karakter ontleende de compartimentering zijn waarde. Nadelen van een poort-gebaseerde VLAN-indeling zijn de beheerslast en de beperkingen die de gebruiker – afhankelijk van de werkplek – ondervindt. Nu was dat laatste tot op zekere hoogte ook het doel. Toch zou het prettig zijn als toegangsbeperkingen alleen afhankelijk waren van de persoon. Met IEEE 802.1X is deze persoonsafhankelijkheid in feite gerealiseerd.

Beperking van toegang tot servers op netwerkniveau


Hierbij is echter een kanttekening op haar plaats. Als we het inloggen in het netwerk baseren op een combinatie van gebruikersnaam en wachtwoord, en dezelfde authenticerende gegevens gebruiken voor het inloggen op een applicatie, dan brengen we in feite twee deuren aan die met dezelfde sleutel geopend kunnen worden. Op zich is dat geen bezwaar, zolang we er absoluut zeker van kunnen zijn dat sleutels niet in verkeerde handen komen. Ofwel, zolang we uitgaan van voldoende harde authenticatie. Belangrijk bij compartimentering is het kennen en door toegangsfiltering beperken van de verkeersstromen tussen servers. Een bekend fenomeen binnen internet is immers het hoppen van de ene server naar de andere. Enerzijds kan een hacker op deze wijze binnenkomen op een slecht beveiligde maar ‘oninteressante’ server, om vandaar paden te zoeken naar andere, meer interessante servers. Anderzijds wordt het met elke extra ‘hop’ moeilijker het spoor naar de identiteit van de hacker terug te vinden. Door verkeersstromen tussen servers goed in kaart te brengen en niet meer verkeer toe te staan dan nodig is, worden de mogelijkheden tot hoppen beperkt. Door de gehele infrastructuur heen speelt software een rol in de beveiliging. En in software zitten fouten; niet alleen bij de eerste versie, maar altijd. Eveneens door de gehele infrastructuur heen wordt apparatuur geconfigureerd: door mensen, en mensen maken fouten. Niet alleen onervaren beheerders, maar iedereen. Nu kun je twee dingen doen: alle energie steken in het verkleinen van de kans op software- en configuratie-fouten. Of accepteren dat fouten leiden tot beveiligingslekken, en investeren in het detecteren van inbraakactiviteiten, zodat daar snel op gereageerd kan worden. Het ideaal is natuurlijk een goede balans tussen preventief en reactief. Hierbij past de kanttekening dat op veel plaatsen de reactieve beveiliging onderbelicht is gebleven. Aangenomen mag worden dat, mede door de toenemende complexiteit van de infrastructuur, het belang ervan zal toenemen. Voorzieningen die zich richten op het reactieve deel van de beveiliging, worden wel aangeduid als het intrusion detection system (IDS). Let wel: deze reactieve beveiliging ontleent haar waarde meer aan de processen en procedures waarin IDS-informatie gebruikt wordt, dan aan het IDS zelf.

Reactieve beveiliging in de vorm van intrusion detection

De fundering voor het bouwwerk van de beveiliging is de authenticatie. Rechten worden verleend op basis van iemands identiteit. Het eenduidig vaststellen van die identiteit is dus essentieel. Binnen de instellingen zijn in wederkerige afhankelijkheid een tweetal ontwikkelingen van belang. Invoering van harde authenticatie Hoewel binnen het hoger onderwijs al geruime tijd initiatieven worden ontplooid om op enigerlei wijze een chipkaart te gebruiken voor authenticatie van studenten en medewerkers, zien we met name de laatste tijd steeds meer ontwikkelingen in die richting. Het beschikbaar komen van web-gebaseerde informatiediensten – op enig moment zal de student via het web toegang krijgen tot inschrijf- en studievoortgangsgegevens – zal de druk verder opvoeren. Identity management Het gaat hierbij om een zodanige infrastructuur voor identity management dat alle systemen gebruik maken van dezelfde digitale identiteit. Het onder verantwoordelijkheid van SURFnet ontwikkelde product A-Select – een softwareomgeving waarin

Authenticatie

55

56


verschillende vormen van authenticatie kunnen worden samengebracht – speelt hierin een belangrijke rol. Het ideaal is dat voor alle diensten de authenticatie eenmalig per sessie wordt uitgevoerd en altijd op dezelfde set gegevens wordt gebaseerd. Vooralsnog echter wordt onderscheid gemaakt tussen de authenticatie voor toegang tot het netwerk en die voor toegang tot applicaties. De eerste is gebaseerd op Radius. Voor de tweede ‘laag’ van authenticatie gebruikt men vaak nog verschillende vormen en bestanden met authenticerende gegevens. A-select is ontwikkeld om op applicatieniveau de mogelijkheid tot (instellingsoverstijgende) single sign-on te creëren. Binnen A-select is een relatief eenvoudige migratie naar andere vormen van authenticatie mogelijk. Sterker nog: verschillende vormen van authenticatie kunnen naast elkaar gebruikt worden en er kan, afhankelijk van de applicatie, om een lichtere of zwaardere vorm van authenticatie worden gevraagd. Op enig moment zullen beide vormen van authenticatie geïntegreerd worden. Voor instellingsoverstijgende ontwikkelingen – die naar wordt aangenomen door de invoering van digitaal onderwijs in belang zullen toenemen – is met name de inpassing van de lokale authenticatie in een landelijke infrastructuur belangrijk. Zowel bij de netwerktoegang (op basis van Radius) als bij de applicatietoegang (op basis van ASelect) kunnen studenten en medewerkers binnen iedere aangesloten organisatie geauthenticeerd worden op basis van de authenticatiegegevens bij hun ‘thuisbasis’.

Beschikbaarheid Een belangrijk kenmerk van een infrastructurele voorziening is de beschikbaarheid. In de huidige tijd is het niet meer acceptabel als de normale ICT-voorzieningen gedurende langere tijd – één of meer dagen – niet beschikbaar zijn. Vanwege het toenemend gebruik van ICT – vooral in de vorm van elektronische leeromgevingen – en de toenemende verwevenheid van informatiesystemen – ook over instellingen heen – moet het beschikbaarheidsniveau steeds dichter bij 100% komen. Werd vroeger een beschikbaarheid van 99% als een heel mooie doelstelling gezien, de eisen gaan nu steeds meer in de richting van 99,9% en 99,99%. Redundantie speelt een belangrijke rol als het gaat om het toevoegen van een extra decimaal aan de beschikbaarheid. Op systeemniveau komen steeds geavanceerdere technieken beschikbaar die op een efficiënte wijze redundantie realiseren. Bij opslag kennen we de RAID-technologie, waarmee op basis van beperkte redundantie hoge beschikbaarheidsniveaus te behalen zijn. Vergelijkbare technieken doen hun intrede in de verwerkingscapaciteit. Serverfarms en grids zijn voorbeelden. Met redundantie op het niveau van deelsystemen worden de risico’s van falende hardware en van incidenten zoals kabelbreuk voldoende beperkt. Op het niveau daarboven – storingen die meerdere deelsystemen treffen, waarvoor redundantie van componenten geen voldoende oplossing biedt – hebben we de effecten van spanningsuitval ingeperkt met noodstroomvoorzieningen.Toch blijft er een kleine kans op calamiteiten, zoals brand, waardoor een volledig servercentrum uitvalt. In toenemende mate wordt ook op dit niveau naar redundantie gestreefd om de effecten van uitval te beperken. De bouwstenen voor deze vorm van redundantie zijn in voldoende mate aanwezig.


Ook de effecten van geografisch gerelateerde calamiteiten kunnen voldoende beperkt worden: door opslag- en verwerkingscapaciteit uit pools te betrekken en deze pools fysiek te verdelen over twee of meer centra, die zich door ruim gedimensioneerde glaskoppelingen als één gedragen waar het de ICT-voorzieningen betreft. Het moge duidelijk zijn dat ook beschikbaarheid bij uitstek een beleidscomponent is die op instellingsniveau invulling moet krijgen.

Infrastructuurvorming en de organisatie In deze paragraaf zullen we op drie niveaus de effecten bekijken die de infrastructuurvorming heeft op de organisatie: op het niveau van de gebruiker, het niveau van de instelling als geheel en het instellingsoverstijgende niveau. Op twee manieren zal de gebruiker de gevolgen van infrastructuurvorming ervaren: de kwaliteit neemt toe en de flexibiliteit neemt af. De toename in kwaliteit wordt – in de uitgekristalliseerde situatie – met name zichtbaar in een hogere beschikbaarheid. Daarnaast zal sprake zijn van een meer gestandaardiseerde functionaliteit. Zo zal de omgeving die de gebruiker beschikbaar krijgt, niet meer afhangen van de fysieke werkplek waarop hij inlogt. Of dit nu zijn eigen werkplek is, een andere werkplek binnen zijn eigen organisatie, een werkplek binnen een andere universiteit, thuis of waar dan ook. Ook zullen diensten zich meer uniform aan de gebruiker presenteren. Bijvoorbeeld door een identieke wijze van inloggen, bij voorkeur slechts eenmalig aan het begin van de sessie. De afnemende flexibiliteit zal voor veel gebruikers slechts een kwestie van gewenning zijn. De geboden functionaliteit is voor hen voldoende, al zal die misschien op details anders zijn dan men gewend was. Voor onderzoekers zullen speciale voorzieningen getroffen moeten worden om te voorkomen dat het keurslijf van de geboden omgeving hun werk in de weg staat. Eerder in dit hoofdstuk is op een mogelijk scenario reeds ingegaan. Op veel terreinen in de samenleving hebben voorzieningen een infrastructureel karakter; we zullen eraan wennen dat dit ook voor ICT-diensten geldt.

De gebruiker

De instelling

Infrastructurele vorming leidt of kan leiden tot herschikking van beheerstaken. Evenzo is de positionering van beheersverantwoordelijkheid mede bepalend voor het tot stand komen van een infrastructuur. De vraag waar welke verantwoordelijkheden voor ICT-beheer worden gelegd binnen de organisatie, is derhalve een relevante. Veelal is de positionering van beheerstaken historisch bepaald. Herschikking op momenten dat hiermee winst te behalen valt, is een bestuurlijke verantwoordelijkheid. Aanpassing van takenpakketten wordt echter niet altijd als vanzelfsprekend gezien. Het verkrijgen van draagvlak vraagt dan ook, naast veel overleg, een gerichte sturing. Globaal kan gesteld worden dat een infrastructurele voorziening min of meer onafhankelijk van de gebruiker kan worden aangeboden en beheerd. Voor nietinfrastructurele voorzieningen geldt het tegenovergestelde: het beheer dient in directe afstemming met de gebruiker te worden uitgevoerd. Niet alle ICT-voorzieningen bevinden zich echter in dezelfde fase van infrastructuur-

Taakverdeling tussen centrale en decentrale beheersafdeling

57

58


vorming. Er is dan ook geen eenduidig antwoord te geven op de vraag of een ICTbeheersafdeling – bij de huidige stand van de techniek – het beste centraal of decentraal geplaatst kan worden. Beide posities hebben voor- en nadelen en daardoor komen ook veel varianten voor. Een sterk centraal ingericht ICT-beheer heeft als belangrijkste voordeel de economy of scale. Daarnaast zijn sommige ICT-voorzieningen uit hun aard centraal. Zo is er in het algemeen één enkele internetaansluiting en moet een deel van de administratieve gegevens centraal geconsolideerd worden. Het nadeel van een centrale ICT-afdeling is de relatief grote afstand tot de gebruiker. Dit nadeel speelt sterker naarmate de gebruikersgroep minder homogeen is en veranderende wensen heeft. Bij een decentrale opstelling van het ICT-beheer zijn de korte communicatielijnen met de gebruiker een voordeel. Daar staat echter de beperkte schaalgrootte tegenover, en de daarmee samenhangende inefficiëntie en kwetsbaarheid. Het geschetste duale karakter leidt in grote organisaties tot een gelaagdheid van het ICT-beheer. Er bestaat een centrale afdeling die taken zoals het netwerkbeheer vervult, en er zijn decentrale ondersteuningseenheden voor eerstelijnsondersteuning, specifieke toepassingen en dergelijke. Ook binnen universiteiten is vrijwel altijd sprake van een gelaagdheid van het ICTbeheer, al is deze vaak gebaseerd op historisch gegroeide situaties. Het traditionele rekencentrum is meestal verantwoordelijk voor een aantal infrastructurele voorzieningen, zoals het netwerk, concernapplicaties, e-mail, proxy-server en toegangsbeveiliging. Op decentraal niveau zijn er facultaire beheersafdelingen waar de resterende taken ingevuld worden. Voor deze gelaagdheid wordt een prijs betaald: het personeel wordt minder efficiënt ingezet, er is meer afstemming nodig, en er kunnen door onduidelijkheden op het grensvlak competentiespanningen ontstaan. Het toenemende infrastructurele karakter van ICT-voorzieningen heeft een verschuiving in de richting van ‘centraal’ tot gevolg. Een serverfarm of SAN wint aan kosteneffectiviteit en beschikbaarheid als deze centraal is ingevuld. Anderzijds zal op decentraal niveau een behoefte aan ondersteuning blijven, althans voor een deel van de gebruikers. Men zou kunnen stellen dat alles waar de infrastructuur niet in voorziet, zich dicht bij de gebruiker afspeelt en daardoor een eerstelijnsondersteuning vereist. Deze beweging naar de uitersten – centraal op organisatieniveau en decentraal bij de gebruiker – maakt de facultaire ICT-dienst ogenschijnlijk overbodig. Tenzij de facultaire ICT-dienst het karakter krijgt van een ‘netwerk’ van specialistische expertise ter ondersteuning van de eindgebruiker en als aanvulling op de centraal aangeboden infrastructuur. Het aanbieden van de werkplekomgeving zal door de verwevenheid met specifieke applicaties en de eerstelijnsondersteuning – inclusief de logistieke component, zoals het uitleveren van pc’s – voorlopig onderdeel blijven van de decentrale, c.q. facultaire, dienstverlening. Met name geldt dit als gebruik gemaakt wordt van dikke clients.

Uitbesteding

De vorming van een infrastructuur van op zichzelf staande deelgebieden biedt in theorie de mogelijkheid om beheer per deelgebied uit te besteden c.q. functionaliteit in te kopen. Bij de omvang van de beheerseenheden binnen universiteiten en (grote) hogescholen is de winst hiervan vooralsnog beperkt. De WTR ziet op twee terreinen mogelijke ontwikkelingen die het karakter hebben van uitbesteding: interne uitbesteding, en inkopen van ASP’s.


Zoals eerder aangegeven zal het komende decennium een toenemend aantal technische voorzieningen een infrastructureel karakter krijgen en op organisatieniveau worden ingevuld. Dit betekent dat het takenpakket van de decentrale beheersafdelingen zich steeds meer gaat concentreren rond de directe ondersteuning van de gebruiker. Afhankelijk van de aard van de gebruiksomgeving kan deze eerstelijnsondersteuning zeer beperkt van omvang zijn. Anderzijds verwachten gebruikers wel een steeds grotere beschikbaarheid – bijvoorbeeld ook in de avonden en het weekend – van de eerstelijnsondersteuning. Het uitbesteden van de eerstelijnsfunctie aan een centrale dienst ligt dan in de rede. Hoewel het uitbesteden van het beheer van (een deel van) de applicatieservers niet direct voordelen heeft – tenzij het een platform betreft waar weinig gebruik van gemaakt wordt – kan het inkopen van applicatie-functionaliteit wél aantrekkelijk zijn. Application service providers (ASP’s) richten zich op deze markt. Hun aantrekkelijkheid schuilt in het uitbesteden van applicatiebeheer, een beheerscomponent die over het algemeen door de beperkte omvang weinig kosteneffectief wordt ingevuld. Het inkopen van ASP-diensten neemt in aantrekkelijkheid toe naarmate de infrastructuurvorming – op technisch, maar ook op gegevensniveau – voortgaat. Met de infrastructuurvorming wordt immers de interactie met andere applicaties en/of gegevensbestanden meer gestandaardiseerd, waardoor componenten autonomer kunnen worden ingevuld. Met name binnen de elektronische leeromgeving is de geschetste ontwikkeling realistisch.

Het hoger onderwijs

Op meerdere plaatsen hebben we reeds gerefereerd aan de relatie tussen infrastructuurvorming en schaalgrootte. Soms als voorwaarde, soms als kosteneffectief voordeel. Het ligt in de rede dat voor een aantal infrastructurele voorzieningen een vergelijkbare relatie bestaat op het landelijke niveau van het hoger onderwijs. In het algemeen kan gesteld worden dat waar functionaliteit een instellingoverstijgend karakter heeft, de dienst als landelijke infrastructuur moet worden ingevuld. Hierbij moet ‘landelijke infrastructuur’ niet gelezen worden als ‘centraal’. Een landelijke infrastructuur heeft meer het karakter van een integratie van instellingsinfrastructuren. Voorwaarde voor deze integratie is het gebruik van gezamenlijke standaarden. In sommige gevallen is daarnaast behoefte aan een centrale brokerfunctie, vergelijkbaar met de centrale proxy-server in de Radius-infrastructuur. Bij het tot stand brengen van de vereiste standaardisatie en het waar nodig realiseren van centrale diensten, spelen SURF en, in het geval van de technische infrastructuur, SURFnet een belangrijke rol. In principe zijn er ook schaalvoordelen te behalen met gezamenlijke voorzieningen. In veel gevallen echter weegt het kostenvoordeel niet op tegen de psychologische weerstand. Toch zien we incidenteel succesvolle voorbeelden. De landelijke videoserver die door SURFnet is ontwikkeld, is een dergelijk voorbeeld. Het is zeer wel denkbaar – we zien dat ook op andere terreinen – dat naarmate de technologie meer uitgekristalliseerd raakt, de tendens sterker wordt om diensten in te kopen. Hoe en door wie de ontstane vraag wordt ingevuld, is nog moeilijk te voorspellen. Voor een deel zal dit ‘de markt’ zijn. Voor andere delen is bij uitstek een rol weggelegd voor SURF, SURFnet en SURFdiensten.

59

60


Stand van zaken binnen het Nederlandse hoger onderwijs In deze paragraaf zal aan de hand van enquêteresultaten een globaal beeld geschetst worden van de stand van zaken binnen het Nederlandse hoger onderwijs ten aanzien van verschillende aspecten van de infrastructuurvorming. De weergegeven diagrammen hebben slechts een indicatieve waarde. De respondenten kunnen zowel een (grote) hogeschool als een onderwijseenheid of dienst binnen een instelling vertegenwoordigen. Daarnaast betreffen de respondenten in de categorie ‘Weet niet’ in een aantal gevallen eenheden die geen beheersverantwoordelijkheid hebben op het genoemde terrein (bijvoorbeeld omdat de voorziening op centraal niveau wordt aangeboden).

Het vaste datanetwerk binnen de instelling Het vaste netwerk bestaat in toenemende mate uit geswitcht ethernet. Waar nog shared ethernet wordt gebruikt, is migratie veelal voorzien of is er sprake van een aflopende huisvestingssituatie.

Figuur 15

Ja 59%

Netwerk volledig geswitcht

Nee 14% Weet niet 27%

IP-telefonie IP-telefonie lijkt de pilotfase voorbij: ze staat aan het begin van de brede invoering.

Figuur 16

Ja 9%

IP-telefonie geswitcht


Draadloze toegang De enquête geeft noch in de dekkingsgraad van de aanwezige draadloze netwerktoegang inzicht, noch in de vraag of de faciliteit een open dan wel een meer gesloten karakter heeft. Desalniettemin is voor draadloze toegang de fase van oriënterende pilots duidelijk voorbij. Anderzijds is draadloze toegang nog geen breed beschikbare commodity binnen hoger-onderwijsorganisaties.


Figuur 17

Ja 38%

Wireless Access


Dataopslag SAN, het gebruik van een gezamenlijke pool van data-opslagcapaciteit door meerdere servers, heeft binnen de infrastructuur een duidelijk positie gekregen.

Figuur 18

Ja 24%

Storage Area Network


Beveiliging Passieve beveiliging op basis van een firewall in enigerlei vorm wordt vrij algemeen toegepast. Actieve beveiliging in de vorm van een analyse van het (ongebruikelijke) netwerkverkeer – al dan niet ondersteund door een intrusion detection system – vindt in een groot aantal situaties niet (structureel) plaats.

Figuur 19 Netwerk passief beveiliging


Figuur 20 Netwerk actieve beveiliging


61

62


Beschikbaarheid Backup-procedures worden, zoals te verwachten viel, vrij algemeen toegepast. Voorzieningen om bij meer of minder omvangrijke calamiteiten de continuïteit te kunnen garanderen, krijgen duidelijk aandacht. Toch is het opvallend dat een substantieel deel van de instellingen nog afhankelijk is van één enkele serverruimte en desondanks geen voorzieningen heeft getroffen voor uitwijkmogelijkheden in geval van calamiteiten.

Figuur 21

Figuur 22

Backup-procedures

Redandatie van servers

Ja 55%

Ja 47%

Nee 23%

Nee 40%

Weet niet 22%

Weet niet 13%

Figuur 23

Figuur 24

Gescheiden server-

Uitwijkcentrum

ruimtes

Ja 91%

Ja 10%

Nee 1%

Nee 66%

Weet niet 8%

Weet niet 24%

Figuur 25 Calamiteitenplan



ASP-dienstverlening Het aanbieden of gebruiken van applicatie-diensten – bij onderwijstoepassingen veelal aangeduid als ESP, daarbuiten als ASP – is weliswaar niet algemeen binnen de ICT-infrastructuur, maar heeft duidelijk een meer dan incidenteel karakter.

Figuur 26

Figuur 27

Maakt gebruik van ASP

Verleent ASP

Ja 18%

Ja 18%

Nee 67%

Nee 71%

Weet niet 15%

Weet niet 11%

Figuur 28

Figuur 29

Maakt gebruik van ESP

Verleent ESP

Ja 37%

Ja 26%

Nee 52%

Nee 62%

Weet niet 11%

Weet niet 12%

Referenties De volgende URL’s geven toegang tot aanvullende informatie over de besproken onderwerpen. A-select:

http://www.surfnet.nl/innovatie/a-select/

IEEE 802.1X: http://www.surfnet.nl/publicaties/innovatieflyers/8021x.pdf

63

64


2 . 2 Trends in draadloze en mobiele communicatie Ignas Niemegeers Inleiding Dit hoofdstuk gaat in op de state of the art: trends en ontwikkelingen in draadloze en mobiele communicatie. Deze ontwikkelingen ontstijgen de beide werelden van telecommunicatie en klassieke internet-datacommunicatie. Ze zijn een uiting van het fenomeen ubiquitous computing and communication. Praktisch elk artefact kan uitgerust worden met processingen communicatiecapaciteit en dat tegen zeer lage kosten (een paar euro per chip). Dit is het directe gevolg van de wet van Moore, die nog steeds geldt in de halfgeleiderindustrie, en van de ontwikkelingen in de radiocommunicatietechniek, zoals Bluetooth. We zullen de voornaamste ontwikkelingen introduceren en de betekenis ervan duidelijk maken. We doen daarbij geen toekomstvoorspellingen in termen van wanneer een technologie in de markt zal doorbreken. We beginnen met een schets van de toekomstige communicatiewereld, die opgedeeld kan worden in core-netwerken, access-netwerken, perifere netwerken of randnetwerken, en ad-hocnetwerken. Vervolgens focusseren we op de draadloze en mobiele technologieën die een toenemende rol zullen vervullen in de access-, de perifere en de ad-hocnetwerken. Een belangrijk element daarbij is de integratie van access-technologieën in zogenaamde 4G-netwerken. Vervolgens bekijken we beveiligings- en authenticatie-aspecten. Ten slotte geven we enkele conclusies en indicaties over de langere-termijnontwikkelingen die nodig zijn om draadloze en mobiele communicatie in staat te stellen aan de vraag van gebruikers en nieuwe applicaties te voldoen.

De toekomstige communicatiewereld De communicatie-infrastructuren zoals we die nu kennen (bijvoorbeeld internet, de mobiele en draadloze cellulaire netwerken, de LANs en Wireless LANs) evolueren en convergeren geleidelijk naar een allesomvattende, geïntegreerde infrastructuur. Die infrastructuur kent drie niveaus: het core-netwerkniveau, het access-netwerkniveau en de periferie, gevormd door eindsystemen (hosts) of eindnetwerken. Daarnaast ontstaat een nieuwe klasse van netwerken die onafhankelijk van de infrastructuur opereren. Ze maken gebruik van de aanwezige infrastructuurnetwerken, daar waar de kans zich voordoet en waar de applicaties erom vragen. Dit beeld is weergegeven in figuur 30. We bespreken nu elk van deze onderdelen.


Figuur 30 Een beeld van de toekomstige communicatiewereld

Core-netwerken

De core-netwerken evolueren naar een volledig optische architectuur met Tbit/scapaciteit en switches die eveneens in het optische domein werken. Deze netwerken zijn gericht op massatransport van geaggregeerde verkeersstromen over grote afstand. Op dit moment is er sterk geïnvesteerd – en voor de korte termijn zelfs overgeïnvesteerd – in de benodigde glasvezelinfrastructuur. Het lijkt erop dat er op dit ogenblik overcapaciteit is. Deze capaciteit kan nauwelijks benut worden, omdat de applicaties voor toegangsnetwerken onvoldoende ontwikkeld zijn. Deze bottleneck zal geleidelijk verdwijnen (bijvoorbeeld door de groei van DSL en fiber to the home). Aziatische landen, en in het bijzonder Zuid-Korea, gelden hier als koplopers. Wanneer end-to-end hoge bandbreedte beschikbaar is, spelen applicaties hierop in. De klassieke voorbeelden zijn peer-to-peer toepassingen zoals Napster en Kazaa, en Skype (peer-to-peer IP-telefonie), die leiden tot een nieuwe generatie van gebruikers, onder wie studenten, die gewend zijn dat alles ‘van het net gehaald wordt’. Ook echte telepresence-toepassingen zullen hierop inspelen, bijvoorbeeld life size video conferencing met een TFT-scherm per deelnemer. De investeringen in (single-mode) glasvezel kunnen meer en meer capaciteit opleveren door de inzet van Dense WDM (DWDM)-transmissietechnieken en all-optical switching. Hiermee kan ook het quality of service-probleem in het core-netwerk opgelost worden. De vereiste investeringen zijn weliswaar kostbaar, maar slaan op beperkte aantallen core-routers en switches die werken op een hoog verkeersaggregatieniveau. De overgang naar IPv6 als het dominante netwerkprotocol zal geleidelijk gebeuren. Maar de verwachting is dat het IPv4-protocol nog zeer lang (tientallen jaren) parallel zal blijven bestaan.

Access-netwerken

De tweede schil bestaat uit de access-netwerken. Hier vinden we een grote en toenemende variëteit aan technologieën, zowel vaste netwerken als draadloze netwerken, met of zonder ondersteuning van de mobiliteit van de eindgebruiker. Actuele voorbeelden zijn: ISDN, DSL, kabel, fiber to the home, cellulaire systemen zoals GSM, GPRS en UMTS en Wireless LAN hotspots. De bandbreedte en kwaliteit van deze netwerken is zeer verschillend. De verwachting is dat de variëteit aan access-netwerken en -operators alleen maar zal toenemen. Dit

65

66


levert problemen op voor mobiele gebruikers: zij wensen connectiviteit terwijl ze zich verplaatsen (bijvoorbeeld in de trein). Problemen zijn er ook voor nomadische gebruikers die toegang willen tot internet of intranet ongeacht waar ze zich bevinden, maar niet tijdens de verplaatsing zelf. Het levert tegelijkertijd ook keuzemogelijkheden op. Dat heeft geleid tot het adagium van sommige telecombedrijven ‘Always best connected’. De voornaamste uitdaging is het creëren van een uniforme netwerktoegang. Die moet de verschillen in onderliggende accesstechnologie en administratieve domeinen zoveel mogelijk verbergen voor de toepassingen en de gebruikers. De twee belangrijkste onderliggende technische problemen die opgelost moeten worden zijn: 1 de vereiste van multi-access-interoperabiliteit; dat wil zeggen dat de systeemsoftware van de gebruiker in staat moet zijn om netwerkinterfaces te gebruiken die sterk verschillen qua karakteristieken, en om keuzes te maken; 2 de behoefte aan intra- en inter-netwerk-handovers, om toe te laten dat een eindgebruiker met zo weinig mogelijk storende effecten (op de applicaties) kan overschakelen van de ene netwerktechnologie op de andere. Voorbeelden van inter-netwerk-handovers zijn de overgang van WLAN naar UMTS bij dezelfde operator, en van het ene administratieve domein naar het andere; bijvoorbeeld van een WLAN-hotspot- naar een cellulaire operator. De uniforme netwerktoegang moet qua architectuur ook rekening houden met het incorporeren van nieuwe access-netwerken zoals terrestrial broadcast-systemen (nu gebruikt voor Digital Audio Broadcasting en Digital Video Broadcast). Op dit gebied vinden momenteel de meest innovatieve ontwikkelingen plaats. Het gaat om ontwikkelingen die niet gedreven worden door de klassieke telecommunicatiesector (zoals operators en fabrikanten van telecommunicatieapparatuur), maar door een grote variëteit aan industriële sectoren. Het betreft onder meer de consumentenelektronica, de witgoedfabrikanten, de gaming-industrie, de medische technologie en de sporttechnologie, de automobielsector en de domotica. Deze ontwikkelingen vallen onder termen als ubiquitous computing and communication en pervasive computing.1 Ze ontwikkelen zich ook volgens andere businessmodellen dan die waarop de telecommunicatiesector en internet tot nu toe gebaseerd zijn. De premisse is dat het toevoegen van communicatie- en processing-hardware en -software aan een apparaat een dalende kostencurve kent. De systemen die via allerlei netwerken aan internet gekoppeld worden, zijn niet langer – in internetterminologie uitgedrukt – statische hosts, maar mobile hosts, mobile domains en ad-hocnetwerken. Ze kenmerken zich door: – zeer grote aantallen communicerende apparaten – veelal een ad-hockarakter

De periferie en ad-hocnetwerken

1

Ducatel, K. et al., Scenarios for Ambient Intelligence in 2010, IST Advisory Group (ISTAG), European Commission, Brussels, www.cordis.lu/ist/istag.htm, 2001

2

IETF MANET Working Group, http://www.ietf.org/html.charters/manet-charter.html

3

Niemegeers, I.G. en Heemstra de Groot, S.M.,‘From Personal Area Networks to Personal Networks: A User Oriented Approach’, in: Personal Wireless Communications, Kluwer Journal, mei 2002


– hoofdzakelijk draadloze communicatie – een grote dynamiek wat betreft de samenstelling en topologie – zeer heterogene participerende apparaten, bijvoorbeeld als het gaat om processingen communicatiecapaciteit, energievoorraad en geheugencapaciteit – de behoefte aan volautomatische processen voor het ontdekken van de omgeving en het configureren en adapteren aan wijzigende omstandigheden. Dit vormt een nieuw en uitdagend onderzoeksgebied, met impact op veel maatschappelijke en industriële sectoren. We gaan nu iets verder in op ad-hocnetwerken.

Ad-hocnetwerken

Recent bestaat er in de onderzoekswereld een sterke belangstelling voor mobiele ad-hocnetwerken, MANETs (mobile ad-hoc networks) genoemd. Ook de IETF heeft groeiende aandacht hiervoor.2 De oorsprong van ad-hocnetwerken is voornamelijk militair. Het leger had behoefte om robuuste, autonome ad-hocnetwerken tot stand te brengen zonder dat er enige infrastructuur beschikbaar is. Inmiddels is men het nut gaan inzien van ad-hocnetwerken voor civiele toepassingen. Deze netwerken worden gebruikt voor nieuwe applicaties die veelal een embedded karakter hebben (de term embedded internet wordt hiervoor soms gebruikt), vaak op de persoon gericht. Willekeurige voorbeelden zijn: netwerken van mensen die in vergadering bijeen zijn, Personal Area Networks (PANs) opgebouwd uit persoonlijke apparaten, netwerken van draadloze sensoren, intelligente gebouwen, gepersonaliseerde en contextafhankelijke interfaces en diensten, bewaking van de gezondheid, netwerken van voertuigen in elkaars nabijheid om verkeersongelukken te vermijden, en netwerken in gebieden waar door calamiteiten de infrastructuur ontbreekt. Een nieuw idee is het gebruik van ad-hocnetwerken van apparaten die hun communicatiecapaciteit ter beschikking stellen aan derden. Ze vormen zo alternatieve netwerken die de concurrentie aangaan met infrastructuren. Dit is vergelijkbaar met het idee van particuliere WLAN-netwerken die, aan elkaar gekoppeld, een alternatieve internettoegang vormen. Of dit concept zinvol is, is nog niet duidelijk. Ad-hocnetwerken zijn autonome netwerken die geen gebruik maken van infrastructuur zoals base-stations, access-points of vaste distributienetwerken. Knooppunten in MANETs hebben een dubbele rol: die van host (eindgebruikerterminal) en die van router. Knooppunten zijn via draadloze links in een dynamisch veranderende topologie met elkaar verbonden. Ze relayeren elkaars berichten om die bij de bestemming af te leveren. Knooppunten zijn over het algemeen draagbare apparaten op batterijen. Energieconsumptie speelt daarom een belangrijke rol bij het ontwerpen en implementeren van protocollen. Belangrijke problemen bij deze netwerken zijn de automatische configuratie en herconfiguratie zonder tussenkomst van de gebruikers en de beveiliging en authenticatie van de deelnemers aan een ad-hocnetwerk. Er zijn eveneens netwerkconcepten in ontwikkeling waarbij ad-hocnetwerken niet stand-alone opereren. Ze maken gebruik van infrastructuur daar waar die beschikbaar is om bepaalde diensten te gebruiken. Een voorbeeld hiervan zijn zogeheten Personal Networks3, die het concept van Personal Area Networks uitbreiden met diensten en apparaten op afstand, via een infrastructuur (figuur 31).

67

68


Figuur 31 Personal Network: ad hoc en infrastructuur gecombineerd

Ad-hocnetwerken zijn volop in ontwikkeling. De eerste grootschalige toepassingen kunnen we verwachten in de sfeer van consumentenproducten, de gezondheidssector en netwerken in huis. Allerlei apparaten, zoals camera’s, recorders, laptops en beamers, vinden elkaar automatisch en vormen een draadloos ad-hocnetwerk.

Trends in mobiele en draadloze netwerken Draadloze netwerken zijn te verdelen in vier categorieën: 1 Wide area-netwerken, in het bijzonder de cellulaire netwerken zoals GSM, GPRS en UMTS 2 Wireless LANs (IEEE 802.11), die een bereik hebben in de orde van honderd meter, maar in de nabije toekomst aan elkaar geknoopt worden tot hotspot-infrastructuren die campusachtige omgevingen bestrijken 3 Korte-afstand-radionetwerken (IEEE 802.15, waarvan Bluetooth de huidige exponent is) die een bereik hebben in de orde van tien meter 4 Broadcast-netwerken, waarbij de snel opkomende terrestrial broadcast-netwerken een belangrijke rol kunnen spelen in het voorzien van hoge-bandbreedte-downlinks ter aanvulling van cellulaire netwerken. Die terrestrial broadcast-netwerken worden onder meer gebruikt voor digital-audio- en digital-video-broadcast (DAB en DVB). Daarnaast zijn er nog andere draadloze netwerktypes die voor ons van minder belang zijn: de satelliet-broadcastnetwerken, in-house cordless-systemen zoals DECT, en de fixed access draadloze netwerken (IEEE 802.16). We analyseren nu kort de aard en betekenis van de ontwikkelingen in de vier genoemde categorieën.

4

IEEE 802.20, Mobile Broadband Wireless Access (MBWA), http://grouper.ieee.org/groups/802/20/

5

IEEE P802.11, The Working Group for Wireless LANs, http://grouper.ieee.org/groups/802/11/


Momenteel is de verspreiding van GPRS-netwerken vergevorderd. GPRS is een zogenaamd 2.5G-netwerk. Het gebruikt de infrastructuur en -frequenties van GSM (een 2G-netwerk) en voegt daar packet switching data transport-capaciteit aan toe. Hoewel de techniek voor 3G-systemen, in het bijzonder UMTS, in principe klaar is en de licenties voor de frequenties toegekend zijn, kent 3G een langzame start. Het tempo wordt bepaald door een complex van (bedrijfs)economische factoren. De verwachting is wel dat UMTS de komende vijf jaar tot ontwikkeling komt. China en Korea nemen wereldwijd de leiding. De groeiende vraag naar datatransmissiecapaciteit zal de grenzen van het GPRS-netwerken snel overschrijden. Bovendien is er de behoefte om overal meer capaciteit ter beschikking te hebben dan GPRS biedt, bijvoorbeeld voor de meest elementaire office-functies. UMTS biedt daar echter ook slechts beperkte capaciteit, een theoretisch maximum van 384 kb/s, in de wide area. In de praktijk kunnen we beter denken aan ISDN-snelheden. De voornaamste ontwikkelingen op het gebied van cellulaire netwerken zijn: verbeteringen van de radiotechniek waardoor de capaciteit per abonnee en per cel opgevoerd kan worden voorzieningen voor asymmetrisch verkeer lokalisatietechnieken ter ondersteuning van plaatsafhankelijke diensten en hulp in noodsituaties integratie met WLAN-hotspots (die we in de tekst over 4G-netwerken aan de orde zullen stellen). Een recent gestarte ontwikkeling is gericht op grote aantallen zeer mobiele gebruikers (in treinen en auto’s met snelheden tot 250 km/u) en hoge bandbreedtes: tot 1 Mb/s per gebruiker. Ze vormt een aanvulling op 3G-netwerken zoals UMTS. Er wordt gebruik gemaakt van frequentielicenties in het gebied beneden de 3.5 Ghz. Het werk gebeurt in het kader van IEEE 802.20.4

Cellulaire systemen

– – – –

Wireless LAN wordt meestal geassocieerd met de naam WiFi en de IEEE 802.11standaarden en is bezig aan een snelle opmars. We beperken ons tot de ontwikkelingen die in het kader van IEEE 802.115 plaatsvinden. We verwachten namelijk niet dat de ETSI Hiperlan2-standaard binnen afzienbare tijd – of ooit – een rol van betekenis zal spelen. Er zijn twee ontwikkelingen: enerzijds de penetratie van de consumentenmarkt (veelal gekoppeld aan internettoegang via breedband-access-netwerken zoals ADSL), en anderzijds het ontstaan van hotspots: publiektoegankelijke infrastructuren van aan elkaar gekoppelde WLANs Basic Service Sets (BSS) en Extended Service Sets (ESS). Deze trends zullen zich doorzetten. Op korte termijn wordt intussen op twee fronten de WLAN-technologie verder ontwikkeld. 1 Het voorzien van – op prioriteiten gebaseerde – Quality of Service om audio- en videotoepassingen beter te ondersteunen. Denk bijvoorbeeld aan kwalitatief goede en betrouwbare draadloze IP-telefonie en videoconferenties. Dit is het onderwerp van IEEE 802.11e, waar prioriteitsmechanismen aan het MAC-protocol worden toegevoegd. 2 Het verbeteren van de beveiliging en authenticatie. Dit is het onderwerp van IEEE 802.11i, waarbij een verbeterd MAC-protocol ontwikkeld wordt. 3 Het verbeteren van de interoperabiliteit van multivendor-access points (APs), waardoor het mogelijk moet worden verschillende WLAN-systemen aan elkaar te

Wireless LAN

69

70


knopen. Zo ontstaat een WLAN-netwerk met grotere geografische dekking waarbinnen handovers ondersteund worden en roaming mogelijk wordt. Hiervoor wordt in IEEE 802.11f op basis van het Inter Access Point Protocol (IAPP) de nodige informatieuitwisseling tussen APs gedefinieerd. Het IAPP is nu grotendeels een lege huls. 4 De integratie van WLANs als hotspots in cellulaire systemen. We bespreken deze ontwikkeling in de paragraaf ‘Integratie in 4G-netwerken’. Dit alles zorgt ervoor dat op korte termijn kwalitatief betere en veiliger WLAN-technologie beschikbaar komt. Die opent de weg naar nieuwe, kritische toepassingen zoals videoconferencing. De weg wordt ook geopend naar een nieuwe rol voor WLAN-technologie als publieke infrastructuur, al dan niet geïntegreerd met cellulaire netwerken zoals GPRS en UMTS. Hoewel ad-hocnetwerken in de onderzoekswereld zeer veel aandacht krijgen, is de ondersteuning door WLAN-leveranciers beperkt. In ad hoc mode (soms ook peer-topeer mode genoemd) communiceren de draadloze hosts zonder dat er een WLAN access point aanwezig is. Ze vormen dan een zogeheten independent basic service set (IBSS). De vraag naar ad-hoccommunicatie zal sterk toenemen naarmate het gebruik stijgt van notebook-computers en PDA’s als standaardgebruiksinstrument. Een punt van zorg blijft de mogelijke interferentie in de gebruikte ISM-frequentieband. Naarmate het gebruik van shortrange-radiotechnologie toeneemt, wordt dit een dringend aandachtspunt. Ten slotte wijzen we erop dat de WLANs die op IEEE 802.11-standaarden gebaseerd zijn, niet bedoeld zijn om mobiliteit te ondersteunen. Gebruikers zullen in de toekomst wel roaming kunnen doen van WLAN-cel tot -cel, maar dit blijft beperkt tot wandelsnelheid. Hier zijn cellulaire netwerken zoals UMTS en GPRS duidelijk complementair. De technologie van radionetwerken voor de korte afstand, dat wil zeggen over afstanden van zo’n tien meter, ontwikkelt zich zeer sterk. De exponent hiervan is Bluetooth.6 Deze technologieën worden gekenmerkt door het gebruik van licentievrij frequentiespectrum, lage zendvermogens en zeer lage kostprijzen voor de chipsets (doelstelling: enkele euro’s). Deze technologie moet met zeer weinig extra kosten communicatiemogelijkheden bieden aan alle denkbare apparaten. Hiermee wordt een van de voorwaarden vervuld om te komen tot ubiquitous computing, ambient intelligence en grootschalige personal networking. De ontwikkeling is gestart met infrarood IrDa en HomeRF, maar met Bluetooth komt ze tot bloei. Bluetooth was oorspronkelijk bedoeld als draadloze vervanging van kabels voor informatieoverdracht tussen allerlei apparaten, maar ontwikkelt zich tot een netwerktechnologie. Op dit ogenblik zijn de mogelijkheden beperkt tot piconets van maximaal acht actieve Bluetooth-apparaten. Er wordt gewerkt aan protocollen voor het vormen van scatternets, die opgebouwd zijn uit aan elkaar geknoopte piconets (zie figuur 32). Hiermee zullen ad-hocnetwerken van personal devices gevormd kunnen worden.

Draadloze netwerken voor de korte afstand

6

Bluetooth, The Official Bluetooth® Wireless Info Site, http://www.bluetooth.com/

7

IEEE 802.15, Working Group for Wireless Personal Area Networks, http://grouper.ieee.org/groups/802/15/

8

ZigBee, The Official Website of the ZigBee Alliance, http://www.zigbee.org/


Bluetooth gebruikt een zeer robuuste Frequency Hopping Spread Spectrum-modulatietechniek (FHSS). De maximale datatransmissiesnelheid is 720 Kb/s. Een nadeel van Bluetooth bij het spontaan creëren van ad-hocnetwerken is de relatief lange tijdsduur (circa drie seconden) die nodig is om nieuwe apparaten in het netwerk op te nemen of om apparaten wakker te maken die om batterijen te sparen in slaaptoestand zijn. De korte-afstand-ontwikkelingen gebeuren in het kader van IEEE 802.15.7 Daarbij wordt naast Bluetooth (IEEE 802.15.1) in twee richtingen gewerkt: 1 de ontwikkeling van een extreem goedkope technologie met lage transmissiesnelheid om bijvoorbeeld grootschalige draadloze sensornetwerken mogelijk te maken (IEEE 802.15.4) 2 de ontwikkeling van eveneens goedkope technologie met hoge datatransmissiecapaciteit om multimediatoepassingen te ondersteunen. Denk bijvoorbeeld aan digitale video- en fotocamera’s die draadloos hun informatie naar een opslagmedium in een thuisnetwerk sturen (IEEE 802.15.3). Figuur 32 Bluetooth Scatternets

Een kandidaat voor de lage datasnelheid is de technologie die binnen het ZigBeeconsortium8 is ontwikkeld. Deze gebruikt de Direct Sequence Spread Spectrum-techniek (DSSS), die eveneens in IEEE 802.11b aangewend wordt. De transmissiesnelheid bedraagt maximaal 128 Kb/s. ZigBee is beter geschikt dan Bluetooth voor netwerken met een dynamisch veranderende samenstelling. Zo is de benodigde tijd om een apparaat automatisch in een netwerk in te koppelen zo’n 30 ms. De overgang van de energiezuinige slaaptoestand naar actief bedraagt slechts 15 ms. Voor de tweede ontwikkeling is inmiddels ook een keuze gemaakt: 802.15.3a heeft een techniek geselecteerd die op OFDM is gebaseerd. Over afstanden van ten minste tien meter worden transmissiesnelheden gehaald van 110 Mb/s. De techniek belooft bovendien plaatsbepaling mogelijk te maken met een nauwkeurigheid van de orde van enkele centimeters. Dit alles gebeurt met een zeer lage energieconsumptie: 100 mW voor ontvangen en 200 mW voor zenden. Hiermee is de ontwikkeling van draadloze technologie voor de korte afstand geenszins aan het einde. De bedoeling is om uiteindelijk de capaciteit van de huidige computerinterfaces zoals USB 2.0 (480 Mb/s) en FireWire 400 (tot 400 Mb/s) te evenaren. Hiervoor wordt onderzoek verricht aan onder meer Pulse Radio Ultra

71

72


Wideband-technologie. Deze snelheden zijn nodig om de huidige multimediaontwikkelingen te ondersteunen. Het gaat dan bijvoorbeeld om het snel overbrengen van hoge-resolutiebeelden en video-streams tussen camera’s en andere apparatuur voor opslag, verwerking en communicatie.

Broadcast-netwerken

Digitale broadcast-netwerken maken gebruik van het huidige (analoge) radio- en televisiezenderpark. Ze zijn een optie om draadloze wide-area-netwerken te creëren, die voldoende asymmetrische bandbreedte kunnen bieden. Dit geldt ook voor zeer mobiele gebruikers, bijvoorbeeld in treinen en auto’s. Deze netwerken worden aangepast om digitale audio- en video-broadcast (DAB en DVB) uit te zenden. Een alternatief is het gebruik van satellietkanalen. Deze netwerken voorzien alleen in zogeheten downstream broadcast-capaciteit, dat wil zeggen van een server in het netwerk naar de eindgebruiker toe. Ze moeten echter wel geïntegreerd worden in een cellulair netwerk zoals UMTS of GPRS. Het cellulaire netwerk voorziet dan in de uplink-capaciteit. De integratie is onderwerp van de discussie rondom 4G-netwerken. De capaciteit van een downlink (broadcast-kanaal) bedraagt netto tussen de 1.2 en 1.536 Mb/s, dit in contrast met de wide area-specificaties van UMTS, die 384 Kb/s maximaal (dus geen netto) beloven. Het zal duidelijk zijn dat de diverse radiotechnologieën en draadloze netwerken die op dit moment in gebruik zijn, en de nieuwe die ontwikkeld worden, geoptimaliseerd zijn voor verschillende scenario’s en applicaties. Hierdoor ontstaan grotendeels complementaire netwerken. Alle besproken technologieën en de daarop gebaseerde draadloze netwerken worden verder ontwikkeld. We verwachten niet dat die ontwikkeling gaat in de richting van een enkele technologie die voor alle situaties en toepassingen geschikt is. Wat zich wel duidelijk aftekent, is de integratie van de diverse draadloze netwerken in een infrastructuur die de gebruiker als een geheel ervaart. Dan gaat het om een geheel van diensten, authenticatie en beveiliging. Dit is wat over het algemeen verstaan wordt onder de term 4G (4de Generatie) draadloze netwerken. Dit wordt geïllustreerd in figuur 33. Hierin is ook de evolutie aangegeven naar 5G. Waar 4G beschouwd kan worden als integratie van bestaande en zogeheten emerging technologieën, zou 5G op andere technologieën en concepten gebaseerd kunnen zijn. Maar dit is speculatief.

Integratie in 4Gnetwerken

De integratie kent een aantal aspecten die op dit moment onderwerp zijn van een groot aantal industrieel getinte onderzoeksprojecten over de gehele wereld. Die projecten zullen in de komende vijf jaar tot producten en diensten leiden. Een Nederlands voorbeeld is het Beyond 3G-project, dat technologie ontwikkelt voor het naadloos integreren van UMTS- en WLAN-hotspots.9 Het uitgangspunt is dat terminals beschikken over meerdere radio-interfaces. Dit is een reële aanname: verschillende combinaties van GPRS/UMTS, WLAN en Bluetooth in PDAs en smart phones zijn al op de markt. We analyseren kort de voornaamste technische aspecten waarvoor geschikte oplossingen gezocht worden.

9

Beyond 3G Project, B3G Project Homepage, http://www.tno.nl/instit/fel/beyond3g/


Figuur 33 Evolutie van draadloze netwerken

Integratie van verschillende draadloze netwerken kan nu in principe al door gebruik te maken van Mobile IP. Mobile IP is echter niet voor draadloze systemen ontwikkeld. Met Mobile IP overleven TCP-connecties het overschakelen van de ene netwerkaansluiting naar de andere. Dit werkt voor de meeste oplossingen die niet real time zijn, maar het werkt niet voor toepassingen die kwaliteitseisen stellen, zoals IP-telefonie (wegens het verlies aan data bij het overschakelen). Bovendien adresseert Mobile IP niet het authenticatieprobleem. De uitdaging is tweeledig. 1 Ervoor zorgen dat een terminal met meerdere opties steeds de best geschikte draadloze netwerkconnectie geeft, afhankelijk van kostenoverwegingen, applicaties en beleid. Het gaat dan bijvoorbeeld om het duurdere UMTS voor een real time-applicatie en het goedkopere WLAN voor een applicatie waarvoor best effort voldoende is of die meer bandbreedte vereist dan UMTS kan bieden. 2 De overgang tussen geïntegreerde, draadloze netwerken zo naadloos mogelijk maken. Dit betekent dat het uiteindelijke effect op de applicaties minimaal is en dat het niveau van beveiliging hetzelfde blijft. Bij het overschakelen moet met twee zaken rekening gehouden worden: de zogeheten horizontale handovers tussen verschillende technologieën zoals UMTS en WLAN, en de verticale handovers tussen verschillende administratieve domeinen (bijvoorbeeld verschillende operators). Het naadloos maken van de overgang in een geïntegreerd netwerk is niet alleen een netwerkprobleem, maar vereist een afgewogen aanpak op verschillende systeemniveaus: van de fysieke laag tot het applicatieniveau. Het probleem is ook niet volledig op te lossen. Als een video-applicatie bijvoorbeeld overschakelt van een WLAN- naar een UMTS-verbinding met veel minder transmissiecapaciteit, dan zal het visuele effect niet te maskeren zijn. De applicatie zal bijvoorbeeld terugschakelen naar een coderingstechniek die minder bandbreedte vereist en een beeld met minder resolutie en lagere frequentie oplevert. Er zijn diverse architecturen mogelijk om de integratie tot stand te brengen. De keuze van een architectuur wordt eerder bepaald door bedrijfseconomische dan door

73

74


technische afwegingen. Wanneer toepassingen belangrijk worden die quality of service-garanties nodig hebben, dan zijn vele oplossingen ontoereikend. Twee extreme oplossingen voor de integratie van UMTS/GPRS- en WLAN-hotspots zijn de IP- en de UMTS-gebaseerde oplossing.10 Bij de eerste oplossing worden UMTS- en WLAN-netwerken geïntegreerd via additionele software in de terminals en in internet- of WLAN-apparatuur, bijvoorbeeld gateways en home agents. De UMTS Subscriber Database en de UMTS-SIM-kaart worden gebruikt voor authenticatie in het geïntegreerde netwerk. Er zijn geen wijzigingen nodig in het UMTS-netwerk. Deze IP-oplossing is relatief eenvoudig te implementeren, maar vergt bijzondere maatregelen om naadloze integratie te verwezenlijken. De UMTS-gebaseerde oplossing is beter geschikt voor naadloze integratie, maar vergt ingrepen in de UMTS-architectuur. De WLAN-hotspots worden daarbij als het ware hotspot-radiocellen van het UMTS-systeem. De eerste vormen van integratie worden binnenkort verwacht en zullen waarschijnlijk IP-gebaseerde oplossingen zijn die de GPRS/UMTS-authenticatiemiddelen gebruiken. Deze geïntegreerde netwerken zullen echter nog niet het predikaat ‘naadloos’ verdienen.

Beveiliging en authenticatie Draadloze netwerken zijn inherent onveilig, doordat er geen fysieke poorten nodig zijn om een verbinding tot stand te brengen. Ieder apparaat dat binnen radiobereik van bijvoorbeeld een access-point is, kan in principe zenden en ontvangen, maar ook afluisteren. Authenticatie is nodig om te bewaken dat alleen geauthoriseerde partijen met elkaar communiceren. Beveiliging is nodig om bescherming te bieden tegen afluisteren door derden. Op deze terreinen schiet de huidige WLAN-standaard IEEE 802.11 tekort. Authenticatie in IEEE 802.11 is gebaseerd op shared key-authenticatie waarbij een apart veilig sleuteldistributiemechanisme vereist is. Dit gebeurt in de praktijk door handmatige configuratie en is dus niet schaalbaar. Het werkt daarom niet voor infrastructuren die op WLAN zijn gebaseerd, zoals hotspot-netwerken. De schaalbaarheid is om dezelfde reden slecht als het om de sleuteldistributie van de WEP-encryptie gaat. Alle WLAN-devices inclusief het access-point gebruiken dezelfde manueel geconfigureerde encryptiesleutel. Het is daarom mogelijk de sleutel te achterhalen via crypto-analyse door het afluisteren van grote hoeveelheden data. Het blijft dus belangrijk om gebruik te maken van end to end-encryptie en bijvoorbeeld IPsec in te zetten. Het verbeteren van de beveiliging en authenticatie in WLANs is onderwerp van IEEE 802.11i. Zo wordt een verbeterd MAC-protocol ontwikkeld. Authenticatie en beveiliging zijn lastige problemen bij ad-hocnetwerken, omdat er niet uitgegaan kan worden van een infrastructuur voor sleuteldistributie. In deze netwerken kunnen allerlei apparaten die in de omgeving ontdekt worden, in principe opgenomen worden in het netwerk. Zogeheten light-weight-oplossingen zijn nodig voor de vele apparaten op batterijen in ad-hocnetwerken. Toekomstige 4G-netwer-

10

Slingerland, A.N., Vulic, N., Heemstra de Groot, S.M. en Niemegeers, I.G.M.M., Two Complementary Approaches for UMTS-WLAN Interworking, submitted for publication, October 2003


ken kunnen voor authenticatie profiteren van de beschikbare infrastructuur zoals SIM-cards en subscriber databases van de bestaande cellulaire netwerken. Hierboven hebben we de de voornaamste ontwikkelingen op het gebied van draadloze en mobiele communicatie geschetst en de betekenis ervan duidelijk proberen te maken. Er is veel in beweging. Dat geldt voornamelijk voor de gebruikerskant, waar ad-hocnetwerken gebaseerd op korte-afstandradiotechnologie een nieuw element vormen. Dat zal effect hebben op alle sectoren van de maatschappij en de industrie. Verder is er een duidelijke evolutie om draadloze access-netwerken te integreren in een zogenaamde 4G-infrastructuur die de eindgebruiker moet ervaren als naadloos. Voor de verdere toekomst zien we het beeld van krachtige optische core- en accessnetwerken ontstaan. De eindgebruikers worden hieraan hoofdzakelijk draadloos gekoppeld. De behoefte om mobiel te communiceren vergt draadloze access-netwerken met een veel hogere capaciteit dan de huidige cellulaire netwerken (UMTS), zodat de huidige applicaties zonder restricties mobiel ondersteund kunnen worden. Er zijn onderzoeken standaardisatieactiviteiten gestart in het kader van IEEE 802.20. De hoofdbeperking van draadloze netwerken is en blijft het radiokanaal. Om aan de vraag naar bandbreedte op de lange termijn te kunnen voldoen, zijn doorbraken nodig in het benutten van het beschikbare frequentiespectrum. Er wordt gezocht naar nieuwe en verbeterde radiotechnieken zoals smart antennas, Ultra Wide Band, OFDM en MIMO. En er wordt gezocht in de richting van adaptieve radiosystemen. Die detecteren welk spectrum beschikbaar en in gebruik is, en spelen daarop in real-time agiel in. Dit vergt ontwikkelingen op het gebied van software-radio, die echter aanlopen tegen de processingcomplexiteit. Voor de vele mobiele apparaten die zuinig met energie en, voor de kosten, met complexiteit moeten omspringen, is dit een nog niet opgelost probleem. Mobiliteit vergroot dit probleem alleen maar. Het is daarmee een technologie voor de verdere toekomst. Een lichtpunt is dat er wereldwijd druk ontstaat om het beheer van het frequentiespectrum te herzien gelet op nieuwe technologieën, toekomstige applicaties en veranderende economische belangen.

Conclusies en toekomstverwachtingen

75

Onderzoek

Nikolai Petkov / Jörgen van den Berg / Erik Duval

3

Onderzoek

Onderzoek

3

3 . 1 Grid computing en e-science Nikolai Petkov * Inleiding Het is al geruime tijd mogelijk om met het file transfer protocol (ftp) of hyper text transfer protocol (http) databestanden van computers op afstand via het wereldwijde computernetwerk op te halen. Met telnet en remote procedure calls (rpc) kan men werksessies op computers op afstand starten respectievelijk rechtstreeks commando’s laten uitvoeren. Op soortgelijke wijze houdt het overgrote deel van de huidige internet-technologieën zich bezig met het uitwisselen van gegevens tussen computers. Gecoördineerd gebruik van computers die zich op verschillende geografische locaties of administratieve netwerkdomeinen bevinden, komt nog zelden voor. Het ogenschijnlijke gemak echter, waarmee men multimediale informatie via het World Wide Web kan verkrijgen, de opkomst van leveranciers van reken-, opslag- en toepassingsdiensten en, niet in de laatste plaats, de populaire toepassingen voor het uitwisselen van muziek en films en de on-linespelletjes over het internet hebben onderzoekers op de gedachte gebracht dat het wereldwijde computernetwerk méér voor mensen en organisaties kan betekenen dan nu het geval is. Dit is het doel van gridtechnologieën. Het nieuwe van gridtechnologie is de integratie, het gecoördineerd gebruik en het delen van ICT-bronnen (computers, programmatuur en gegevens) die zich op één of op verschillende locaties bevinden. Webstandaarden en -technologieën hebben een universele transparante toegang tot documenten mogelijk gemaakt; gridtechnologieën zouden dezelfde betekenis kunnen hebben voor computerfaciliteiten, -gegevens en -applicaties.

Wat is een grid? De term (computer)grid werd medio jaren negentig gelanceerd als een concept voor gedistribueerde computerinfrastructuur die gecoördineerd gebruikt kan worden. De naam is door de analogie met het electrical grid geïnspireerd (het Amerikaanse elektriciteitsnetwerk wordt the grid genoemd), met dien verstande dat een computergrid computerdiensten levert in plaats van elektriciteit. ICT-bronnen, zoals reken-

* Voor commentaar op dit hoofdstuk en aanvullende informatie zegt de auteur dank aan: dr. P. Aerts, J. Bokma, prof.dr. H. Butcher, H. Paas en dr. L. Plugge.

77

78


capaciteit, data-opslag, applicatiesoftware en gegevens, worden geïntegreerd via het netwerk aangeboden als een elektronische nutsvoorziening (e-utility). ICT-diensten zouden voor de gebruiker even gemakkelijk ‘uit de muur’ of ‘uit het stopcontact’ worden geleverd als elektriciteit. De proponenten van computergrids zien een zekere overeenkomst tussen de ontwikkeling van ICT en die van het elektriciteitsnetwerk. In de beginjaren van de elektriciteit werden generatoren voor lokaal gebruik gebouwd. Vervolgens is uit de praktijk gebleken dat het voordeliger en efficiënter is afnemers en leveranciers van elektriciteit in een groot netwerk te verbinden. Een fabriek die op bepaalde momenten met pieken in de belasting wordt geconfronteerd, hoeft, om in de eigen behoefte te voorzien, geen grote elektriciteitscentrale te bouwen die in de rest van de tijd onderbenut wordt. De ICT-infrastructuur van organisaties wordt echter nog steeds door de pieken in de behoefte bepaald, met als gevolg een overcapaciteit in de rest van de tijd en een gemiddelde lage efficiëntie.

Grids gedefinieerd Grids zijn dynamische gedistribueerde ICT-omgevingen die softwaretoepassingen in staat stellen ICT-bronnen, zoals rekenen opslagfaciliteiten, gegevensbanken, displays en instrumenten, via een computernetwerk te integreren. De integratie kan binnen een afdeling, een instituut of een organisatie plaatsvinden of de grenzen van organisaties en netwerkdomeinen overstijgen. De gedeelde ICT-bronnen kunnen zich op dezelfde of op verschillende geografische locaties bevinden. Voor de gebruiker ziet een grid er uit als een integraal computersysteem met alle benodigde faciliteiten. De gebruiker merkt niet waar deze faciliteiten zich bevinden. De term grid lijkt inmiddels gerelateerde begrippen, zoals internet-computing, network-computing, e-science, virtual laboratories, e-business, computing on demand en next-generation data center, te vervangen, te verdringen of in zich op te nemen. Inhoudelijk is deze begrippenconvergentie overigens niet helemaal juist, omdat de term grid voor een enabling infrastructuur staat, terwijl de andere begrippen een bepaald soort gebruik van het internet benadrukken, waarvoor grids deels een voorwaarde zijn.

ICT-bronnen worden geïntegreerd door middel van specifieke middleware. Deze middleware zorgt ervoor dat aan de behoeften aan rekenkracht en opslagcapaciteit wordt voldaan, zonder dat een gebruiker iets van het gedistribueerde karakter van het achterliggende systeem merkt. De grid-middleware laat de faciliteiten, die op verschillende locaties gevestigd kunnen zijn, voor de gebruiker verschijnen als een computer op zijn eigen kamer, maar zonder capaciteitsbeperkingen. Door grid-middleware worden gebruikersbehoeften en beschikbare faciliteiten bij elkaar gebracht. De middleware vervult onder andere de rol van resource broker: hij bewaakt de toestand van het netwerk en de faciliteiten en zorgt voor een optimale toewijzing van netwerk-, rekenen opslagcapaciteit tegen de voordeligste prijs. Middleware maakt het mogelijk ook andere dan ICT-apparatuur, zoals specifieke meetinstrumenten, op afstand (inbraak-)veilig te gebruiken.

Middleware

Onderzoek

Figuur 34 De evolutie van computerplatforms

Om een grid binnen een organisatie (organisatiegrid: zie pag. 87) te realiseren, zijn de huidige bandbreedte en de bandbreedte die voor de komende jaren in Nederland is gepland, voldoende. Men hoeft dus niet op de volgende netwerk-upgrade te wachten. Het grootschalig toepassen van grids, waarbij meerdere organisaties in meerdere netwerk-domeinen zijn betrokken, kan echter tot meer bulk-datatransport gaan leiden. Daardoor is misschien per applicatie niet meer bandbreedte nodig, maar voor de som van de applicaties al snel wel. Daarnaast zullen er altijd specifieke toepassingen zijn waarbij de beschikbare bandbreedte achterloopt bij de wensen van de gebruikers. De verwerking van de enorme datastromen die door de meetapparatuur in deeltjesversnellers of door arrays van radiotelescopen gegenereerd worden, is een typisch voorbeeld hiervan. Het Particle Physics Data Grid bijvoorbeeld zal gebaseerd zijn op een communicatienetwerk met hoge snelheid en hoge capaciteit, dat in de komende drie jaar duizend keer sneller dan de huidige systemen zal worden. De ervaringen met gridtoepassingen laten zien dat in veel gevallen niet het landelijke netwerk, maar juist de universitaire backbone of de aansluiting daarop de bottleneck is. Terwijl men op landelijk en afdelingsniveau over bandbreedte op Gbp/s-niveau beschikt, wordt de uiteindelijke bandbreedte door het universitaire netwerk en in het bijzonder door de hoge prijs van overgangsapparatuur met een factor tien beperkt. Gegarandeerde bandbreedte op alle niveaus kan voor veel organisatie-overstijgende gridtoepassingen essentieel zijn.

Netwerkinfrastructuur

Beleid en organisatie

Grids realiseren is niet alleen een kwestie van technologie. In veel gevallen, zoals bij een klein grid dat in een organisatie-onderdeel op basis van intranet wordt gerealiseerd, is de gridtechnologie uit de experimenteerfase gegroeid en is zij rijp voor inzet in de praktijk. Beleid, organisatie en management zijn nodig om locale faciliteiten dynamisch aan een grid toe te wijzen. Om bijvoorbeeld de Windows-pc’s van de verschillende secretariaten en onderwijs-pc-pools van een organisatie voor gridtoepassingen te kunnen inzetten, moet langs strakke organisatorische lijnen en onder een centrale regie aan diverse voorwaarden worden voldaan. Op afdelingsniveau kan men met veiligheidsbedenkingen van systeembeheerders te maken krijgen. Op facultair en universitair niveau leidt het gebruik van gedeelde ICT-bronnen via een

79

80


grid tot verwevenheid van de ICT-budgetten van verschillende onderdelen van de organisatie. Tot de algemene voordelen van grids horen onder meer: reductie van de totale kosten van eigendom; hogere efficiëntie van het gebruik van ICT-bronnen door schaalvergroting; en verlaging van de drempels voor de dynamische integratie van organisaties bij fusies of uitvoering van gezamenlijke projecten. In de context van hoger onderwijs en onderzoek kunnen grids onder meer worden gebruikt voor: een efficiënter gebruik van de aanwezige ICT-infrastructuur; reductie van de directe ICT-investeringen en beheerskosten; toegang tot grote computercapaciteit door integratie van gedistribueerde rekenfaciliteiten; gebruik van geïntegreerde gedistribueerde gegevensbanken en in programma’s vertaalde toepassingen; interactief samenwerken (tussen wetenschappers en wetenschappelijke groepen internationaal) via het computernetwerk, en experimenten uitvoeren met apparatuur op afstand.

Voordelen

– – – – –

In de beginjaren lag het initiatief voor het ontwikkelen van de grids in handen van door de overheid gefinancierde wetenschappelijke instellingen. De activiteiten richtten zich vooral op het ontwikkelen van specifieke wetenschappelijke applicaties voor onderzoeksgebieden als hoge-energiefysica en radioastronomie. De gridtechnologie heeft inmiddels de academische couveuse verlaten: ze wordt door bedrijven niet alleen toegepast maar zelfs als product of dienst aangeboden. Deze technologie maakt een nieuw business-model mogelijk – namelijk het omgaan met ICT-faciliteiten zoals met een nutsvoorziening – dat voor het bedrijfsleven zeer aantrekkelijk is. Fusies, acquisities of interne herstructureringen maken het vaak noodzakelijk, dat medewerkers en teams die zich op verschillende locaties bevinden toch nauw samenwerken. In zulke situaties kan de gridtechnologie ervoor zorgen dat de gedistribueerde ICT-infrastructuur geen belemmering vormt voor de bedrijfsprocessen. Het belang van gridtechnologie wordt momenteel in voldoende mate in het bedrijfsleven onderkend (tenminste door grote bedrijven). De belangstelling ervoor is groot. Intel zet bijvoorbeeld gridtechnologie in om aan voldoende rekenkracht te komen voor het ontwikkelen van nieuwe chips. Het farmaciebedrijf Pfizer maakt gebruik van gridtechnologie om gedistribueerde gegevensbanken, die nodig zijn bij de ontwikkeling van nieuwe geneesmiddelen, te integreren en beschikbaar te stellen aan onderzoeksteams die op verschillende locaties werken. Grids worden gebruikt bij de analyse van financiële risico’s en in de olie-industrie. SUN Microsystems heeft een eigen grid met meer dan 7.500 processors, die verspreid zijn over drie staten van de VS. Volgens SUN wordt 98% efficiency bereikt bij het gebruik van dit grid. Zelfs in de industrie voor computerspelletjes zijn er plannen om gridtechnologie in nieuwe producten toe te passen. Zo hebben Sony,Toshiba en IBM de gezamenlijk te ontwikkelen chipset voor de Playstation3 ‘grid’ genoemd. De naam suggereert dat men ook op dit terrein gebruik wil maken van gedistribueerde verwerking en het delen van software, verwerkingskracht en gegevens op spelcomputers die via het internet verbonden zijn.

De rol van en voor bedrijven

Onderzoek

De activiteiten van diverse grote ICT-bedrijven, zoals IBM, Hewlett-Packard, Oracle en SUN Microsystems, op het terrein van ontwikkeling, ondersteuning en gebruik van gridtechnologie zijn de laatste jaren enorm toegenomen in intensiteit en focus. Ze zullen beslist leiden tot een versnelde ontwikkeling van gridtechnologie, tot schaalvergroting van de gridactiviteiten en uiteindelijk tot uitbreiding naar veel commerciële toepassingen en brede acceptatie van het e-utility-bedrijfsmodel.

Categorieën van grids Grids kunnen op basis van het type ICT-bron dat wordt gedeeld of het doel dat wordt nagestreefd, worden gecategoriseerd in computerfaciliteiten-, reken, data-, apparatuuren toepassingsgrids. Naargelang de schaal waarop de integratie en het delen van ICTbronnen plaatsvindt, kan men spreken van organisatie-, partner- en servicegrids. Bij een computerfaciliteitengrid gaat het in eerste instantie om dynamische integratie van rekenen opslagfaciliteiten. De integratie vindt via het computernetwerk plaats en kan tot een afdeling, instituut, faculteit of universiteit zijn beperkt of de grenzen van de organisatie overstijgen.

Computerfaciliteitengrids

Rekengrids

Als veel rekenkracht door het gecoördineerd gebruik van veel computers het doel is, spreekt men ook van een rekengrid (compute-grid). Hieraan ligt de gedachte ten grondslag die ook de basis is van het parallel rekenen: een toepassing wordt gesplitst in onderdelen die simultaan op verschillende computers kunnen worden uitgevoerd. Meestal gaat het hierbij om wetenschappelijke en technische simulaties waarmee veel berekeningen gemoeid zijn. Het idee van grid-computing is uit de behoefte aan rekenkracht in het academisch onderzoek ontstaan. Bij verschillende Amerikaanse centra voor supercomputing wordt hiermee geëxperimenteerd, met de bedoeling méér rekenkracht en dataopslagcapaciteit beschikbaar te stellen aan grootschalige wetenschappelijke projecten dan door een enkele supercomputer geboden kan worden. Volgens dit concept krijgen deelnemers aan een wereldwijd computergrid toegang tot praktisch onbeperkte rekenkracht en opslagvermogen. Om een idee te geven van de mogelijkheden van de meest geavanceerde supercomputers, noemen we de Earth Simulator in Japan: zijn rekenkracht bedraagt op dit moment 35 teraflops (35.000.000.000.000 floating-point-operaties per seconde). Dit komt overeen met de cumulatieve rekenkracht van circa 30.000 krachtige pc’s. De rest van de top-5, alle vier in de VS, hebben een rekenkracht tussen 5,6 en 7,7 teraflops. De drijfveer achter de ontwikkeling van rekengrids is de permanent stijgende behoefte aan verwerkingskracht. Zodra wetenschappers een nieuwe krachtige computer tot hun beschikking krijgen die aan hun huidige behoeften voldoet, komen ze met vraagstellingen die nog krachtiger computers vereisen. Computerinfrastructuuroplossingen die de grenzen van een organisatie overschrijden, vormen een voor de hand liggende aanpak van dit probleem. Dit is in het bijzonder het geval als men met toepassingen te maken heeft, die pieken in de belasting veroorzaken. De technologie voor het bouwen van rekengrids is deels ontstaan in samenhang met

81

82


Figuur 35 Performance van het Entropia-netwerk voor het bepalen van het grootste Mersenne priemgetal

intranet binnen organisaties. Een organisatie heeft veel computers (servers, werkstations, desktop-pc’s) die het overgrote deel van de tijd niet worden gebruikt. Als er behoefte is aan rekencapaciteit, kunnen deze computers aan elkaar worden gekoppeld (bijvoorbeeld ‘s nachts) om als één parallelle computer de deelberekeningen van een toepassing uit te voeren. Er zijn volwassen commerciële softwareproducten, meestal server-georiënteerd, die een dergelijke integratie van faciliteiten binnen een intranet mogelijk maken. De meeste huidige gridonderzoeksprojecten en commerciële producten zijn op rekengrids gericht. Rekengrids op basis van werkstations en pc’s bieden een voordelige oplossing voor veel problemen die met grootschalig rekenen te maken hebben. Ze zijn echter zeker geen oplossing voor alle rekenintensieve problemen en moeten dan ook niet als de ultieme vervanger van supercomputers worden gezien. Rekenproblemen die volledig te splitsen zijn in relatief grote onafhankelijke deelproblemen, kunnen op meerdere computers tegelijk worden aangepakt. Een voorbeeld uit de cryptografie is het ontbinden van grote getallen in priemfactoren. Maar rekenproblemen waarbij op gezette tijden intensieve communicatie tussen de processen plaatsvindt, kunnen weliswaar op parallelle computers worden aangepakt, maar lenen zich niet voor parallelle verwerking via een grid. De alles beperkende factor is de lichtsnelheid. Ongeacht de bandbreedte van het netwerk is de latentie bij berichtuitwisseling, zelfs met weglaten van alle protocoltijdverliezen en het feit dat de lichtsnelheid in glas nog lager is dan in vacuüm, een harde beperkende factor. Een grid dat een computer in Groningen en één in Delft omvat, en waarop een parallelle job draait, zal bij elke uitwisseling van een bericht

Onderzoek

aan latentietijd zoveel rekencycli verliezen, dat het in het geval van frequente datauitwisseling nooit een alternatief voor een supercomputer kan zijn. In ieder geval is het fout te denken, dat de installatie van een grid dat een groot aantal computers in Nederland verbindt een nationale supercomputer voor grootschalig rekenwerk overbodig zou maken.

Datagrids

Naast het delen van rekenfaciliteiten is er behoefte om databronnen te delen. In de academische wereld zijn voorbeelden hiervan te vinden op de terreinen van hogeenergiefysica, sterrenkunde, scheikunde, genetica, bio-informatica, mensen sociale wetenschappen en de kunsten. Ook bedrijven, zoals banken, verzekeraars, olie- en luchtvaartmaatschappijen en de farmaceutische industrie, werken met grote datasystemen die vanuit verschillende locaties door meerdere gebruikers geraadpleegd moeten worden. In veel gevallen gebeurt het delen van gegevens nog steeds door overdracht van bestanden met file transfer protocol (ftp of scp, rcp en aanverwante kopieeer-programma’s), waarbij de gebruiker een sessie moet initiëren en moet aangeven welke bestanden uit welke subdirectory’s van een systeem naar welke subdirectory’s in een ander systeem gekopieerd dienen te worden. Door te werken met scripts kan dit proces deels worden geautomatiseerd. Dit leidt echter onvermijdelijk tot complexe informatie-infrastructuren die op bestandenreplica’s zijn gebaseerd, zonder garanties dat de gegevens actueel zijn op het moment dat ze worden gebruikt. Bovendien ontstaat door deze aanpak onnodig veel netwerkverkeer. Tot op heden is voor data-sharing tussen machines voornamelijk het NFS-protocol in gebruik. NFS heeft een aantal problemen. Vooral door de gebruikte netwerk-technologie (over UDP en dus niet gegarandeerd foutloos) is zij alleen goed te gebruiken op een intranet. Verder zijn er problemen met NFS op het terrein van beveiliging en authenticatie. Zo ontbreken een adequate dataversleuteling, translatie van de gebruikersidentificatie en overige beveiligingen van de dataconnectie. Er zijn wel systemen en protocollen voor data-sharing die dit beter geregeld hebben, zoals Kerberos, DFS (Distributed File System) en AFS (Andrew File System). Een wijdverbreide standaardisatie ontbreekt echter tot op dit moment. Reden te meer dit probleem in het kader van grid-computing aan te pakken. Bij een datagrid, ook wel informatiegrid genoemd, gaat het om toegang tot informatiebronnen die op verschillende computers, administratieve domeinen of geografische locaties gevestigd zijn. De drijvende kracht achter de ontwikkeling van datagrids zijn toepassingen waarbij grote gedistribueerde hoeveelheden data en veel gebruikers op verschillende locaties zijn betrokken. In zulke systemen is het snel raadplegen en actualiseren van informatie een groot probleem. Het snelheid van het raadplegen wordt bijvoorbeeld bevorderd door te werken met meerdere kopieën van bestanden of gegevensbanken (één kopie per locatie). Een verandering in één van de kopieën door een gegevensbank-transactie kan echter niet onmiddellijk in alle andere kopieën op de andere locaties worden verwerkt. Verwerkingssnelheid en gegevenscoherentie zijn dus tegenstrijdige doelen bij de ontwikkeling van dergelijke systemen. Met de datagrid-software Avaki Data Grid van het Amerikaanse bedrijf Avaki kunnen gegevens lokaal worden beheerd op de plek waar ze zich bevinden en van elders worden geraadpleegd door geautoriseerde gebruikers. Hierdoor vervalt de noodzaak van een complexe replicatie-infrastructuur. Voorbeelden van datagrid-onderzoeksprojecten voor de gedistribueerde analyse van

83

84


grote hoeveelheden data zijn het Grid Physics Network1, het EU DataGrid-project2 en de Particle Physics Datagrid3. Op het gebied van genetisch onderzoek worden door de introductie van nieuwe onderzoekstechnieken, zoals DNA-microarrays, in talrijke onderzoekslaboratoria enorme hoeveelheden gegevens gegenereerd. Er is een dringende behoefte aan ontsluiting van deze bronnen voor grote onderzoeksconsortia. Datagrids zijn dan een voor de hand liggende oplossing. Binnen de levenswetenschappen blijken onderzoeksgegevens gedistribueerd te zijn over meerdere locaties en netwerkdomeinen. Zonder gridtechnologie is het op afstand raadplegen van deze bronnen vaak niet triviaal, en het beheer ervan een tijden geldrovende zaak. Verder is de verwachting dat datagrids een even grote betekenis voor de humane en sociale wetenschappen en de kunsten kunnen hebben als de rekengrids voor de natuur- en technische wetenschappen. De wetenschappers uit de genoemde gebieden die zich hierbij nog niets kunnen voorstellen, zijn getroost met het feit dat ook in de natuurwetenschappen niet iedereen rekengrids gebruikt. Een concreet voorbeeld is het Rembrand-project, waarbij de Universiteit van Amsterdam is betrokken. Apparatuurgrids geven toegang tot dure of unieke wetenschappelijke apparatuur, zoals radiotelescopen, elektronenmicroscopen of instrumenten voor de registratie van aardbevingen. Momenteel zijn er weinig voorbeelden van apparatuurgrids. Eén daarvan is het samenwerkingsverband Network for Earthquake Engineering Simulation4 (NeesGrid). Vrijwel alle huidige apparatuurgrids zijn door universiteiten en andere onderzoeksorganisaties gerealiseerd. In opkomst is het sensorgrid. Hierbij wordt een groot aantal sensoren, veelal van diverse soorten en in lokale netwerken opgenomen, gekoppeld aan rekencapaciteit en op afstand gecontroleerd en bediend. Toepassingen lopen uiteen, van controle van autoverkeer tot klimaat- en milieuonderzoek, seismologie en precisielandbouw.

Apparatuurgrids

Een toepassingsgrid geeft via het computernetwerk toegang tot bepaalde applicaties. De software die de toepassing realiseert, kan op één computer(systeem) zijn geïmplementeerd of over meerdere computers of computersystemen van één of meerdere organisaties zijn verspreid. De eerstgenoemde implementatievorm komt overeen met het application service provider-model, dat nu de praktijk op dit terrein domineert. Het belang van de tweede genoemde implementatievorm zal met de verspreiding van componentgebaseerde technologieën en webdiensten voor de ontwikkeling van toepassingen in de komende jaren toenemen.

Toepassingsgrids

Hierbij gaat het om grids die binnen een organisatie of een deel van een organisatie worden gerealiseerd. In de context van hoger onderwijs kan dit een afdeling, instituut, faculteit, hogeschool of universiteit zijn. Afhankelijk van de omvang van het grid kan men in dit verband onderscheid maken tussen instituuts-, campus- of uni-

Organisatiegrids

1

http://www.griphyn.org

2

http://www.eu-datagrid.org

3

http://www.ppdg.net

4

http://www.neesgrid.org

Onderzoek

versiteitsgrids. Het computernetwerk dat hiervoor wordt gebruikt, is een intranet. Dit soort grids is momenteel in de praktijk het belangrijkste voorbeeld van gridtechnologie. Dit zal ook in de komende jaren zo blijven. Hierbij sluiten twee of meer organisaties overeenkomsten om bepaalde ICT-bronnen te delen, meestal in verband met de realisatie van bepaalde gezamenlijke projecten. Het computernetwerk dat gebruikt wordt is het internet, en de te delen ICTbronnen bevinden zich op verschillende geografische locaties en administratieve netwerkdomeinen. In deze groep vallen ook de grids van organisaties die geografisch verspreid zijn. Dit is bijvoorbeeld het geval bij grote universiteiten in de VS. Zo is de Universiteit van Californië over meerdere campussen verspreid. Een Europees voorbeeld van een onderzoeksorganisatie die van een grid kan profiteren, is het European Space Agency (ESA), waarvan centra en partnerorganisaties over meerdere landen zijn verspreid. Alleen al video- en audioconferencing met behulp van grid-communicatietechnologie zal voor deze organisatie een grote tijden kostenbesparing opleveren. Daarnaast biedt een grid voordelen voor collaboratief ontwerpen, kunnen zware rekentaken zoals mechanische analyse gedistribueerd worden uitgevoerd en grote gegevensbanken effectief worden gedeeld. ESA heeft recentelijk echter geconcludeerd dat gridtechnologie verder ontwikkeld dient te worden voordat gebruik kan worden gemaakt van de evidente voordelen. Andere organisaties hebben een groter vertrouwen in de stand van de technologie. Zo maakt het internationale farmaciebedrijf Pfizer gebruik van de door Avaki geleverde gridsoftware om computerfaciliteiten en gegevensbanken van vestigingen op meerdere geografische locaties in een grid te integreren. Binnen Nederland kan dit model van belang zijn voor bijvoorbeeld TNO, bij fusies van universiteiten met hogescholen, of bij de realisatie van gezamenlijke opleidingen van (technische) universiteiten.

Partnergrids

Servicegrids

Een trend in de ICT-ontwikkeling van de laatste jaren is de opkomst van leveranciers (service-providers) van diverse ICT-diensten, zoals web-hosting, content-verspreiding, rekenen opslagcapaciteit en allerlei toepassingen. Deze leveranciers maken gebruik van schaalvoordelen om diensten tegen een lagere prijs te kunnen leveren. Voor de afnemers is dit model voordelig, aangezien deze diensten niet tot de kerntaken van de afnemer horen. Bedrijven en organisaties kunnen wezenlijke kosten besparen door het outsourcen van niet-essentiële onderdelen van hun ICT-infrastructuur aan dergelijke leveranciers. Binnen een universiteit of hogeschool is er overigens een onderdeel dat bij uitstek geschikt is om de rol van leverancier of bemiddelaar bij de levering van zulke diensten over te nemen: het reken- of ICT-centrum. Een servicegrid is een volgende stap in de ontwikkeling van het service-providermodel. Het nieuwe hierbij is dat een veelvoud van diensten kan worden aangeboden en in grotere mate kan worden geïntegreerd. Ook hoeft een dienst niet van een bepaalde leverancier te komen. De leverancier kan binnen het servicegrid dynamisch door de afnemer worden gekozen, afhankelijk van de momentane behoefte van de afnemer, de belasting van de leverancier en de kwaliteit en prijs van de dienst die aangeboden wordt. Dankzij grid-middleware kunnen faciliteiten die op verschillende locaties zijn

85

86


gevestigd en eigendom zijn van verschillende instituten, gecoördineerd ingezet worden voor de uitvoering van een taak van een gebruiker. Deze integratie van faciliteiten hoeft zich niet tot de rekenen opslagfaciliteiten te beperken. Programmatuur, gegevensbanken, meetinstrumenten en visualisatiefaciliteiten kunnen ook dusdanig via het netwerk worden geïntegreerd dat een gebruiker niet merkt waar deze zich bevinden. Op deze manier kunnen rond een grid virtuele organisaties ontstaan, bestaande uit de instituten en individuen die hun faciliteiten aan de grid beschikbaar stellen. Elke deelnemer kan daarbij beperkingen opleggen aan de voorzieningen en de plaats en het moment waarop deze ter beschikking worden gesteld.

Wereldwijde servicegrids

De afzonderlijke wetenschappelijke en commerciële grids kunnen worden samengevoegd tot één wereldwijd grid waar een ieder toegang toe heeft. Een dergelijk wereldwijd grid wordt als de opvolger van het World Wide Web gezien. Terwijl het World Wide Web toegang geeft tot multimediale informatie (tekst, beelden, muziek en film) op het internet, zal een wereldwijd grid toegang geven tot informatie en ICTdiensten. Een recent voorbeeld van een project in deze richting is PlanetLab, dat bedoeld is als testbed voor gridtechnologie op het internet. Momenteel dragen 65 locaties van zestien landen bij aan dit project, dat wordt gecoördineerd vanuit de universiteit van Princeton. Men bestudeert het gedrag van applicaties die een beroep doen op ICTbronnen die over de hele wereld zijn verspreid. Een wereldwijd grid is echter nog in ontwikkeling en kan in de komende vijf, misschien tien jaar slechts een beperkte rol voor Nederlandse universiteiten en hogescholen spelen. Het ontwikkelingsstadium van wereldwijde grids is enigszins vergelijkbaar met het stadium waarin het World Wide Web zich in 1994 bevond.

Clustersystemen en intranetgebaseerde organisatiegrids Het wereldwijde servicegrid in het groot, zoals het door visionairs wordt getekend als het delen van ICT-bronnen via internet op mondiale schaal, is er nog lang niet. Er zijn al wel voorbeelden van bedrijven en organisaties die via internet diensten van externe leveranciers gebruiken om hun ICT-infrastructuur aan te vullen. Verreweg de meeste grids worden in eerste instantie binnen een organisatie op basis van intranets gerealiseerd. Zulke organisatiegrids (enterprise grids) zijn op dit moment de belangrijkste toepassing van de gridtechnologie en dit zal de komende vijf jaar zo blijven. Intranetgebaseerde grids profiteren van de rijpe technologie en de grote ervaring op het gebied van clustersystemen. Een cluster is een verzameling van computers die via een snel netwerk met elkaar verbonden zijn en van systeemsoftware zijn voorzien die

5

Inmiddels is de prijsgedreven trend om off-the-shelf-processoren, bijvoorbeeld overwegend Intel Itanium, en andere standaardcomponenten te gebruiken, doorgebroken in de supercomputertechnologie. Het belangrijkste onderscheid tussen clusters en supercomputers ligt op dit moment in de latentietijd voor de communicatie tussen de processoren en dus in het verbindende netwerk.

Onderzoek

het mogelijk maakt deze verzameling als een parallelle computer te gebruiken. Gewoonlijk bevinden de tot een cluster behorende computers zich in één ruimte of in één gebouw. In de afgelopen tien jaar is grote vooruitgang geboekt in de ontwikkeling van de clustertechnologie. Clustersystemen hebben het begrip supercomputing een nieuwe dimensie gegeven en dramatische veranderingen op de markt van high-performancesystemen veroorzaakt. Dit succes is te danken aan het feit dat clustersystemen worden opgebouwd uit standaardcomponenten die in elke computerwinkel direct van de plank (off the shelf) verkrijgbaar zijn: pc’s, werkstations of servers, het Linux-besturingssysteem, netwerkkaarten en -schakelaars. De lage prijs van deze standaardcomponenten vertaalt zich in een prijsniveau van clustersystemen dat vele malen lager dan dat van supercomputers ligt.5 Het bouwen van clustersystemen, dat aan de universiteiten is begonnen als een alternatief voor high-performance-computing, is nu een onderdeel van de ICTindustrie. Door hardware-leveranciers en systeemintegrators worden complete (turnkey)-clustersystemen geboden. Clustersystemen worden zowel aan universiteiten als in het bedrijfsleven gebruikt. De Rijksuniversiteit Groningen heeft bijvoorbeeld enkele clustersystemen voor wetenschappelijk rekenen; het grootste daarvan bestaat uit 128 computers. Hoewel een clustersysteem meestal uit gewone computers is samengesteld, zoals pc’s die van hun beeldschermen zijn ontdaan, wordt het in de regel gebruikt voor specifieke taken, zoals wetenschappelijke simulaties. Dit betekent dat de pc’s tussentijds niet voor iets anders, bijvoorbeeld tekstverwerking, kunnen worden ingezet. De configuratie en het doel van een clustersysteem liggen dus min of meer vast en worden in de regel niet dynamisch veranderd. Dit is bijvoorbeeld het geval bij het bovengenoemde systeem van de Rijksuniversiteit Groningen. Bij de ontwikkeling van clustersoftware is echter gebleken dat de beperking van een statische configuratie geen noodzakelijke voorwaarde is. Een cluster kan ook dynamisch worden samengesteld op basis van computers die in een gegeven periode niet voor andere doelen worden gebruikt. Neem het voorbeeld van Purdue University in de VS. Deze universiteit verbindt ‘s nachts 2.300 computers (onderwijs-pc’s en servers) tot een cluster. Overdag worden deze computers gewoon in het onderwijs gebruikt,‘s nachts zijn ze beschikbaar als één clustersysteem. Omdat de integratie van de computers in een cluster dynamisch plaatsvindt, kan men in dit geval van een grid spreken. Bij Purdue wordt het dynamische clustersysteem, of grid, vooral voor onderzoek in genomics en proteomics gebruikt. Veel taken op dit terrein zijn zeer geschikt voor uitvoering op een verzameling van computers, omdat ze uit een groot aantal van elkaar onafhankelijke rekenopdrachten bestaan. Zo moeten bij Purdue ongeveer tienduizend van dergelijke opdrachten per dag worden uitgevoerd voor de bepaling van genetische sequenties. Vroeger werden hiervoor dure supercomputers ingezet. Voortaan worden de genoemde rekenopdrachten ‘s nachts op onderwijscomputers uitgevoerd, waardoor de supercomputers vrij komen voor andere taken. Hierdoor wordt de druk om permanent in nieuwe dure supercomputers te investeren minder groot en wordt de standaard-IT-infrastructuur beter benut. Dit levert een directe kostenbesparing op.

Toepassing van organisatiegrids

87

88


Universiteiten en hogescholen kunnen gemakkelijk hun bestaande ICT-infrastructuur aanpassen voor dit soort dynamische cluster- of grid-computing. De verbeterde systeemintegratietechnologie kan bepaalde veranderingen in het beleid teweegbrengen. Zo was een uitgangspunt bij de aanschaf van het genoemde clustersysteem van de Rijksuniversiteit Groningen dat de geavanceerde pc’s waaruit het cluster is opgebouwd, na een periode van twee jaar door nieuwe pc’s met betere processoren vervangen zouden worden. De oude pc’s van het cluster zouden dan naar het onderwijs gaan. Er is ook een ander scenario mogelijk: het geld dat voor de vervanging beschikbaar is, wordt rechtstreeks aan onderwijs-pc’s besteed; deze pc’s worden ‘s nachts dynamisch in een cluster verbonden voor onderzoeksdoeleinden. Ook overdag kunnen onderwijs-pc’s voor rekenintensieve onderzoeksprojecten worden benut. Het overgrote deel van de rekenkracht van deze computers wordt immers niet gebruikt. Taken als tekstverwerking en het lezen en versturen van e-mail, waarvoor de genoemde computers het overgrote deel van de tijd worden ingezet, eisen minder dan enkele procenten van de processortijd van een computer. De onbenutte rekentijd kan met grid-software beschikbaar worden gesteld voor rekenintensieve onderzoeksprojecten zonder het normale gebruik van deze computers te belemmeren. De rekenintensieve taken worden op de achtergrond uitgevoerd en de gebruiker merkt er niets van. Binnen een intranetgebaseerd afdelings-, instituuts- of universiteitsbreed grid kan een toepassing op een willekeurige server of pc worden uitgevoerd. Het kan dan blijken dat een kleiner aantal servers of minder krachtige pc’s ook voldoende zijn, zodat op deze manier wezenlijke directe (hardware-)kosten zijn te besparen. Op de genoemde schaal zijn de veiligheidsrisico’s, het tot nu toe grootste obstakel voor het gebruik van organisatieoverstijgende grids, nog te overzien en te beperken.

Commerciële gridproducten en -diensten Hieronder wordt een aantal bedrijven en producten genoemd. De bedoeling is om de lezer een idee te geven van de breedte en omvang van het grid-productenpalet. De beperkte ruimte staat echter een volledig overzicht van de dynamiek van de markt niet toe. Het grid-softwarepakket Grid Engine van SUN Microsystems is geschikt voor het verbinden van een relatief klein aantal servers, workstations of desktop-pc’s van een afdeling in een cluster. Voor de gebruiker ziet het afdelingscomputersysteem dat door Grid Engine bestuurd wordt, er als een enkele computer uit. De gebruiker hoeft zijn programma’s niet op zijn eigen pc of een andere specifieke computer binnen de afdeling te draaien. De Grid Engine kiest dynamisch welke computer binnen de afdeling vrij en het meest geschikt is voor de uitvoering van een programma. De Grid Engine voorkomt dat een server in het cluster overbelast wordt, terwijl andere servers niets te doen hebben. Door de verbeterde efficiëntie zal het minder snel noodzakelijk zijn om nieuwe servers aan zo’n cluster toe te voegen. Inmiddels is dit gratis door SUN Microsystems beschikbaar gestelde programma

6

http://www.sun.com

Onderzoek

duizenden keren gedownload van de webpagina van het bedrijf.6 Volgens SUN Microsystems wordt de Grid Engine-software gebruikt om in totaal meer dan 100.000 processoren wereldwijd in verschillende grids te verbinden. Het pakket zou gemakkelijk en snel te installeren zijn en men zou binnen twee dagen een grid kunnen realiseren. Extra functionaliteit en mogelijkheden voor het beheren van grotere grids die uit meerdere clusters binnen een organisatie bestaan, worden geboden door de Grid Engine Enterprise Edition en SUN ONE Grid Engine. Voor het bouwen van grids uit systemen die op verschillende geografische locaties zijn gevestigd, biedt SUN het Global Grid-systeemprogramma. Software voor het bouwen van grids wordt ook door andere bedrijven geboden, bijvoorbeeld Platform Computing en Enterprise United Devices (met het pakket Grid MP). Het systeem DCGrid van het bedrijf Entropia realiseert soortgelijke doelen als de Grid Engine van SUN Microsystems, maar is specifiek gericht op netwerken van Windows-gebaseerde desktop-pc’s. Oracle biedt het product Real Application Center, dat in eerste instantie gericht is voor het draaien van zijn gegevensbanksysteem Oracle 9i op een cluster van servers, maar dat ook de uitvoering van andere applicaties op een cluster ondersteunt.

89

90


Het Amerikaanse bedrijf Avaki biedt rijpe oplossingen voor grids die over meerdere geografische locaties en internetdomeinen zijn verspreid. Het internationale farmaciebedrijf Pfizer bijvoorbeeld maakt gebruik van het pakket Avaki Data Grid om computerfaciliteiten en gegevensbanken van vestigingen op meerdere geografische locaties in een datagrid te integreren. IBM is sinds enkele jaren zeer actief op het terrein van grid-computing. Het bedrijf heeft hiertoe miljarden dollars in personeel en infrastructuur geïnvesteerd. De term die IBM gebruikt voor grid-computing is (deep) computing on demand. In tegenstelling tot andere bedrijven biedt IBM niet alleen de systeemsoftware die voor het bouwen van grids nodig is: een eigen omvangrijk wereldwijd netwerk van server-pools, waarvan de eerste medio 2003 in gebruik is genomen, is de basis waarop computerdiensten on demand aan klanten kunnen worden geleverd via een VPN-verbinding binnen het internet. Klanten die veel verwerkingskracht nodig hebben, zoals olieveldontsluitingsbedrijven, de farmaceutische en de filmindustrie, financiële dienstverleners, overheidsinstanties en onderzoeksinstituten, worden aangelokt door het perspectief van directe reductie van de kosten voor infrastructuur en beheer. Aan de softwarekant is er een reeks van producten, zoals het WebSphere-platform, de WebSphere-application-server, NAS en iSCSI (specifiek voor opslag), Storage Tank (complete databack-up), TotalStorage (off-line back-up), Tivoli (beheer van grids), eServer p- en xSeries (voor aansluiting van supercomputers aan grids) en specifieke pakketten voor diverse branches, zoals gezondheidszorg, overheid, financiële dienstverlening, ruimtevaart en de autobranche.

Ontwikkeling van grid-applicaties Met de komst van parallelle computers zijn nieuwe programmeermodellen ontstaan, zoals dataparallel programmeren en message passing. Deze modellen zijn de basis geworden van standaarden, zoals de nieuwe versies van de programmeertaal Fortran respectievelijk de communicatiebibliotheek Message Passing Interface (MPI). De ontwikkeling van gridtoepassingen is moeilijker dan de ontwikkeling van applicaties voor gewone of geavanceerde (parallelle) computers. Grid-programmeren is gericht op de afstemming van activiteiten in heterogene dynamische omgevingen door het regelen van de interactie tussen gedistribueerde faciliteiten, diensten en gegevensbronnen. Deze nieuwe technologie noodzaakt tot de ontwikkeling van nieuwe, gridspecifieke programmeermodellen en praktijken. Hieronder volgt een overzicht van recente ontwikkelingen op dit terrein volgens Laforenza (2002). Een message-passing-bibliotheek maakt de communicatie mogelijk tussen processen die op verschillende processoren kunnen worden uitgevoerd. Bij een parallelle computer zijn dit de processoren van die computer. In een gridcontext kunnen dit de processoren van computers op verschillende locaties zijn. De communicatie tussen computers op verschillende locaties is echter meerdere ordes van grootte langzamer dan de communicatie binnen een parallelle computer. Grid-georiënteerde message-passing-bibliotheken stellen de programmeur in staat om rekening te houden met deze verschillen via aparte functies voor snelle en langzame communicatie. Er bestaan een aantal grid-georiënteerde message-passing-bibliotheken: MagPIe,

Grid-georiënteerde message-passingbibliotheken

Onderzoek

MPICH-G2, MPI_Connect, MetaMPICH, PACX-MPI, PVMPI. Hoewel deze benadering op een behoorlijk laag programmeerniveau is gepositioneerd, lijkt hij de enige plausibele optie voor de ontwikkeling van efficiënte gridtoepassingen in de nabije toekomst.

Network-enabled server

Hierbij gaat het om het gebruik op afstand van programmabibliotheken en rekenfaciliteiten. Op dit moment zijn voorbeelden te vinden op het terrein van numerieke berekeningen (Ninf, NetSolve). De oplossing van een stelsel lineaire vergelijkingen is bijvoorbeeld een veel voorkomend probleem bij wetenschappelijke simulaties en technische berekeningen. De gebruiker kan vanuit een (client)programma, dat geschreven is in een traditionele programmeertaal als Fortran of C, een functie oproepen voor de oplossing van zo’n stelsel. Via het globale netwerk wordt de functieoproep, samen met parameters zoals een matrix van coefficiënten, doorgegeven aan een softwarebibliotheek- en rekenserver. De server voert de berekeningen uit en retourneert de resultaten. Aan de basis van deze benadering liggen de traditionele concepten remote procedure-call en client/server. Een middleware-laag zorgt voor de afhandeling van de functieoproep, inclusief het vinden van een beschikbare server die de gevraagde dienst kan verlenen. De middleware zorgt tevens voor authenticatie, autorisatie en billing.

Component-gebaseerde technologieën

Een component is een uitvoerbaar deelprogramma dat gedefinieerd is door zijn functie en het protocol dat het gebruikt om met andere componenten te communiceren. De grote potentie van deze benadering voor de beheersing van de complexiteit van grote toepassingen en voor het hergebruik van software is door het bedrijfsleven in voldoende mate herkend. Dat heeft geleid tot de ontwikkeling van systemen als Common Object Request Object Architecture (CORBA), Distributed Component Object Model (DCOM), Enterprise JavaBeans (EJB), en .NET. De componentgebaseerde manier waarop huidige complexe toepassingen worden gebouwd, is zeer geschikt voor gebruik in gridtoepassingen. De componenten van een toepassing kunnen op verschillende computers in een grid worden uitgevoerd. Hierbij gaat het om componenten waarvan de uitvoering minimaal enkele minuten vergt. Voor zulke componenten speelt de communicatietijd in het grid geen grote rol en lijdt de efficiëntie er niet onder. De verwachting is dat met de toenemende beschikbaarheid van grid-middleware de componentgebaseerde technologieën op middellange termijn uitgroeien tot dé manier om gridtoepassingen te ontwikkelen.

Web-diensten

Het World Wide Web is ontstaan als een systeem voor snelle en gebruikersvriendelijke uitwisseling van informatie. In eerste instantie ging het daarbij om teksten: HTTP is een protocol voor tekstuitwisseling. De markeertaal HTML biedt slechts faciliteiten voor het opmaken van tekst en de integratie daarin van beeld en geluid. De taal XML gaat een stap verder door faciliteiten te bieden voor semantische markering van informatie. Daardoor is het mogelijk bedrijfsprocessen van twee (of meerdere) organisaties, bijvoorbeeld afnemer en toeleverancier, op elkaar af te stemmen. Een volgende stap in de ontwikkeling van het web is om met diensten op een soortgelijke manier om te gaan. In plaats van informatie worden diensten aangeboden en afgenomen. Dan gaan we van een teksten informatie-web naar een diensten-web.

91

92


De diensten kunnen zeer divers zijn: specifieke softwareapplicaties, toegang tot gegevensbanken, dataopslag- of rekenfacilteiten. Net zoals bij het net-enabled serverconcept worden bij het concept van webdiensten softwarefuncties vanuit een applicatie aangeroepen. Deze functies implementeren de gevraagde diensten en kunnen worden uitgevoerd op servers van de eigen organisatie of van een externe leverancier. De diensten maken gebruik van verzamelingen van standaarden, die ontwikkelaars in staat stellen om gedistribueerde toepassingen te implementeren met gebruik van uiteenlopende gereedschappen van verschillende leveranciers. De meest bekende protocollen en standaarden zijn: XML; Universal Description, Discovery and Integration (UDDI); Simple Object Access Protocol (SOAP) en Web Service Description Language (WSDL). Omdat HTML slechts op de opmaak van tekst is gericht, is deze taal relatief simpel, hetgeen tot zijn snelle acceptatie heeft geleid. ICT-diensten kunnen daarentegen zeer divers zijn. Dit kan ertoe leiden dat de middelen voor de beschrijving van zulke diensten dermate omvangrijk worden dat dit hun acceptatie in de praktijk belemmert. Of door het concept van webdiensten het web dezelfde rol kan spelen bij het gebruik van gedistribueerde ICT-bronnen als bij het verkrijgen van informatie, moet dus nog uit de praktijk van de komende jaren blijken. Traditionele programmeertalen als Fortran, C of Java zijn geschikt om monolitische programma’s te schrijven. Ze bieden echter onvoldoende middelen om programma’s te integreren door bijvoorbeeld in de uitvoer van een programma naar bepaalde patronen te zoeken en het resultaat als invoer te sturen naar een ander programma, dat mogelijk op een andere computer wordt uitgevoerd. Een aantal scripting programmeertalen, zoals Perl, Python, Tcl/Tk, Java-scripts en Unix-shells, is uit deze behoefte ontstaan. Deze benadering biedt een werkbare manier om snel gedistribueerde toepassingen te bouwen en wordt zeer breed in de praktijk toegepast. De verbinding van webservers, die informatie aan webgebruikers beschikbaar stellen of informatie ontvangen, en gegevensbankservers wordt bijvoorbeeld in de regel gerealiseerd door een scriptprogramma dat in zo’n scripting programmeertaal is geschreven.

Scripting programmeertalen

PSE’s (Problem Solving Environments) zijn systemen die alle computerfaciliteiten beschikbaar stellen die nodig zijn voor de oplossing van een gegeven klasse van problemen. Het begrip stamt van vóór het gridtijdperk, toen dergelijke omgevingen ontwikkeld werden voor specifieke computersimulaties in bijvoorbeeld de stromingsleer. Het doel is de productiviteit van onderzoekers te verhogen door ondersteuning te bieden voor probleemomschrijving, keuze van een oplosmethode, uitvoeren van simulaties en analyse van de resultaten in een geïntegreerde omgeving. De onderzoeker kan zich concentreren op het oplossen van zijn probleem en wordt niet afgeleid door de noodzaak gereedschappen te ontwikkelen. Een gridcontext voegt aan dit doel nog een dimensie toe. De faciliteiten die in een PSE worden ingezet, kunnen over verschillende heterogene computersystemen zijn gedistribueerd, zonder dit een zorg voor de eindgebruiker hoeft te zijn. Systemen die het bouwen van gridgerichte PSE’s ondersteunen, zijn bijvoorbeeld WebFlow en Commodity Grid (CoG).

Probleemoplosomgevingen

Onderzoek

Frameworks

Frameworks zijn geïntegreerde verzamelingen van software-tools die de ontwikkeling van applicaties vergemakkelijken. Twee voorbeelden zijn Cactus en Meta-Chaos. Cactus wordt onder meer gekenmerkt door een modulaire opbouw, die de parallelle uitvoering op diverse platformen en de samenwerking van verschillende groepen bevordert. Er zijn modules voor diverse standaardtaken, zoals parallelle I/O, datadistributie of checkpointing, en modules voor specifieke toepassingen, zoals de simulatie van verbrandingsprocessen. Nieuwe toepassingen worden in een soort objectgeoriënteerde metaprogrammeertaal geschreven, door aan te geven hoe uitvoerbare programma’s onderling gegevens uitwisselen. Meta-Chaos is gericht op de uitwisseling van gegevens tussen dataparallelle bibliotheken. Voorbeelden van een portal in een generieke internetcontext zijn Yahoo, Alta Vista, AOL, Lycos en Infoseek. In de context van wetenschappelijk rekenen geeft een portal toegang tot geïntegreerde diensten die wetenschappelijke simulaties mogelijk maken. HotPage is bijvoorbeeld de grid-computing-portal van NPACI (NSF’s Partnerships for Advanced Computational Infrastructure). Door dit portal kan een gebruiker van de grid-computingfaciliteiten van NPACI een overzicht krijgen van de op een gegeven moment beschikbare bronnen, en bepalen met welke faciliteiten en op welke manier zijn taak wordt uitgevoerd.

Portals

Uit de praktijk is bekend dat gecompileerde programma’s het snelst zijn: dat wil zeggen programma’s die voor hun uitvoering in machinecode zijn omgezet en waarbij ook de toewijzing van geheugen heeft plaatsgevonden. Bij de ontwikkeling van parallelle computers met gedistribueerd geheugen is gebleken dat de compilatie van programma’s op zulke systemen het moeilijkste probleem is. Dit heeft tot de ontwikkeling van alternatieve oplossingen geleid, zoals de message-passing-bibliotheken: de programmeur geeft aan hoe de gegevens over de geheugens van de afzonderlijke processoren worden verdeeld en zorgt ervoor dat ze zonodig van het ene naar het andere geheugen verplaatst worden. In een gridcontext lijkt de compilatie een nog moeilijker probleem. In een parallelle computer is het aantal processoren en hun verbindingen van tevoren bekend. De configuratie van de in een grid verbonden computers verandert echter permanent. Bij de uitvoering van een gedistribueerd programma dient dynamisch rekening te worden gehouden met de veranderingen in de gridconfiguratie. De verwachting is dat deze benadering pas op de lange termijn vruchten kan afwerpen.

Compilatiesystemen voor het grid

Voorbeelden van grote gridprojecten Alleen al in de VS zijn sinds medio jaren negentig enkele honderden miljoenen dollars door de overheid beschikbaar gesteld voor gridonderzoek. Ook elders in de wereld zijn er enkele tientallen gridonderzoeksprojecten gaande. Toepassingen zijn onder meer te vinden op de terreinen van hoge-energiefysica, modelleren van het klimaat, genetisch onderzoek, simulaties van aardbevingen, sterrenkunde en hersenenonderzoek. Een recent rapport van de National Science Foundation in de VS, getiteld

93

94


Revolutionizing Science and Engineering Through Cyberinfrastructure, pleit voor nieuwe financiering in de omvang van één miljard dollar per jaar (!) om van gridcomputing een regulier onderzoeksmiddel te maken. Een van de grootste gridonderzoeksprojecten op dit moment is TeraGrid 7 van de National Science Foundation. Dit meerjarig project heeft als doel het bouwen van ‘s werelds snelste en meest complexe gedistribueerde computerinfrastructuur voor wetenschappelijk onderzoek. Het hart van dit systeem wordt gevormd door krachtige parallelle computers op vijf geografische locaties. De totale verwerkingskracht zal 20 teraflops bedragen. Naast grote verwerkingskracht zal het systeem een enorme opslagcapaciteit beschikbaar stellen: bijna 1 petabyte (1015). Visualisatiefaciliteiten en gegevensbanken behoren ook tot deze infrastructuur. De genoemde computers en faciliteiten zullen door een speciaal snel netwerk van 40 gigabit per seconde worden verbonden.

TeraGrid

Gridprojecten bij CERN

Negen grote Europese rekencentra werken samen in het kader van het door de EU gesubsidieerde DataGrid-project. De deelnemers willen hun reken-, opslag- en netwerkcapaciteiten op een gecoördineerde manier laten samenwerken voor gedistribueerde analyse van gedistribueerd opgeslagen data (honderden petabytes), die verkregen zijn met een nieuwe deeltjesversneller (Large Hadron Collider) van het Europees centrum voor nucleair onderzoek CERN.8 Dit geheel moet in 2005 operationeel zijn. Bij de gegevensanalyse van de deeltjesversneller zullen maar liefst vijfduizend wetenschappers van 150 universiteiten betrokken zijn. Een ander voorbeeld van grootschalige en gedistribueerde data-opslag in dit kader is het project Globally Interconnected Object Databases (GIOD), dat gericht is op de data die gegenereerd zullen worden bij CERN. Een van de meest ambitieuze gridprojecten van dit moment is het Grid Physics Network (GriPhyN). Dit samenwerkingsverband wordt gefinancierd door de Amerikaanse National Science Foundation. De verwachting is dat de cumulatieve rekenkracht van GriPhyN meer dan 120 triljoen operaties per seconde gaat bedragen. Om dit te bereiken zullen wereldwijd duizenden computers, niet uitsluitend supercomputers, ingezet worden.

Grid Physics Network

Radiotelescopen maken simultaan gebruik van meerdere antennes. Door de met deze antennes gewonnen signalen gezamenlijk te analyseren, krijgt men een grotere resolutie aan de hemel. Hoe meer antennes men gebruikt en hoe verder uit elkaar deze antennes staan, hoe groter het oplossingsvermogen. Tot nu toe was het in de radioastronomie gebruikelijk antenna-arrays te bouwen . Voorbeelden daarvan kunnen in Dwingeloo en Westerbork worden gezien. Door antennes in verschillende landen met elkaar te verbinden, kan men een nog grotere resolutie bereiken. Vereist hiervoor is een snel datanetwerk en veel rekenkracht en opslagcapaciteit. Radioastronomen maken derhalve plannen om alle radiotelescopen in Europa te

Radioastronomie

7

http://www.teragrid.org

8

CERN stond overigens aan de wieg van de ontwikkeling van het World Wide Web.

Onderzoek

verbinden met de krachtige processor bij JIVE (Joint Institute for VLBI in Europe), dat gehuisvest is in Dwingeloo. Met SURFnet in Nederland en Géant in Europa worden in 2003 Gb/s-dataverbindingen aangelegd van de telescopen naar Dwingeloo. Vanaf 2004 hebben de astronomen daarmee een radiotelescoop zo groot als heel Europa. De volgende ontwikkeling in de radiosterrenkunde richt zich op een ambitieus project, LOFAR, dat voor een groot deel in Nederland bedacht en gepland wordt. Deze telescoop bestaat uit meer dan tienduizend eenvoudige radioantennes, verspreid over een gebied met een diameter van ongeveer 350 km. Deze verzameling van antennes is feitelijk een groot wide-area-sensornetwerk, waarbij de benodigde netwerkcapaciteit en rekenvermogen te vergelijken zijn met die van het Distributed Tera-GRID Facility (DTG) in de VS (zie tabel 1). Project

Tabel 1

Begin

Vergelijking van de radioastronomie-projecten DFT en LOFAR

Rekenkracht

Opslag Bandbreedte

[Tflops]

[Tbyte] [Gb/s]

DFT

2001

12

450

40

LOFAR

2003

40

600

160n

n = aantal kleuren op het LOFAR-interne netwerk voor datatransport

Binnen het LOFAR-project wil men dan ook verder gaan dan slechts antennes met elkaar en met rekencapaciteit verbinden. De voorgenomen rekenkracht van het systeem wordt groot genoeg om de individuele signalen tot achtmaal toe te kopiëren en er simultaan in software een achttal onafhankelijke telescopen van te maken. Hierbij begint het grid een rol te spelen. Men wil met gridtechnologie ‘s werelds eerste multi-user, multi-tasking, on-line sofware-telescoop bouwen, die vanuit operationele centra in meerdere landen kan worden aangestuurd. De eerste drie centra zijn gepland bij de Rijksuniversiteit Groningen, bij het MIT in Cambridge in de VS en bij de Universiteit van Sydney in Australië. Verwacht wordt dat deze centra de gegevens naar gebruikers bij universiteiten overal in de wereld veeelal in quasi-real-time zullen doorsturen. Uitgezocht wordt zelfs hoe één van de telescopen voor het algemene publiek via het internet ter beschikking kan worden gesteld. Deze gedachtengang leidt al gauw tot ideeën voor het koppelen van andere soorten sensoren aan de netwerk-infrastructuur van LOFAR. Gepland wordt om seismische sensoren aan te sluiten, om zodoende driedimensionale beelden met ongekend scherpe details van de aardgasreservoirs onder Noord-Nederland te verkrijgen. Tevens wordt uitgezocht hoe milieusensoren voor experimenten in de precisielandbouw aangekoppeld kunnen worden. Om optimaal gebruik van deze sensorarrays te realiseren, zijn uiteraard speciale operationele centra op afstand met gridtechnologieën nodig. Dit grid ter bevordering van hersenenonderzoek is met hulp van de National Institutes of Health van de VS in 2001 gestart. Een deelproject, met de titel Brain Morphometry BIRN, gaat bijvoorbeeld over het beschikbaar stellen en verwerken van MRI-data voor onderzoek naar de ziekte van Alzheimer. Onderzoekers van verschillende deelnemende universiteiten en ziekenhuizen kunnen de gedistribueerde gegevens via een datagrid raadplegen.

Biomedical Informatics Research Network

95

96


Voorbeelden van andere gridprojecten zijn FusionGrid, het Science Grid van de Department of Energy van de VS, het Network for Earthquake Engineering Simulation, de International Virtual Data Grid Laboratory en het NSF Middleware Initiative.

Nederlandse gridonderzoeksprojecten

Aan Nederlandse universiteiten zijn verschillende groepen betrokken bij gridactiviteiten. Binnen de informatica-onderzoekschool ASCI wordt gewerkt aan een testbed voor gedistribueerd rekenen, DAS genoemd, dat deel uitmaakt van het Europese testbed Egrid. Met hulp van de stichting Nationale Computer Faciliteiten (NCF) van NWO wordt dit systeem naar een Nederlands gridtestbed uitgebreid. Zo worden aan deze verzameling computers systemen voor rekenen en dataverwerking door Nikhef en Astron (Dutchgrid) toegevoegd. Verder is NCF betrokken bij het NEG (Northern European Grid), een onderdeel van de EGEE-aanvraag bij de EU (opvolger van het Europese Datagrid-initiatief). Nederlandse informatici nemen ook deel aan het Europese GridLab-project. De middleware die uit dit project moet voortvloeien, dient als tussenlaag te fungeren tussen een data- en rekenintensieve astrofysische applicatie en de Globus-grid-middleware. Aan de applicatiekant zijn er binnen Nederland activiteiten bij het Nikhef en het KNMI, gericht op het Europese DataGrid-project voor snelle verwerking van grote datastromen. Wat het gebruik van grids voor e-science betreft, verwijzen we naar de ICES/KIS-projecten Virtueel Laboratorium voor E-science ontwikkeling en Virtueel Laboratorium Nederland van FOM en andere partijen. Tenslotte is de deelname van stichting Astron van NWO aan het Europese LOFAR-project te noemen.

Projecten met een goed doel en betrokkenheid van particulieren Op dit moment is er een aantal projecten waarbij burgers een deel van de verwerkingskracht van hun pc’s aan een organisatie met een goed doel ter beschikking kunnen stellen. Bij het project SETI@home (Search for Extraterrestrial Intelligence), dat circa vijf jaar geleden is begonnen, wordt bijvoorbeeld naar sporen van buitenaards leven in gegevens uit radiotelescopen gezocht. Bij een ander project, Find-a-Drug 9, dat in 2002 van start is gegaan, gaat het om de ontwikkeling van nieuwe geneesmiddelen tegen ziektes als kanker, pest, multiple sclerose, SARS en AIDS. Na de terroristische aanslagen van 11 september 2001 werd in een soortgelijk project naar een vaccin tegen het pokkenvirus gezocht. In een Japans project wordt gezocht naar overeenkomsten en specifieke patronen in de genetische informatie van mensen en de relatie ervan met bepaalde ziektes. Vrijwel altijd gaat het om wetenschappelijke problemen die uit een groot aantal onafhankelijke en identieke (op de te verwerken gegevens na) deelproblemen bestaan. Een voorbeeld is het onderzoek naar de potentie van vele verschillende molecuulstructuren om als geneesmiddel tegen een bepaalde ziekte te worden gebruikt: voor elke molecuulstructuur worden de mogelijke interacties met een eiwit van de ziekteveroorzaker onderzocht.

9

http://www.find-a-drug.org/

Onderzoek

Iedereen die een aan het internet aangesloten computer bezit, kan deelnemen aan zo’n project. Een deelnemer kan van een server van het project een kopie downloaden van een programma dat de bewerkingen uitvoert, en een deel van de te verwerken gegevens, bijvoorbeeld een aantal molecuulstructuren. Als het programma eenmaal op de pc van de deelnemer is geïnstalleerd, is geen verdere interactie met de pc-eigenaar nodig. De pc voert het programma op de achtergrond uit, waarbij het normale gebruik van de computer niet wordt belemmerd. Het programma maakt gebruik van de rekentijd die overblijft; in de regel is dat het overgrote deel. Bij een typische pc-taak als tekstverwerking wordt minder dat 1% van de processortijd gebruikt en blijft de resterende 99% onbenut. Het programma stuurt de resultaten terug naar een server van het project en haalt nieuwe te verwerken gegevens op. Dit gaat door zolang de pc-eigenaar aan het betreffende project deel wil nemen. Het Nederlandse bedrijf Xolo X combineert dit verwerkingsmodel met een dienst voor het uitwisselen van muziek: gebruikers kunnen gratis muziek downloaden, maar moeten in ruil daarvoor de verwerkingskracht van hun computer aan Xolo X ter beschikking stellen. Het bedrijf verkoop vervolgens deze verwerkingskracht aan onderzoeksinstellingen. Op dit moment zijn bijvoorbeeld meer dan achtduizend pc’s van circa zestig landen bij het Find-a-Drug-project geregistreerd. Ze zijn voor dit project ingezet ter waarde van meer dan 250 jaar rekentijd. Op deze manier zijn inmiddels meer dan een half miljard moleculen onderzocht. Bij een soortgelijk project in Japan heeft men twaalfduizend pc’s ingezet om in 130 dagen een wetenschappelijk probleem door te rekenen dat op een enkele computer meer dan zeshonderd jaar aan rekentijd had gekost. Strikt genomen gaat het bij zulke projecten niet echt om grid-computing in de zin van verwerkingskracht ‘uit de muur’. Het gaat om gedistribueerde gegevensverwerking met internet als communicatiemiddel. Het lijkt er echter op dat de begrippen distributed computing en internet-computing, die hier zeker aan de orde zijn, inmiddels zijn opgegaan in het begrip grid-computing, dat bijna alles overkoepelt wat met het internet te maken heeft. Het type rekenkracht dat men bij dit soort projecten ‘uit het stopcontact’ krijgt, heeft beperkingen. Het doel van zo’n project is altijd de oplossing van een concreet probleem, maar niet elk wetenschappelijk probleem kan worden aangepakt door het te verdelen in vele onafhankelijk van elkaar door te rekenen deelproblemen. Ongeacht de beperkingen denkt het Japanse bedrijf NTT Data Corp op termijn de organisatie van dergelijke projecten (inclusief de project-servers) als product te kunnen verkopen. Doelgroep zijn in eerste instantie onderzoeksinstituten en universiteiten. Deze onderzoeksinstellingen hoeven dan immers geen dure supercomputers voor de oplossing van wetenschappelijke problemen te kopen. Deze specifieke vorm van grid-computing is slechts beperkt inzetbaar en biedt een relatief smalle basis voor universitair beleid op dit terrein. Toch is dit model niet te onderschatten voor zowel het vinden van aanvullende ICT-bronnen voor academisch onderzoek als voor de uitstraling van dit onderzoek naar de rest van de maatschappij. Het gaat bij de lopende projecten immers om maatschappelijk zeer relevante onderwerpen die het grote publiek aanspreken. Bij het project voor het pokkenvirus-vaccin zouden bijvoorbeeld meer dan twee miljoen computers aangesloten zijn. Zulke pro-

Kanttekeningen

97

98


jecten zijn dus goede ambassadeurs van het academisch onderzoek bij de overheid en de bevolking. Ook in Nederland laten zich projecten formuleren die zijn afgeleid van maatschappelijk relevante onderwerpen – bijvoorbeeld zorg, milieu, veiligheid, of waterbeheer – en waarvoor zeker een groot draagvlak bij de bevolking te vinden is. Relatief kleine stimuleringsprogramma’s (vanuit OCW, SURF of de universiteiten zelf) kunnen een groot rendement opleveren in de vorm van maatschappelijke herkenning, inzicht en betrokkenheid van de gewone burger bij wat in de ‘ivoren toren’ gebeurt. Ook de ICT-bronnen (de beschikking over de rekenkracht van mogelijk vele duizenden pc’s van particulieren) die men op deze manier gratis kan krijgen, zijn natuurlijk niet te onderschatten.

Gridorganisaties en -standaarden De gridactiviteiten van de laatste acht jaar hebben geleid tot de ontwikkeling van specifieke protocollen, standaarden, diensten en tools die zich kenmerken door openheid en interoperabiliteit. Deze twee aspecten zijn onontbeerlijk voor de realisatie van de hoofddoelstellingen van het gridconcept: het delen van ICT-bronnen en het dynamisch vormen van virtuele organisaties. De protocollen en standaarden zijn voor belangstellenden beschikbaar bij de twee grote consortia die het gridconcept ontwikkelen en promoten: het Globus-project en Global Grid Forum. Globus 10 is in 1995 begonnen als een door de Amerikaanse overheid gefinancierd fundamenteel onderzoeks- en ontwikkelingsproject in informatietechnologie. De deelnemers waren enkele universiteiten en onderzoekslaboratoria in de VS. Inmiddels zijn er veel deelnemers bij gekomen, waaronder internationale en industriële partners, en krijgt dit project ook steun van bedrijven als IBM en Microsoft. In het begin was het vooral gericht op de ontwikkeling van basistechnologieën die nodig zijn om grids voor wetenschappelijk-technisch rekenen te bouwen. Tegenwoordig zijn de doelen en de resultaten van het project even belangrijk voor toepassingen in het bedrijfsleven. De Globus Toolkit, die in het kader van het project is ontwikkeld, is een open-sourceverzameling van diensten en bibliotheken die het bouwen van grids en grid-toepassingen mogelijk maakt. Onder meer worden aspecten ondersteund als online delen, ontsluiting en management van ICT-bronnen en -gegevens, veiligheid, communicatie en portabiliteit. De Globus Toolkit is inmiddels een de-factostandaard voor het bouwen van gridsystemen geworden voor zowel academisch onderzoek als commerciële toepassingen. Het is een voorbeeld van succesvolle technologietransfer. Net als het open-source-besturingssysteem Linux wordt de Globus Toolkit ondersteund en verder ontwikkeld door een grote en groeiende groep van vrijwilligers en beroepsprogrammeurs. De toolkit is gratis verkrijgbaar en gebruikers kunnen de software naar behoefte aanpassen. Grote software-bedrijven (zoals IBM en Platform Computing) ondersteunen de Globus Toolkit. De combinatie van open source, open

Globus

10

http://www.globus.org

11

http://www.gridforum.org

12

Foster et al. 2002

Onderzoek

Figuur 36 Grid-architectuur. Bron: Globus project

standaarden en de continuïteit die door het commitment van grote bedrijven is gewaarborgd, is een succesrecept voor brede acceptatie, zoals de ervaringen met het besturingssysteem Linux ons leren. De Global Grid Forum11 wordt gevormd door individuele onderzoekers en beroepsprogrammeurs die op het terrein van gridtechnologieën werken. Terwijl het Globusproject op ontwikkeling en implementatie van software is gericht, is het hoofddoel van de Global Grid Forum de ontwikkeling van standaarden, documentatie van best practices en richtlijnen voor implementatie. Tevens richt het forum zich op de ontwikkeling van een brede geïntegreerde grid-architectuur, die onderzoek, ontwikkeling en gebruik van nieuwe grids kan bevorderen.

Global Grid Forum

Open Grid Services Architecture

Gelet op hun ervaring en expertise op het gebied van internet-technologie en parallel en gedistribueerd rekenen, spelen de universiteiten een belangrijke rol bij het definiëren van open standaarden voor grid-computing. De Open Grid Services Architecture (OGSA), die door de Global Grid Forum wordt ontwikkeld, is een nieuwe stap naar de integratie van de gridtechnologieën die binnen de Globus Toolkit zijn ontwikkeld, in de opkomende webdienst-standaarden.12 Deze architectuur gaat uit van een uniforme representatie van verwerkings- en opslagbronnen, netwerken, gegevensbanken, applicatieprogramma’s en dergelijke. Deze worden als diensten (services) gezien die via het netwerk gebruikt kunnen worden door de uitwisseling van boodschappen. (Andere systemen, zoals SOS en Legion, gebruiken hiervoor de term ‘object’.) OGSA is gebaseerd op de integratie van concepten en tools uit de grid-computing, zoals gedefinieerd in het Globus-project, en webservice-standaarden als XML, WSDL en SOAP. Naar verwachting zullen eind 2003 alle belangrijke grid-infrastructuren op OGSA gebaseerd zijn of daaraan voldoen. IBM en Oracle hebben hun commitment uitgesproken hun producten conform de eisen van OGSA te implementeren. Tot de

99

100


bedrijven die OGSA willen gebruiken, behoren Avaki, Cray, Entropia, Hewlett-Packard, Platform Computing, Silicon Graphics en Veridian.

Conclusies en aanbevelingen In de komende vijf jaar kunnen grids een belangrijke rol gaan spelen voor de ICTinfrastructuur van Nederlandse universiteiten en hogescholen. Een grid kan op basis van de bestaande ICT-infrastructuur binnen een afdeling, instituut, faculteit of universiteit of hogeschool worden gerealiseerd met behulp van specifieke middleware die al dan niet gratis te verkrijgen is. Grids kunnen worden ingezet voor een efficiënter gebruik van de aanwezige ICTinfrastructuur, voor de reductie van de directe ICT-investeringen en beheerskosten, voor toegang tot hoge computercapaciteit, voor gebruik van geïntegreerde gedistribueerde gegevensbanken en toepassingen, voor interactief samenwerken op afstand en voor experimenten met apparatuur op afstand. Bij een universiteit is er voldoende ICT-kennis om grids te laten realiseren, door eigen personeel of door een extern bedrijf. De invoering van gridtechnologie in de organisatie stelt echter eisen aan beleid, organisatie en management. De hoofdproblemen hierbij zijn de veiligheidsbedenkingen van het betrokken beheerspersoneel en de verweving van de ICT-budgetten van verschillende organisatieonderdelen door het gebruik van een grid. De grootste kansen in het hoger onderwijs en onderzoek in de komende vijf jaar bieden computerfaciliteitengrids in een organisatie(onderdeel), die rekenen opslagfaciliteiten in een administratief netwerkdomein via een intranet integreren. Dergelijke grids laten zich zonder veel technologische en veiligheidsrisico’s realiseren in een afdeling of instituut met de inmiddels rijpe gridtechnologie, en kunnen wezenlijke besparingen in de directe hardware- en beheerskosten opleveren. Wie deze kansen links laat liggen, zal teveel voor de nodige ICT-infrastructuur betalen en daarvan suboptimaal gebruik maken. De grootste ervaring is opgedaan met rekengrids. De meeste huidige grid-onderzoeksprojecten en commerciële producten zijn op deze rekengrids gericht. Ze zijn in eerste instantie belangrijk voor wetenschappelijke en technische simulaties waarmee veel berekeningen gemoeid zijn. Voordat een universiteitsbestuurder zijn toestemming geeft te investeren in een nieuwe dure high-performance-computer voor wetenschappelijk onderzoek, zou hij eerst moeten laten uitzoeken of de gestelde doelen kunnen worden gerealiseerd met een rekengrid op basis van de aanwezige ICT-infrastructuur. Bijvoorbeeld met pools van onderwijs-pc’s die ‘s nachts als een cluster voor parallel gedistribueerd rekenen gebruikt worden.

13

http://www.gridtoday.com

Onderzoek

De verwachting is dat in de komende periode datagrids ook in de levenswetenschappen een zekere rol gaan spelen, in het bijzonder de genetica en de bio-informatica, en tevens in de humane en sociale wetenschappen en de kunsten. Wat de schaal betreft waarop de integratie en het delen van ICT-bronnen plaatsvinden: de komende periode zullen de organisatiegrids, die binnen een afdeling, instituut, faculteit, hogeschool of universiteit op basis van een intranet worden gerealiseerd, het talrijkst zijn. Het aantal partnergrids, waarbij twee of meer organisaties ICT-bronnen delen, meestal om gezamenlijke projecten of opleidingen te realiseren, zal toenemen. Een wereldwijd servicegrid zal ook in de komende periode nog een toekomstvisie blijven. Grid-onderzoeksprojecten waarbij vele duizenden burgers een deel van de rekenkracht van hun computers via internet ter beschikking stellen voor de oplossing van wetenschappelijke vraagstellingen, hebben een grote uitstraling naar de rest van de maatschappij. Ook in Nederland laten zich projecten formuleren die van maatschappelijk zeer relevante onderwerpen zijn afgeleid – denk aan zorg, milieu, veiligheid en waterbeheer – en waarvoor een groot draagvlak bij de bevolking te vinden is. Relatief kleine stimuleringsprogramma’s (vanuit OCW, SURF of de universiteiten zelf) op dit terrein kunnen een groot rendement opleveren. Referenties D. Laforenza,‘Grid programming: some indications where we are headed’, in: Parallel Computing 28 (2002), 1733-1752 H. van der Pluijm,‘Verwerkingskracht uit de kraan’, in: LAN Internetworking Magazine, 31-05-2003 I. Foster, C. Kasselman, J.M. Nick, S. Tuecke,‘Grid services for distributed system integration’, in: IEEE Computer, juni 2002, 37-46. Meerdere berichten in Grid Today 13

101

102


3 . 2 Webservices: software uit het stopcontact Jörgen van den Berg Wat is een webservice?

Webservices zijn de softwarematige bouwstenen van een nieuw, veelbelovend model voor gedistribueerde applicaties, waarbij het internet de verbindende schakel vormt. Ze maken de integratie van uiteenlopende software-oplossingen mogelijk, op basis van open standaarden en speciale aandacht voor communicatie en samenwerking tussen gedistribueerde applicaties. In een omgeving van webservices kunnen applicaties geheel of gedeeltelijk worden opgebouwd en samengesteld uit verschillende webservices van mogelijk zelfs verschillende herkomst. Deze werken samen, ongeacht waar zij zich fysiek bevinden en hoe zij lokaal zijn geïmplementeerd. Weliswaar zijn webservices inhoudelijk sterk afhankelijk van hun gebruiksdoel en de organisaties die ze ontwikkelden, maar de syntaxis en semantiek zijn uniform. Webservices zijn volledig gebaseerd op XML (Extensible Markup Language), de lingua franca voor de uitwisseling van data op het internet. Daarmee spreken ze in ieder geval allemaal dezelfde geformaliseerde taal. Tegelijk kan de semantiek van een webservice ook formeel worden beschreven. Beide kenmerken zijn essentieel voor succesvolle communicatie en uiteindelijk voor samenwerking. Webservices kunnen worden geactiveerd op alle typen computersystemen en soorten besturingssystemen en zij zijn onafhankelijk van de lokaal gebruikte programmeertalen. Webservices op het internet maken gebruik van industriële en breed ondersteunde standaarden en protocollen. Deze standaarden zijn gedefinieerd en worden onderhouden door toonaangevende, open en onafhankelijke organisaties: het World Wide Web Consortium (W3C) en de Organization for the Advancement of Structured Information Standards (OASIS). Drie van deze standaarden (SOAP, WSDL en UDDI) zijn betrekkelijk nieuw. Zij dienen specifiek om gedistribueerde applicaties mogelijk te maken en bepalen daarmee de architectuur van webservices. Deze drie zijn toegevoegd aan bestaande en buitengewoon succesvolle internetstandaarden, zoals HTTP, SMTP en XML. Simple Object Access Protocol (SOAP) Webservices bieden gebruikers een bepaalde functionaliteit met behulp van een standaard-webprotocol. In het merendeel van de gevallen is dat het Simple Object Access Protocol (SOAP). SOAP is een op XML gebaseerde communicatiestandaard van het W3C, die alle regels specificeert voor het lokaliseren van XML-webservices, de integratie in applicaties mogelijk maakt, en de onderlinge communicatie regelt. Web Services Description Language (WSDL) Essentieel voor webservices is een dusdanig gedetailleerde beschrijving van hun interface dat een gebruiker een applicatie kan bouwen die met die service kan communiceren en samenwerken. De formele inhoudelijke beschrijving van de webservice is vastgelegd in een XML-document, dat is gebaseerd op een andere webstandaard die bekend staat als Web Services Description Language (WSDL).

Onderzoek

Universal Discovery Description and Integration (UDDI) Webservices kunnen centraal worden geregistreerd, zodat potentiële gebruikers ze eenvoudig kunnen vinden. Deze Gouden Gids-functie steunt weer op een andere standaard, die bekend staat als Universal Discovery Description and Integration (UDDI). Webservices maken het niet alleen mogelijk dat applicaties over internet data delen. Zij maken ook – en dat is nog belangwekkender – functionaliteit van applicaties beschikbaar, ongeacht de specifieke eigenschappen van de technische omgeving. De hardware, het gebruikte besturingssysteem en de gebruikte programmeeromgeving zijn niet meer van belang. Om complexe taken te kunnen uitvoeren, worden webservices op een dusdanig losse manier gekoppeld dat zij voor de uitvoering van die taken onafhankelijk blijven van elkaar én de gebruiksomgeving. Webservices bieden softwareontwikkelaars dus de keuze tussen het geheel zelf bouwen van een oplossing en het opnemen van bouwstenen (webservices) die door anderen worden geleverd en onderhouden. Dit betekent dat een organisatie niet ieder onderdeel van een oplossing (de software) zelf hoeft te ontwikkelen (en te onderhouden). De mogelijkheid om niet alleen afnemer maar ook aanbieder te zijn van webservices, kan organisaties een nieuw economisch perspectief bieden. UDDI maakt een publieke registratie van webservices mogelijk, waar men – vooralsnog kosteloos – een eigen webservice kan aanmelden en naar andere services kan zoeken: een Gouden Gids voor webservices.

Figuur 37 De webservice-protocolstack

Met de genoemde standaarden is een logisch bouwwerk (figuur 37) neergezet, dat in de noodzakelijke voorwaarden voorziet om van webservices in de komende jaren een succes te maken. Het is opvallend hoe serieus en grootschalig de industrie dit concept oppakt. De concurrentie zal zich vooral afspelen op het inhoudelijke vlak. Wie biedt de meest interessante en kosteneffectieve webservices? Het hoger onderwijs kan hiervan alleen maar profiteren.

De voordelen van webservices

Het belangrijkste voordeel van op XML gebaseerde webservices is dat ze op een betrekkelijk eenvoudige wijze een gestandaardiseerde communicatie realiseren, waarbij programmeertaal en systemen niet meer van belang zijn. Nu is dat een claim die we al begin jaren negentig hebben gehoord, toen eerst DCE (Distributed Computing Environment, zie Achtergrondinformatie) en later CORBA (Common Object Request Broker Architecture, zie Achtergrondinformatie) werden geïntroduceerd. Het

103

104


verschil tussen deze architecturen en SOAP is echter, dat de webservices-architectuur beduidend minder complex is. Hierdoor is de technische en intellectuele barrière om in te stappen veel lager. Er is dan ook een veelheid aan implementaties (soms open source) van de SOAP-standaard beschikbaar. Deze komen niet alleen van de grote spelers, zoals IBM, Microsoft, SUN, HP en Borland, maar ook van vele kleine bedrijven (zie Achtergrondinformatie voor SOAP-implementaties, met maar liefst 91 voorbeelden). Een ander bijzonder belangrijk voordeel van webservices boven DCE en CORBA is dat zij werken met de internetprotocollen XML en HTTP. Onnoemelijk veel organisaties hebben een infrastructuur (met internet, intranet of extranet) die deze protocollen ondersteunen. Bovendien heeft men mensen op ICT-afdelingen met de kennis en de ervaring om het te laten werken. Ook dit zorgt voor een lagere instap dan bij DCE of CORBA het geval was. De succesfactor voor de webservices-architectuur is de mogelijkheid geïntegreerde en samenwerkende oplossingen te ondersteunen, waarbij integriteit, vertrouwelijkheid en veiligheid kunnen worden gewaarborgd. Figuur 38 Het webservice-model met de verschillende actoren en activiteiten

Eerder definieerden we een op XML gebaseerde webservice als ‘een softwareservice, beschikbaar via internet met behulp van SOAP, beschreven in een WSDL-document en geregistreerd in UDDI’. De relatie tussen de rollen die de drie betrokken partijen spelen in het webservicemodel, is weergegeven in figuur 38. De logische volgende vraag is natuurlijk: wat kan ik met een webservice doen? De eerste webservices verschaften informatie over allerlei zaken, zoals beurskoersen, weerberichten en sportuitslagen. Veel publiek toegankelijke toepassingen zijn te vinden in het domein van vertaal- en conversieservices. Zo kan de vertaalservice van AltaVista worden gebruikt met behulp van een webservice1. Xmethods houdt een lijst bij van vrij toegankelijke en veelal opensource-webservices1. Het biedt zelfs een

1

In de Achtergrondinformatie aan het slot van dit hoofdstuk zijn per onderwerp internetbronnen opgenomen voor wie nadere informatie over een onderwerp zoekt.

Onderzoek

testomgeving aan van een filesysteem dat geheel is opgebouwd uit functies die beschikbaar zijn in de vorm van webservices. Google en Amazon bieden via webservices toegang tot hun zoektechnologie en databases. Het moet niet zo moeilijk zijn om allerlei slimme toepassingen te verzinnen, die informatie verzamelen op een hoog aggregatieniveau en die de informatie op verschillende manieren presenteren. Het is bijvoorbeeld mogelijk dergelijke informatie op te nemen in een spreadsheet, dat met enige regelmaat de informatie van een webservice bijhoudt en in een actueel overzicht (met de grafische mogelijkheden van de spreadsheet) toont. Voorbeelden hiervan zijn vooraanmeldingscijfers van een groep studierichtingen, of de belangrijkste financiële indicatoren van een instelling voor hoger onderwijs die kunnen worden ontleend aan de financiële administratie. SAP is een van de partijen die webservices zullen ondersteunen voor hun ERPsysteem1. Verder kan Microsoft Excel kwantitatieve informatie die via een webservice beschikbaar wordt gesteld, constant actueel houden en zichtbaar maken in een grafiek. Het is dus voor iedere doorsnee pc-gebruiker heel goed mogelijk relevante webservices te benutten. Dat biedt perspectief voor veel nieuwe toepassingen. Van sommige webservices zal de informatie vrij beschikbaar zijn. Voor andere informatie zal men zich moeten registreren en later afrekenen. Men hoeft niet uitsluitend te denken in termen van geheel nieuwe programma’s. Het uitrusten van bestaande applicaties of voorzieningen met strategisch gekozen webservices kan bijvoorbeeld leiden tot nieuwe, losjes gekoppelde applicaties die webservices als bouwstenen gebruiken. Het resultaat kan een nieuw en minder geïsoleerd leven zijn voor bestaande (legacy-)systemen: hun levensduur kan worden uitgebreid en hun toegankelijkheid verhoogd.

Funderende technologische standaarden SOAP ligt aan de basis van gedistribueerde applicaties die nodig zijn voor interacties tussen applicaties, zoals peer-to-peer-computing. SOAP is toegesneden op heterogene netwerken (gekoppeld via internet) en heterogene computeromgevingen. Internet vereiste een nieuwe aanpak, omdat eerdere oplossingen in die omgeving niet voldeden. SOAP is ontworpen als ‘een lichtgewicht protocol voor informatieuitwisseling in een gedecentraliseerde en gedistribueerde omgeving’1. Het protocol definieert een technische standaard voor de uitwisseling van berichten die zijn gecodeerd met behulp van XML. SOAP wordt vaak ingezet om gegevens of waarden van parameters in te vullen die afkomstig zijn van gedistribueerde methoden of procedures. Een dergelijke techniek bestaat al langer en is bekend als Remote Procedure Call (RPC) of Remote Method Invocation (RMI). In vergelijking tot deze implementaties is het voordeel van SOAP dat het geheel is gebaseerd op tekst en dat het voor de implementatie niet afhankelijk is van een bepaalde leverancier. De gegevens kunnen met SOAP gewoon verstuurd worden in een XML-envelop en over HTTP, van en naar de gedistribueerde toepassing. Figuur 39 laat de samenstelling van een typisch HTTP-pakket zien als gebruik wordt gemaakt van SOAP. Overigens schrijft de SOAP-standaard het gebruik van HTTP niet dwingend voor: ieder ander transportprotocol kan ook worden gebruikt.

SOAP

105

106


Figuur 39 Samenstelling HTTP-pakket bij gebruik SOAP-protocol

Het feit dat SOAP vrijwel altijd gebruik maakt van HTTP is echter een belangrijke succesfactor gebleken. Het komt vrijwel niet voor dat de firewall van een organisatie HTTP-pakketten blokkeert. Veel van de eerder ontwikkelde oplossingen voor gedistribueerde applicaties gebruiken poorten die ook door hackers kunnen worden gebruikt. Omdat ze daardoor een veiligheidsprobleem vormen, worden ze vaak geblokkeerd door de firewall. De andere belangrijke succesfactor van SOAP is het gebruik van XML-coderingen bij het samenstellen van het SOAP-bericht. XML heeft een dusdanig sterke positie verworven in de computerwereld dat vrijwel alle systemen in staat zijn XML-documenten (in het geval van SOAP XML-berichten) te coderen en decoderen. Het voordeel van XML is dus dat computersystemen de in XML gecodeerde informatie buitengewoon goed kunnen interpreteren. Dat lag heel anders met de leveranciersgebonden binaire data die we uit het nabije verleden kennen. Voorbeeld 1

De XML-gecodeerde

<SOAP-ENV:Envelope

inhoud van een SOAP-

xmlns:SOAP-ENV=http://www.w3.org/2001/09/soap-envelope

pakket (Request)

xmlns:xsi=http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance xmlns:xsd=http://www.w3.org/2001/XMLSchema> <SOAP-ENV:Head e r > < Accountnum xmlns:=”http//www.ibggroep.nl/2003/services”>1234-56< / Accountnum> <SOAP-ENV:Body> <ns1:getStudentCount xmlns:ns1=”http//www.ibggroep.nl/2003/services” SOAP-ENV:encodingStyle=“http://www.w3.org/2001/09/soap-encoding”> Utrecht <Study xsi:type=”xsd:string”>Informatiekunde< / S t u d y >

HTTP-pakketten vormen het merendeel van het internetverkeer. Ze worden voor hun bestelling van server naar server gestuurd en passeren moeiteloos firewalls. Onderdeel van die pakketten is de HTTP-header. Daarin is de adresinformatie opge-

Onderzoek

nomen van de geadresseerde computer, zodat de route en bestemming onderweg kunnen worden vastgesteld. In het geval van een SOAP-pakket is de inhoud (de SOAPenvelop) van het HTTP-pakket een in XML gecodeerd gedeelte, dat alle informatie bevat om een dienst te kunnen aanspreken of leveren. De SOAP-envelop bestaat weer uit onderdelen die bij de verwerking van de inhoud een specifieke rol spelen. De header in SOAP kan allerlei beheers- en controle-informatie (meta-informatie) bevatten, zoals een accountnummer, gebruikersnaam, een (versleuteld) wachtwoord of een publieke sleutel voor ontcijfering van versleutelde informatie. De body van de SOAP-envelop bevat gedetailleerde informatie over de aspecten van een dienst (methode of procedure) die worden aangesproken. Voorbeeld 1 betreft een – helaas – fictieve dienst van de Informatie Beheer Groep (IBG) in Groningen. Het gaat om het verschaffen van inschrijvingsgetallen van opleidingen via een webservice. Omdat dit niet een bijzonder privacygevoelige dienst is, is afgezien van zware beveiligingsmaatregelen. In de header van de SOAP-envelop is echter wel een accountnummer opgenomen, waarvan we aannemen dat dit het resultaat is van afspraken tussen de afnemer (een universiteit of de VSNU) en de aanbieder van de dienst, in dit geval de IBG. In de body van de SOAP-envelop wordt een onderdeel van deze dienst (in de vorm van een specifieke methode) getStudentCount aangeroepen, met als parameters ‘Utrecht’ en ‘Informatiekunde’. De relatief omvangrijke additionele informatie die wordt meegestuurd, sluit ambiguïteit uit over de betekenis van de gevraagde informatie. Computerprogramma’s moeten immers in staat zijn om de informatie foutloos te interpreteren. Tegelijk zal het duidelijk zijn dat een dergelijk SOAP-bericht in totaal verschillende computer- en programmeeromgevingen kan worden verwerkt. Er zijn letterlijk geen omgevingsspecifieke elementen in dit bericht te vinden, anders dan de specifieke IBG-dienst die wordt aangesproken. Voorbeeld 2

De XML-gecodeerde

<SOAP-ENV:Envelope

inhoud van een SOAP-

xmlns:SOAP-ENV=http://www.w3.org/2001/09/soap-envelope

pakket (Response)

xmlns:xsi=http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance xmlns:xsd=http://www.w3.org/2001/XMLSchema> <SOAP-ENV:Head e r > < Accountnum xmlns=”http//www.ibggroep.nl/2003/services”>1234-56< / Accountnum> <SOAP-ENV:Body> <ns1:getStudentCountResult xmlns:ns1=”http//www.ibggroep.nl/2003/services” SOAP-ENV:encodingStyle=“http://www.w3.org/2001/09/soap-encoding”> < return> Utrecht <Study xsi:type=”xsd:string”>Informatiekunde< / S t u d y > 79< /Registere d > < / return>

107

108


Het antwoordpakket dat als reactie op de gevraagde informatie wordt teruggezonden (voorbeeld 2), ziet er vergelijkbaar uit qua opbouw. Het kan uitstekend als invoer dienen voor een (toekomstig) spreadsheet, dat wekelijks voor de afnemer bijhoudt hoe de voorinschrijvingsgegevens van één of meer opleidingen zich ontwikkelen. Het voorbeeld dat we hier gaven is een implementatie van de RPC SOAP-specificatie. Die werkt volgens een zeer strikte syntactische codering van de body. Het allereerste element in die body moet bijvoorbeeld de aan te roepen methode zijn. Deze vorm van SOAP is het langst in gebruik en sloot naadloos aan bij oudere op RPC en RMI gebaseerde technieken. Voor complexe webservices is deze beperkte syntaxis echter onvoldoende om te voorzien in alle gebruikseisen en mogelijkheden. Gelukkig is sinds een paar jaar ook een ruimer gebruik van het SOAP-protocol toegestaan volgens de Messaging SOAP-specificatie. Deze laat toe dat informatie op allerlei manieren kan worden gespecificeerd, waarbij de syntactische en semantische inrichting van het body-element volledig afhangt van de specificatie van de serviceaanbieder. Is bij RPC SOAP de syntaxis strikt en onveranderbaar vastgelegd, bij Messaging SOAP worden de inrichting en betekenis van de gebruikte elementen beschreven in een apart document. Voor de syntactisch strikte beschrijving van Messaging SOAP wordt gebruik gemaakt van een andere en jongere standaard: Web Services Description Language (WSDL), een op XML gebaseerde specificatie. WSDL identificeert en beschrijft de betekenis en de syntactische organisatie van de verschillende onderdelen van een SOAP-bericht. Deze beschrijving is dus strikt afhankelijk van de aard en inrichting van de aangeboden dienst. Gecombineerd met WSDL biedt SOAP de krachtige en flexibele omgeving die nodig is om van webservices een succes te maken. Net als bij andere technologieën zijn de potentiële mogelijkheden van SOAP uitgebreid en gevarieerd, maar het is absoluut waar dat SOAP relatief makkelijk en eenvoudig in gebruik is. Wie over een webserver beschikt, toegang heeft tot internet en XML kan verwerken, kan in korte tijd een SOAP-server opzetten. Veel leveranciers bieden gereedschappen en raamwerken waarmee je snel aan de slag kunt.

WSDL

– – – –

WSDL is een standaard waarmee webservices in een leesbaar XML-document kunnen worden beschreven; leesbaar voor mens en machine1. WSDL beschrijft in detail vier kritieke facetten van een webservice: interface-eigenschappen van de publiek beschikbare dienst(en), i.c. de functies daarvan; datatyperingen en structuur van de informatie voor vraag- én antwoordberichten; informatie over de netwerkconnecties die door het transportprotocol worden gebruikt; adresinformatie om een bepaalde service te kunnen aanspreken. WSDL beschrijft als het ware alle noodzakelijke technische aspecten van de serviceovereenkomst tussen aanbieder en afnemer van een dienst. WSDL doet dat op een wijze die volkomen platformen programmeertaalonafhankelijk is, en vooral (maar niet exclusief) voor op SOAP gebaseerde services. Gebruik makend van WSDL kan een webclient functies van een publieke webservice doorgronden en aanspreken. Met WSDL-gereedschap kan dat proces vrijwel geheel geautomatiseerd plaatsvinden, waardoor applicaties een nieuwe service kunnen

Onderzoek

benutten en integreren in de verwerking, vrijwel zonder menselijke tussenkomst. WSDL vormt een hoeksteen van de webservices-architectuur. De WSDL-specificatie breidt ook nog eens de voorheen beperkte interactiemogelijkheden van het SOAP-protocol uit, met drie nieuwe opties. Vanouds werkt SOAP met een Request/Response-model, waarbij de client om een bepaalde actie vraagt en de server antwoordt met hetzij een succesvol resultaat hetzij een foutmelding. Bij het One-way-model stuurt de client informatie naar een server zonder een antwoord te verwachten. Dit model is een beetje vergelijkbaar met e-mail. Bij het Solicit/Response-model vraagt de server informatie van de client. Dit gebeurt vooral wanneer de status van de clientapplicatie moet worden bepaald. Het Notificationmodel wordt gebruikt wanneer de server informatie stuurt naar de client en geen antwoord verwacht. Dit gebeurt vooral wanneer de server een event te melden heeft. Een doorsnee WSDL-document bestaat uit zes elementen, die samen een hele webservice beschrijven. Definitions is het topelement van de WSDL-specificatie en beschrijft de naam van de service, het gebruik van specifieke naamgeving (namespaces) en de service-elementen. Types beschrijft alle datatyperingen die bij de uitwisseling tussen client en server worden gebruikt. Dat kan variëren van string en integer tot complexe arrays. Message beschrijft van welk dialoogmodel gebruik wordt gemaakt, wat de naam van het bericht is en welke elementen en parameters erin worden gebruikt. PortType combineert meerdere message-elementen om de volledige dialoog te beschrijven. Binding beschrijft de eigenschappen van de wijze waarop de service daadwerkelijk over de kabel wordt verzonden. Service definieert de adresinformatie van de service. WSDL biedt een redelijk complex, maar goed doordacht mechanisme om interfaces met webservices te beschrijven. Interfaces zijn in dit verband een collectie van webservicefuncties die worden ondersteund door een aanbieder. WSDL hanteert daartoe schematechnieken in XML, die buitengewoon goed kunnen worden begrepen en gebruikt door alom voorhanden zijnde software die XML ondersteunt. Ontworpen voor gebruik met SOAP, biedt WSDL de mogelijkheid hetzij een op RPC gelijkende, hetzij een documentgeoriënteerde interactie te laten verlopen. Voor mensen is het lezen van documenten in WSDL in het algemeen geen gemakkelijke opgave. De toolkits die beschikbaar zijn voor het bouwen van webservices, bieden echter allemaal ondersteuning voor WSDL. Ze laten toe dat het WSDL-document vrijwel automatisch kan worden gegenereerd uit de broncode, dan wel kan worden ingelezen en verwerkt tot specificaties van de broncode. Interfaces met bestaande gedistribueerde omgevingen, zoals Java Classes, JavaBeans, CORBA-objecten, Visual Basic- en C#-classes, laten zich gemakkelijk vertalen naar WSDL. Daarmee is het dus goed mogelijk bestaande omgevingen open te stellen voor gebruik in de vorm van webservices, waardoor clienttoepassingen kunnen worden uitgebreid. WSDL bevat een beschrijving van datatype en -structuren die nodig zijn bij de berichtenuitwisseling van webservices. Het bevat tevens de informatie die nodig is om een webservice naar het onderliggende netwerk en protocollen te vertalen. WSDL wordt ondersteund door alle grote spelers.

109

110


Het kan van groot commercieel of maatschappelijk belang zijn dat potentiële gebruikers/afnemers een webservice kunnen vinden. Zeker bij een commerciële service is het de bedoeling dat deze door zoveel mogelijk partijen wordt afgenomen – en iets oplevert. Geheel naar analogie van de Gouden Gids, die voor traditionele diensten een belangrijk en effectief zoekmiddel is, kunnen webservices worden gepubliceerd in een elektronisch repository, dat via het web door belanghebbenden kan worden bevraagd. UDDI biedt daarom twee belangrijke functies voor webservices: registreren en vinden. UDDI is een technische specificatie1 voor het beschrijven, vinden en integreren van webservices. Het vormt een belangrijk, maar niet noodzakelijk onderdeel van de protocol stack van webservices. UDDI is niet essentieel, omdat deze service prima kan worden benut zonder gebruik te maken van de Gouden Gids-functie, vooropgesteld dat men over alle informatie beschikt om een specifieke webservice aan te spreken. Voor wie nog zoekende is of een alternatief wil, is UDDI echter een bijzonder effectief hulpmiddel. Het maakt het mogelijk om geheel automatisch (vergelijkbaar met een webcrawler) of via een zoekscherm de repository af te zoeken naar een specifieke service. De kracht zit hem ook nu weer in het feit dat alles machineleesbaar is en kan worden verwerkt voor daartoe ingerichte programma’s.

UDDI

Figuur 40 Componenten voor het registreren en vinden van webservices met gebruikmaking van UDDI

Primair is UDDI een technische specificatie voor het bouwen van een gedistribueerde gids van bedrijven/organisaties en webdiensten. De daarvoor benodigde informatie is opgeslagen in een XML-document en vormt de bouwstenen van de repository. Figuur 40 geeft schematisch de samenstelling van de verschillende componenten weer. De UDDI-specificatie bevat ook de details voor het doorzoeken van de repository en voor het publiceren van gegevens daarin. Iedereen kan volgens die specificatie een UDDI-repository opzetten. De UDDI-repository kent echter al een volledig werkende implementatie van de formele specificatie, aangeboden en onderhouden (sinds mei 2001) door Microsoft en IBM. Later is daar

Onderzoek

onder andere SAP als aanbieder aan toegevoegd (zie Achtergrondinformatie: UDDI Register). Ieder bedrijf of organisatie kan daarin (vooralsnog gratis) bedrijfsgegevens en de te leveren webservices registreren én terugvinden. De genoemde bedrijven zorgen ervoor dat de repositories met grote regelmaat worden geactualiseerd (cloud services), zodat het niet uitmaakt bij wie van de aanbieders een bedrijf zijn webservice registreert. Registratie kan via een invoerscherm handmatig gebeuren, maar er is ook een uitgebreide interface voor geautomatiseerde invoer van bedrijfs- en webservicebeschrijvingen. Meer dan driehonderd bedrijven zijn lid van de UDDI.org, met als enig doel het creëren van een wereldwijde webgebaseerde zakelijke gids voor webservices. Het zal duidelijk zijn dat op termijn registratie niet gratis zal blijven, maar dat doet niets af aan de kracht van dit concept. De gegevens die in de UDDI-repository zijn opgeslagen, zijn ingedeeld in drie categorieën. Deze refereren aan voor Amerikanen bekende begrippen. White pages Hier is de algemene informatie van een bepaalde organisatie opgeslagen, zoals bedrijfsnaam, zakelijk domein, contactinformatie, adres en telefoonnummers en andere unieke identificatiegegevens. Yellow pages Deze bevat classificatie-informatie (subject-metadata) die het zakelijke domein, de producten, de geografische informatie en de te leveren dienst beschrijven volgens veelgebruikte standaardtaxonomieën. Green pages Hierin staat de technische beschrijving van de webservice zelf en/of verwijzingen naar externe beschrijvingen (WSDL-document) en het webadres van de dienst. De diensten kunnen tot in redelijk detail beschreven worden. Beveiliging is voor UDDI een belangrijk aspect. Bedrijven die een dienst willen registreren, moeten daartoe specifiek worden geautoriseerd om misbruik door twijfelachtige firma’s te voorkomen. Voor het bijwerken en registreren van gegevens en diensten wordt gebruik gemaakt van autorisatiesleutels, die het inloggen op één van de aangeboden UDDI-repositories uitsluitend voor de aanbieder van de webservice mogelijk maakt. De validiteit van de geregistreerde informatie is uiteraard ook een punt van zorg voor UDDI.org. Je wilt immers geen zaken doen met een malafide firma of diensten afnemen die niet meer bestaan of ondertussen gewijzigd zijn. De tijd zal leren hoe zorgvuldig UDDI.org hiermee kan omgaan en hoe kwetsbaar dit concept zal blijken te zijn.

Leveranciers en partners De mate waarin nieuwe standaarden en protocollen een succes worden, heeft betrekkelijk weinig te maken met hun kwaliteiten. Bepalend is, of ze in een behoefte voorzien en of marktpartijen er gereedschappen en ondersteuning voor beschikbaar maken. Het webservicesconcept wordt in de software-industrie breed aangehangen. Veel belangrijke spelers ondersteunen het. De twee meest prominente ontwikkelen werkomgevingen worden geboden door Microsoft in de vorm van .NET 1 en door SUN in het kader van ONE (Open Net Environment: zie Achtergrondinformatie). De .NET-

111

112


omgeving van Microsoft is vanaf het begin ontwikkeld met webservices als leidend concept; de ONE-omgeving leunt volledig op J2EE (Java 2 Platform Enterprise Edition), waarbij de laatste uitgaven van Java en op Java gebaseerde standaarden webservices volledig ondersteunen. Een belangrijk verschil met de omgeving van SUN is dat Microsoft .NET niet afhankelijk is van één enkele programmeertaal. Java is immers een (platformonafhankelijke) werkomgeving én een programmeertaal. In de .NET-omgeving worden meer dan twintig programmeertalen ondersteund door Microsoft of derden. Vele van de beschikbare talen zijn afkomstig van andere partijen. De .NET-omgeving maakt evenals Java gebruik van een Virtual Machine, in Microsoftlingo de Common Language Infrastructure genaamd. Deze is zo ingericht dat de complexiteit van het gebruik van SOAP vrijwel geheel hierbinnen wordt opgelost. Het wordt de programmeur erg gemakkelijk gemaakt om, met een minimum aan kennis van SOAP, webservices te bouwen. In de gebruikte programmeertaal kan een webservicefunctie als zodanig worden aangemerkt met een tag en attributen. Dit zorgt ervoor dat de compiler alle toeters en bellen en de bijbehorende XML-code genereert die nodig zijn om het ingebouwde SOAP-protocol te laten functioneren. Net als bij Java is er een ontwikkelomgeving (Visual Studio .NET), die de programmeur op een hoog niveau de mogelijkheid biedt programmatuur met gebruik van wizards te ontwikkelen en te testen. De ondersteuning van UDDI en WSDL is niet oorspronkelijk in het .NET-concept opgenomen. Microsoft heeft zo zijn eigen oplossingen bedacht voor beschrijving en registratie van webservices. Toch zegt men zich gecommitteerd te hebben de UDDIen WSDL-standaarden in de nabije toekomst te ondersteunen. Microsoft heeft ook zitting in de werkgroepen die aan deze standaarden werken.

Microsoft NET

SUN Microsystems Open Network Environment (ONE) steunt geheel op J2EE (Java 2 Enterprise Edition) en biedt een degelijke omgevingsonafhankelijke oplossing voor webservices. Java is de kinderschoenen in de afgelopen vijf jaar ontgroeid en wordt ruim toegepast en ondersteund door grote marktpartijen als IBM voor gebruik in de industrie. Met de uitgave van J2EE 1.4 worden webservices breed en makkelijk toegankelijk en is de ondersteuning van WSDL en UDDI gegarandeerd. Belangrijk is dat investeringen in eerdere Java-technologieën, zoals Enterprise JavaBeans, niet verloren gaan, maar nog steeds in de J2EE 1.4-omgeving (met webservicesondersteuning) gebruikt kunnen worden. Ook SUN biedt een ontwikkelomgeving (ONE Studio, voorheen Forte), die het een programmeur gemakkelijk maakt om de code voor webservices-functies en de noodzakelijke XML-documenten te genereren.

SUN ONE

Leveranciers van ontwikkelgereedschappen

Ontwikkelgereedschappen vrijwaren de programmeur van de vaak vrij complexe XML-coderingen die nodig zijn om webservices mogelijk te maken. Niet alleen de programmacode kan worden gegenereerd, maar ook de noodzakelijke XML-documenten. Dat verhoogt de productiviteit en vermindert de complexiteit (lees kwetsbaarheid) van het hele ontwikkelproces. Tot de leveranciers van ontwikkelgereedschappen kunnen Microsoft en SUN ook worden gerekend. Zij leveren ontwikkelgereedschappen voor meerdere bedrijfssystemen: Windows (Microsoft) respectievelijk Solaris, Linux en Windows (SUN ONE). Hieronder behandelen we de bekendste overige leveranciers.

Onderzoek

IBM IBM ondersteunt op veel manieren de ontwikkeling en het gebruik van webservices1. IBM is een invloedrijk lid van de vele werkgroepen die aan de standaarden werken. Daarnaast biedt IBM ontwikkelomgevingen en gereedschappen die de uitrol van webservices mogelijk maken. Ondersteuning is niet exclusief gericht op de eigen omgeving Websphere. IBM bood als een van de eersten een proeftuin aan voor webservices in de vorm van de IBM Web Services Toolkit. Interessant is ook de relatie die IBM ziet met grid-computing. CapeClear CapeClear Software1 biedt professionele gereedschappen aan, zoals een grafische ontwikkelomgeving, een applicatie-server en een aantal managementgereedschappen voor het beheer en de beveiliging. Al deze gereedschappen ondersteunen webservice-standaarden (XML, WSDL, UDDI en SOAP). De omgeving is op Java gebaseerd en maakt gebruik van J2EE. BEA De firma BEA1 ondersteunt met een aantal producten (waaronder BEA WebLogic Workshop) de ontwikkelaars die webservices bouwen en uitrollen. Ook de grafische ontwikkelomgeving van BEA steunt op Java en J2EE. Borland Borland ondersteunt traditioneel een breed scala aan programmeeromgevingen voor Windows, Linux en Java, dat nu ook de webservicesstandaarden ondersteunt1. Voor Windows en SUN ONE zijn dat bekende producten als Borland Delphi Studio en Borland C++Builder. Voor Linux is dat het relatief nieuwe product Borland Kylix. Voor Java ondersteunt nu ook de Borland JBuilder alle webservices-standaarden.

Veiligheid, integriteit en vertrouwelijkheid Een aantal partijen werkt aan het vergroten van de veiligheid van webservices. Het W3C heeft standaarden voortgebracht die de beveiliging van XML en SOAP betreffen. De Organization for the Advancement of Structured Information Standards (OASIS, zie Achtergrondinformatie) heeft in 2001 de eerste versie van de Security Assertion Markup Language standaard (SAML) vrijgegeven. In 2002 heeft de Web Services Interoperability Organization (WS-Interoperability, zie Achtergrondinformatie) de eerste specificatie van de Web Services Security Language (WS-Security) vrijgegeven en ingestuurd bij OASIS. Hoewel de gemeenschappen van OASIS en WS-Interoperability veel gerenommeerde leden tellen, zijn hun benaderingen fundamenteel verschillend. Zo is de authenticatieoplossing die is voorgesteld door de Liberty Alliance1, gebaseerd op SAML, terwijl Microsofts concurrerende trustbridge-technologie gebruik maakt van WS-Security. We zullen de verschillende benaderingen en standaarden nader beschouwen om orde te scheppen in de veelheid aan initiatieven en om hun inzet op juiste waarde te kunnen schatten. Het W3C evalueert en ontwikkelt nieuwe open standaarden die moeten garanderen dat de toegang tot internet vrij blijft voor iedereen en monopolies van (commerciële) partijen worden uitgesloten. W3C-standaarden doorlopen allerlei stadia in het

W3C en beveiliging

113

114


beoordelingsproces, voordat zij een officiële W3C-aanbeveling krijgen. XML Encryption1, XML Signature1 en SOAP Security Extensions: Digital Signature zijn in verschillende stadia van behandeling en uitwerking. XML Encryption legt technieken vast voor de versleuteling van XML en andere data. Het laat bijvoorbeeld de versleuteling toe van een compleet XML-document, een specifiek element uit het document, of alleen de inhoud van een element. In het geval van een betalingstransactie met een creditcard kan ervoor gekozen worden de gehele transactie te versleutelen of uitsluitend de elementen met de creditcardgegevens. XML Encryption stelt geen specifieke eisen aan de gebruikte versleutelingstechniek. Het element EncryptionMethod biedt de mogelijkheid de gebruikte techniek te vermelden. XML Signature is de specificatie voor een op XML-gebaseerde digitale handtekening voor gegevenselementen van ieder type. Deze techniek is gericht op het bewaken van de integriteit van informatie en kan een rol spelen bij authenticatie. De data waarvoor een handtekening is afgegeven en de handtekening zelf kunnen onderdeel uitmaken van hetzelfde XML-document, maar de handtekening kan ook elders worden opgeslagen. De gesigneerde gegevens zijn bewerkt met een encryptie-algoritme dat een bepaalde (voor de gegevens) unieke reeks codes oplevert. Gegevens waarvan ook maar één bit is gewijzigd, leveren een andere gecodeerde reeks op. De ontvangende partij bewerkt de gesigneerde gegevens met hetzelfde algoritme en kan zo de integriteit van de betreffende gegevens vaststellen. SOAP Security Extensions: Digital Signature is de specificatie voor het digitaal signeren van complete SOAP-berichten. In zijn oorspronkelijk vorm is XML Signature gespecificeerd voor gebruik in SOAP-headers. Het gebruik kan echter ook worden uitgebreid naar andere technologieën dan SOAP. XML Signature en de SOAP Security Extensions zijn gericht op het handhaven en bewaken van de integriteit van gegevens. Ze kunnen echter ook worden toegepast om met maximale zekerheid vast te stellen of (een gegeven van) een bericht ook werkelijk afkomstig is van de oorspronkelijke afzender. Dat wordt bereikt als de afzender zijn eigen digitale sleutel gebruikt bij het versleutelen en de ontvangende partij vervolgens succesvol het bericht kan ontcijferen. XML Encryption voegt mogelijkheden toe om de vertrouwelijkheid van gegevens te waarborgen. Met elkaar vormen deze deelstandaarden de funderende technologieën voor SAML en WSSecurity. Samen waarborgen zij de beveiliging, integriteit en vertrouwelijkheid.

Security Assertion Markup Language (SAML)

SAML is door OASIS ontwikkeld. Onder de vele supporters van deze standaard bevinden zich weer alle grote bekende spelers, zoals Boeing, Citrix, HP, IBM, Microsoft, Netscape en SUN. Het doel van SAML is een raamwerk te verschaffen voor de uitwisseling van authenticatie- en autorisatiegegevens. SAML is daarom niet direct bedoeld om de integriteit en vertrouwelijkheid van een bericht of document te waarborgen. Voor de integriteit leunt het op XML Signature en voor de vertrouwelijkheid op SSL (Secure Socket Layer) en TLS (Transport Layer Security). SAML is een uitbreiding van XML om beveiligingsinformatie uit te wisselen over objecten, in de vorm van certificaten. In termen van SAML: assertions, letterlijk ‘vaststellingen’. Een object is een entiteit (persoon of computer) die een identiteit heeft in een beveiligd domein en toegang wil tot een beveiligde omgeving, bijvoor-

Onderzoek

beeld een computer. Drie soorten certificaten verschaffen informatie over het object. Een authenticatiecertificaat geeft precies aan hoe en wanneer de identiteit van het object is goedgekeurd. Een kenmerkencertificaat verschaft gedetailleerde informatie over het object, zoals zijn rol in de transactie of zijn lidmaatschap van een groep. Een autorisatiecertificaat geeft duidelijkheid over het wel of niet toegang hebben tot specifieke middelen. Deze certificaten worden verschaft door servergebaseerde applicaties die bekend staan als SAML-autoriteiten. De certificaten die met behulp van het SAML-formalisme en -werkwijze tot stand komen, worden digitaal gesigneerd (via XML Signature). De certificaten kunnen zonder herhaling van de procedure worden hergebruikt in hetzelfde domein of in een ander domein dat vertrouwen heeft in de verstrekker van de certificaten. Hierin ligt de kracht van SAML, want nu is single sign-on (één keer aanmelden) mogelijk met behoud van waarborgen! Gebruikers kunnen nu van de ene naar de andere veilige site gaan zonder dat zij zich steeds moeten identificeren en hun autorisatie moet worden vastgesteld. In termen van webservices is het voordeel haast nog groter: een applicatie die meerdere services gebruikt, hoeft slechts één keer te worden geautoriseerd en niet per transactie. SAML-berichten (voor validatie en certificering) worden meestal met behulp van SOAP verstuurd tussen de betrokken partijen. SAML-certificaten kunnen deel uitmaken van de SOAP-header, terwijl ze betrekking hebben op de inhoud van het betreffende SOAP-bericht en daarmee de validiteit van dit bericht waarborgen. De betrokken partijen van de domeinen moeten uiteraard wel vooraf overeenkomsten afsluiten over het delen van beveiligingsinformatie met behulp van SAML. SAML biedt geen faciliteiten om onderweg afspraken te maken of hierover te onderhandelen. Als twee samenwerkende domeinen dezelfde eisen stellen aan het niveau van autorisatie, kan de afspraak beperkt blijven tot het vertrouwen van elkaars certificeringinstanties (SAML-authority’s). Wederzijdse toegang is dan simpel: als de één toegang certificeert, is dat ook goed genoeg voor de ander! Als domein X hogere eisen stelt dan domein Y, moeten er afspraken gemaakt worden over additionele toetsing. Bijvoorbeeld bij een verzoek tot toegang vanuit domein Y tot het domein X. Omgekeerd, bij toegang tot het domein Y vanuit domein X, zijn er geen barrières.

WS-Security

De Web Services Interoperability Organization (WS-Interoperability, zie Achtergrondinformatie) is indertijd opgericht door IBM, Microsoft en VeriSign en telt onder haar leden dezelfde organisaties als OASIS. WS-Security mikt op het beschikbaar maken van gereedschappen die nodig zijn voor veilige webservices. WS-Security verrijkt SOAP met methoden die de integriteit en vertrouwelijkheid van SOAP-berichten moeten waarborgen en met methoden voor de uitwisseling van de beveiligingsinformatie zelf. Het voorziet in een methode voor de toevoeging van verschillende beveiligingselementen aan een SOAP-bericht. Het heeft geen faciliteiten voor single sign-on en het vereist geen infrastructuur voor een federatie van certificerende instanties, zoals bij SAML. WS-Security is gericht op de beveiliging van één enkele SOAP-sessie. Een element in de SOAP-header bevat de betrouwbaarheidsclaim van de afzender. Deze bestaat uit een aantal certificaten (vergelijkbaar met SAML). De zender claimt een bepaalde identiteit en autorisatieniveau en verschaft tegelijkertijd de verwijzingen om die te toetsen. Het element met de betrouwbaarheidsclaim is digitaal gesig-

115

116


neerd met gebruikmaking van XML Signature; authenticatie kan plaatsvinden met verschillende bestaande technieken, zoals een X.509-certificaat of via Kerberos. Wanneer de claims zijn gevalideerd en de identiteit en autorisatie zijn bevestigd, wordt de integriteit van het bericht geverifieerd via XML Signature. Als maximale vertrouwelijkheid gewenst is, kan het gehele bericht of een gedeelte (van de inhoud) ervan worden versleuteld met XML Encryption. Binnen Microsoft .NET, dat zwaar leunt op het webservices-concept, zijn voorzieningen getroffen die integriteit, vertrouwelijkheid en authenticatie op een hoog niveau mogelijk moeten maken. De Passport-technologie is daarvan een belangrijk onderdeel. Deze biedt naast een strikte authenticatie ook de mogelijkheid van single sign-on, maar alleen voor webservices die binnen het .NET-raamwerk opereren. Vanuit Microsofts wereldvisie is dat een begrijpelijk standpunt. Gebruikers kunnen zich echter uitsluitend (laten) registreren bij Microsoft (met www.passport.com als enige authenticatie-autoriteit) om binnen het .NET-raamwerk van deze faciliteit gebruik te maken. Een nieuw monopolie lijkt geschapen. Microsoft heeft zich de storm van kritiek hierover enigszins aangetrokken en schuift nu wat op in de richting van meer open standaarden, die ook binnen het Passport- en .NET-concept zullen worden ondersteund. Lijnrecht tegenover Microsoft Passport staat, op initiatief van SUN, de Liberty Alliance 1. Dit project propageert strikt open standaarden (zoals SAML) en is tegen een monopolie van één enkele autoriserende partij. Het Liberty-project steunt op de gedachte van een federatie van autoriserende partijen. Ben je eenmaal binnen de kring van elkaar vertrouwende organisaties tot één van die organisaties toegelaten, dan kun je met single sign-on in de hele kring terecht. Het is overigens denkbaar dat beide initiatieven goed naast elkaar kunnen bestaan. Als bijvoorbeeld minimaal één Liberty-participant ook deel uitmaakt van de Passport-gemeenschap, dan kan deze optreden binnen de vertrouwenskring van beide gemeenschappen. Het feit dat Microsoft heeft aangekondigd binnen het WS Security-concept ook een zekere ondersteuning van SAML te gaan bieden, heeft de afstand tussen Microsoft en de Liberty-aanhangers in ieder geval in technische zin verkleind. De deelname van nogal wat grote bedrijven aan beide kampen zal er zeker toe bijdragen dat de initiatieven naar elkaar toe groeien.

Authenticatie op wereldschaal: Microsoft Passport versus Liberty

SAML en WS Security bieden sterk verschillende modellen voor het bereiken van een optimale veiligheid bij het gebruik van webservices. SAML steunt op een relatief traag SSL- en TSL-protocol om vertrouwelijkheid te waarborgen, terwijl WS Security daarvoor XML Encryption gebruikt. SAML vereist een federatie van certificerende autoriteiten en overeenkomsten tussen bedrijven, maar biedt dan ook single sign-on. WS Security moet worden aangewend om elke individuele SOAP-sessie te beveiligen en veronderstelt authenticatie à la Microsoft. Ondanks de juichverhalen uit de twee kampen zullen we moeten afwachten welke benadering het grootste momentum zal krijgen. Het succes van webservices is op den duur afhankelijk van een goed geregelde beveiliging, wanneer steeds meer complexe en bedrijfsprocessensturende webservices beschikbaar komen en worden ingezet. In veel gevallen volstaat het om te leunen op bestaande faciliteiten voor veilig berichtenverkeer tussen applicaties.

Concurrerende standaarden

Onderzoek

Toepassingen Webservices kunnen worden toegepast in allerlei netwerkconstellaties. Zo kan een organisatie besluiten een bepaalde service uitsluitend voor het eigen intranet te ontwikkelen en ter beschikking te stellen. Evengoed kan een webservice voor internet of een extranet worden bestemd. Het webserviceconcept stelt hieraan geen beperkingen. Sterker nog, het werkingsgebied kan gedurende de levenscyclus van een webservice gemakkelijk veranderen. Een belangrijk toepassingsgebied is het nieuw leven inblazen van bestaande applicaties. Oneerbiedig worden die ook wel legacy-applicaties genoemd. De praktijk is dat deze toch de meerderheid vormen van de geïnstalleerde software. Het probleem met dergelijke applicaties is, dat zij buitengewoon moeilijk zijn om te bouwen tot applicaties die via het web toegankelijk zijn. Hier bieden webservices een uitstekende oplossing, omdat deze als het ware tegen de bestaande applicatie kunnen worden aangebouwd en het web-gezicht vormen voor een bepaalde functionaliteit. Op deze manier kan met relatief geringe inspanning de levensduur van bestaande applicaties worden verlengd en de bruikbaarheid worden verbeterd. De integratie van bestaande applicaties is een ander belangrijk toepassingsgebied. Alle hoger-onderwijsinstellingen hebben belangrijke applicaties die feitelijk digitale eilanden of datasilo’s vormen. Ze zijn niet in staat te communiceren of op elegante wijze data uit te wisselen met andere belangrijke applicaties. Webservices bieden veel mogelijkheden om deze applicaties zodanig aan elkaar te knopen dat er sprake is van echte integratie. De koppelingen kunnen vrij los blijven. Dat heeft als groot voordeel dat er niet diep in de broncode (met alle risico’s van dien) hoeft te worden ingegrepen. Webservices bieden ook de mogelijkheid om voorzichtig te beginnen met een paar experimenten (proof of concept) en deze later verder te ontwikkelen tot volwaardige oplossingen. Dat alles zonder de bestaande applicaties en beheerders te frustreren. Uiteraard bieden webservices ook de mogelijkheid om geheel nieuwe applicaties te ontwikkelen, bestaande uit verzamelingen van zorgvuldig gekozen nieuwe en bestaande diensten, die op hun beurt delen van de functionaliteit van toepassingen implementeren. De praktijk van de komende jaren zal er vooral een zijn van het aanpassen en verder ontwikkelen van bestaande applicaties en het voorzichtig experimenteren met nieuwe diensten.

Algemeen

Beheer en organisatie in het hoger onderwijs

Administratieve pakketten in het hoger onderwijs zijn in het algemeen nogal monolithisch. Ze bieden uitsluitend toegang en rapportage-faciliteiten aan een heel beperkte administratieve gebruikersgroep. Zeker wanneer deze pakketten in de legacy-categorie vallen, is toegankelijkheid per definitie erg beperkt. Juist hier kunnen webservices nieuwe mogelijkheden bieden, zonder het gevaar dat de organisatie voor langere tijd verstoken blijft van haar (meestal centrale) administratieve systemen. Kenmerk van dergelijke systemen zijn vaak de beperkte rapportagemogelijkheden. Daar kunnen met zorg gekozen webservices een grote verbetering bieden. Tevens kunnen de rapportagemogelijkheden dichter bij de belanghebbenden worden gebracht, zoals de projectleider en het hoger management. Nu heeft deze categorie vrijwel uitsluitend toegang tot rapportages via derden en dan veelal ook nog volgens een standaardlay-out.

117

118


Ook bij SAP-systemen, die in het hoger onderwijs op veel plaatsen zijn ingevoerd, kan de rapportagemogelijkheid worden verbeterd en naar een grotere doelgroep worden uitgebreid met behulp van webservices. Zoals eerder gemeld zullen de SAP-systemen webservice-faciliteiten gaan ondersteunen. Daardoor kunnen toegang en rapportage voor specifieke groepen van het management veel beter en gerichter worden georganiseerd. Zo hoeft voor het hoger management de dashboardachtige rapportagetoepassing op sleutelindicatoren van de organisatie niet langer een onbereikbare droom te zijn! Hoeveel projectleiders van onderzoeks- of onderwijsprojecten zouden een dergelijke functie niet toejuichen als vervanging van de huidige inadequate en altijd verlate standaardrapportages? Webservices bieden voor administratieve toepassingen een keur van mogelijkheden die uitsluitend door fantasie en beschikbaarheid van middelen worden beperkt. Wat dat laatste betreft: webservices kunnen in het algemeen ‘lichtgewicht’ zijn. Dat heeft een gunstige invloed op de ontwikkelkosten. Authenticatie en identificatie is een ander belangrijk punt waar webservices (voor een gedeelte van de oplossing) uitkomst kunnen bieden. Single sign-on zal voor alle elektronische functies waar studenten en docenten mee te maken hebben (elektronische leeromgeving, portfolio, e-mail, inschrijving voor cursussen, et cetera) steeds meer noodzaak worden. Immers, met de invoering van de bachelor/master-structuur wordt een veel grotere beweeglijkheid van studenten voorzien. Hoeveel gebruikersnamen en wachtwoorden kan een mens onthouden? Het federatieconcept van de Liberty Alliance lijkt voor het Nederlandse hoger onderwijs de meest voor de handliggende oplossing. De instellingen zullen dan wel bestuurlijke afspraken moeten maken over het binnen de vertrouwenskring uitwisselen van authenticatiegegevens via webservices (in een SAML-ondersteunde omgeving). De uitwisseling van gegevens en complete databestanden tussen partijen in het hoger onderwijs (onderwijsinstellingen, VSNU, HBO-raad, de Informatie Beheer Groep en anderen) kan worden vervangen door de betrokken informatiesystemen te voorzien van webservices. Hiermee wordt zonder menselijke interventie specifieke toegangsfunctionaliteit geboden tot relevante informatie die altijd up-to-date is. Bij de bespreking van SOAP werd al een dergelijke functie genoemd (toegang tot inschrijvingsgegevens bij de Informatie Beheer Groep). Dit lijkt triviaal, maar op dit moment kan die informatie slechts met veel omhaal beschikbaar worden gesteld aan docenten en onderwijsmanagers. Het initiatief rond het Virtueel Clearinghouse Hoger Onderwijs kan voor de operationele uitwerking in bijzondere mate profiteren van de webservices-architectuur, omdat ‘het de uitwisseling en koppeling van gegevens binnen de instellingen, tussen de instellingen en met de IB-Groep dient te faciliteren …. met een bescheiden ambitie en zonder de eigen keuzevrijheid van instellingen onnodig in te perken’ 1.

Onderwijs

Logistieke functies voor processen als roostering, inschrijving, voortgangsregistratie en beoordelingsregistratie worden vaak door applicaties ondersteund. Van enige systematische integratie tussen die functies is echter vrijwel nergens sprake. Als die functies al worden ondersteund door computersystemen, dan is nog de vraag in welke mate de rapportage-mogelijkheden voor de onderwijsverantwoordelijken toegankelijk zijn. Webservices kunnen hier een cruciale rol spelen, omdat veel van die applicaties meer ‘open’ kunnen worden gemaakt en functioneel kunnen worden

Onderzoek

verbonden, zonder al te zeer in de applicaties zelf in te grijpen. Natuurlijk speelt autorisatie hierbij een belangrijke rol, maar een IT-directeur kan niet meer zeggen dat het technisch zo moeilijk en kostbaar is. Elektronische omgevingen die het leerproces ondersteunen, ook wel ten onrechte elektronische ‘leer’-omgevingen genoemd (ELO), zijn te sterk afhankelijk van de leverancier en bieden weinig mogelijkheden tot aanpassing en modularisering. In feite verzamelen deze omgevingen functionaliteiten die uitstekend met webservices kunnen worden opgebouwd. Leveranciersafhankelijkheid maakt dan plaats voor keuze op basis van kwaliteit en kosten per geleverde functionaliteit. Misschien niet binnenkort, maar zeker in de nabije toekomst zullen ELO’s evolueren naar geheel uit webservices opgebouwde omgevingen. Docenten kiezen dan per studierichting of misschien zelfs per vak de gewenste webservices. Zo bieden zij hun studenten om inhoudelijke redenen de gewenste elektronische functionaliteiten en niet de functionaliteiten uit het door de instelling gekozen ELO-pakket van leverancier X. Webservices zijn bij uitstek de elektronische bouwstenen voor het ondersteunen van gedistribueerde leerprocessen en leertaken. Ook hier geldt: de techniek en standaarden leggen betrekkelijk weinig beperkingen op. In de oudere distributed computing-omgevingen (CORBA, DCOM, et cetera) is al veel geëxperimenteerd. Die kennis en ervaring kunnen uitstekend worden benut voor webservices. Hierdoor kan het principe ook functioneren in de omgeving van de gemiddelde student (internettoegang en gewone pc) en niet alleen in laboratoriumomstandigheden.

Onderzoek

Een bijzonder relevante toepassing en voorbeeldige demonstratie van de kracht van samenwerkende webservices is de zoektechniek van de uitgebreide database van het Amerikaanse National Center for Biotechnology Information (NCBI). Met die techniek kan naar relaties worden gezocht tussen bepaalde ziektebeelden en de onderzoeksresultaten van DNA-sequenties. De software wordt beschikbaar gesteld door IBM in het kader van zijn Web Services for Life Sciences 1. In het demonstratieproject wordt gebruik gemaakt van drie verschillende webservices. Een onderzoeker is bijvoorbeeld geïnteresseerd in borstkanker en zoekt in de bestaande publicatiedatabase (PubMed) met de zoekterm ‘borstkanker’ naar literatuur. De lijst met gevonden relevante literatuur bevat artikelen die verwijzen naar verschillende hieraan gerelateerde (delen van) DNA-sequenties. Vervolgens zoekt de onderzoeker naar matches van deze sequenties in de beschikbare DNAsequentiedatabases. Deze taak wordt zonder menselijke interventie uitgevoerd door een keten van elkaar aanroepende webservices. Allereerst wordt door de coördinerende webservice de zoekfunctie, die ook als webservice beschikbaar is, van PubMed aangeroepen met een zorgvuldig samengestelde zoekterm. PubMed is een tijdschriftendatabase met meer dan elf miljoen citaties op het gebied van de levenswetenschappen. De PubMed-webservice zoekt contact met het NCBI om de relevante in XML gecodeerde documenten op te halen. Als er in dergelijke artikelen verwijzingen zijn naar DNAsequenties, worden de bijbehorende accession-numbers er door de webservice uitgelicht. De zo verzamelde lijst met accession-numbers wordt aangeboden aan de GenBank-webservice. GenBank is een database die meer dan 22 miljoen DNA-sequenties bevat. De webservice van de GenBank leest de lijst met accession-numbers en retourneert de

119

120


corresponderende (delen van) DNA-sequenties voor ieder nummer. Dat gebeurt door contact te zoeken met het NCBI, die de accession-numbers omzet in genetic identifiers (GI’s). Deze vormen een unieke verwijzing in de GenBank-database. De lijst met GI’s wordt vervolgens door de webservice van het NCBI omgezet in (delen van) DNAsequenties. Deze komen in het zogenaamde FASTA-formaat beschikbaar voor verdere bewerking. De beschikbare FASTA-sequenties zijn de input voor de derde webservice die wordt aangeroepen. Deze Basic Local Alignment Search Tool (BLAST), die bij het NCBI beschikbaar wordt gesteld, doorzoekt publiek of lokaal beschikbare DNA-databases op overeenkomende sequentiepatronen. Het eindresultaat is een document in XML, dat de match van gevonden sequenties met de bestaande DNA-databases bevat en dat op het scherm zichtbaar kan worden gemaakt. Hieruit kunnen vervolgens voor het onderzoek conclusies worden getrokken. Een onderzoeker kan de functionaliteit van PubMed, GenBank en BLAST uiteraard zelf in een handmatig gecoördineerde sessie uitvoeren. Hij zal dan echter worden overstelpt door alle informatie die in de tussenstappen beschikbaar komt en al snel het spoor kwijtraken. Door de functionaliteit in de vorm van webservices beschikbaar te maken, kan de hele taak met een relatief simpele applicatie geheel zonder menselijke interventie worden uitgevoerd. Dit kan eindeloos worden herhaald en als een zelfstandige functie op een hoog aggregatieniveau worden aangeboden aan alle belanghebbenden. Grid-computing bundelt beschikbare rekenkracht en andere IT-middelen en maakt deze beschikbaar voor incidenteel gebruik waarvoor individuele computersystemen onvoldoende capaciteit hebben. Het is een vorm van peer-to-peer-computing en komt daarmee in het domein van webservices. De grid-computingsoftware verdeelt een taak in deeltaken, vindt ongebruikte rekencapaciteit en andere middelen (bijvoorbeeld schijfruimte) op het netwerk, verdeelt de deeltaken, bewaakt de voortgang en herstart deeltaken die niet werden afgerond. Tenslotte verzamelt de grid-computingsoftware de resultaten van de deeltaken, zodat de hoofdtaak kan worden afgerond. Een voorbeeld van een omgeving voor grid-computing is een lokaal cluster, dat gebruik maakt van een centrale grid-server op een hoge-snelheidsnetwerk. De gridserver voert een belangrijke taak uit en slechts een kleine groep gebruikers mag deze taak beheren. Een grotere groep gebruikers mag de tussen- en eindresultaten bekijken en beoordelen. Een meer geavanceerde omgeving is het campus-grid. Hierbij zijn juist veel grid-servers actief en veel verwerkingstaken in behandeling. Al het rekenwerk wordt echter achter een firewall uitgevoerd, en de netwerksnelheid is redelijk hoog. De meest ambitieuze omgeving is het global grid, dat gebruik toelaat van rekencapaciteit van computers overal op het internet en/of aangesloten eigen netwerken. In zo’n omgeving moet een behoorlijke inspanning geleverd worden om beschikbare middelen (rekencapaciteit en schijfruimte) te vinden. Tevens is het organiseren en bewaken van deeltaken complexer, omdat de machines waarop wordt gewerkt sterk kunnen verschillen en netwerkeigenschappen, zoals snelheid, niet steeds hetzelfde zullen zijn. Om dat allemaal mogelijk te maken is er nogal wat middleware nodig die hardware

Grid-computing en webservices

Onderzoek

– – – –

en functionaliteit aan elkaar koppelt. Oplossingen waren tot nu toe sterk leverancierof applicatiegebonden. Naarmate de ambities hoger worden, groeit ook de noodzaak tot standaardiseren. In de wereld van grid-computing is nu een beweging ingezet om de standaarden te gebruiken die voor webservices zijn ontwikkeld. Al enkele jaren wordt daartoe de Open Grid Services Architecture (OGSA) ontwikkeld door leden van het Global Grid Forum1. De industrie is de drijvende kracht, met IBM voorop, die gridcomputing tot een speerpunt heeft gemaakt. OGSA is een verzameling specificaties en standaarden, die de QoS (quality of service) moeten garanderen voor grid-computing. Het bouwt voort op concepten en technologieën die al voor grid en webservices zijn ontwikkeld. OGSA is geëvolueerd uit het Globus-project. OGSA biedt op alle noodzakelijke gebieden afspraken: een definitie van de semantiek van de grid-service; een definitie van standaard-mechanismen voor het creëren, de naamgeving en het vinden van (tijdelijke) implementaties van grid-services; faciliteiten voor lokalisatie en binding aan verschillende protocollen; ondersteuning van de integratie met de hardware van de betrokken computersystemen. OGSA leunt sterk op WSDL voor het definiëren van interfaces en mechanismen om complexe diensten te creëren en samen te stellen. Het gebruikt SOAP voor het transport over het netwerk en leunt op UDDI voor het registreren en vinden van (onderdelen van) grid-services. Het uiteindelijke doel is dat grid-computing zich presenteert aan de gebruiker als een webservice en hem afschermt van alle technische en complexe taken die nodig zijn om grid-computing mogelijk te maken. Tot nog toe was grid-computing vooral het domein van een kleine groep superrekenaars. Daar lijkt nu een einde aan te komen.

Conclusies Het laatste waar organisaties, met of zonder winstoogmerk, op zitten te wachten is een nieuwe ICT-hype. Het concept van webservices past bij de accentverschuiving van informatieaanbieders naar serviceaanbieders op het internet. Goed beschouwd is het door een geleidelijke evolutie ontstaan uit allerlei eerdere ontwikkelingen. Sommige van die ontwikkelingen waren ongebreideld (door gebrek aan standaardisatie) of topzwaar (distributed computing). Met webservices is hiervoor een lichte uitvoering in de plaats gekomen. Webservices zullen daardoor geen hype blijken te zijn. Het concept is nog niet uitontwikkeld. Het is echter al zover tot wasdom gekomen dat bij de analyse van problemen zorgvuldig moet worden afgewogen of het geen elegante en relatief simpele oplossing kan bieden. De mogelijkheden zijn legio en voor de belangrijkste bedrijfssystemen is er ondersteuning van ontwikkelgereedschappen. Organisaties kunnen er voorzichtig mee beginnen om het vervolgens geleidelijk uit te bouwen. De losse koppelingen die webservices mogelijk maken, sluiten uitstekend aan bij het decentrale karakter van het hoger onderwijs. Integratie van datasilo’s en informatiesystemen, binnen en over organisaties heen, kan worden gerealiseerd zonder de eigen verantwoordelijkheid (en autonomie) van de onderdelen aan te

121

122


tasten. Dat is misschien wel de belangrijkste succesfactor. Dominante posities van softwareleveranciers zullen langzaam maar zeker worden aangetast door de grotere keuzevrijheid die een gestandaardiseerd bouwstenenconcept biedt. Dit geldt zowel voor het onderwijs (ELO-leveranciers) als voor de administratieve sector. In het onderzoeksdomein zullen allerlei slimme webservices ontstaan die (delen van) onderzoeksfuncties ondersteunen en veelal ‘om niet’ beschikbaar worden gesteld door de onderzoekers zelf. Uiteraard zullen veel commerciële partijen webservices gaan aanbieden, en daarbij willen afrekenen voor het gebruik. Het webservice-concept maakt het mogelijk (heel fijnmazig) alleen voor de afgenomen functies de kosten te verrekenen. Webservices zullen in de komende jaren dan ook een rol van groeiende betekenis gaan spelen in het informatiseringsdomein van het hoger onderwijs, en dat is toe te juichen. Achtergrondinformatie Distributed Computing Distributed Computing Environment (DCE) http://www.opengroup.org/dce/ Common Object Request Broker Architecture (CORBA) http://www.corba.org/ Voorbeelden AltaVista http://babelfish.altavista.com Xmethods (http://www.xmethods.net) en http://www.xmethods.net/xfs/ Google http://www.google.com/apis/ Amazon http://www.amazon.com/gp/aws/landing.html/ SAP http://www.sap.com/company/press/press.asp?pressID=2003 Webservice standaarden SOAP 1.1 W3C Specification http://www.w3.org/TR/SOAP/ Schema http://schemas.xmlsoap.org/soap/envelope http://schemas.xmlsoap.org/soap/encoding SOAP Version 1.2 W3C Specification Part 1: http://www.w3.org/TR/soap12-part1/ Part 2: http://www.w3.org/TR/soap12-part2/ Schema SOAP Envelope http://www.w3.org/2001/09/soap-envelope SOAP Encoding http://www.w3.org/2001/09/soap-encoding XML SOAP Security Extensions http://www.w3.org/TR/SOAP-dsig/ SOAP implementaties http://www.soapware.org/directory/4/implementations WSDL 1.1 W3C Specification http://www.w3.org/TR/wsdl Schema WSDL Framework http://schemas.xmlsoap.org/wsdl/. WSDL SOAP binding http://schemas.xmlsoap.org/wsdl/soap/. WSDL HTTP GET & POST binding http://schemas.xmlsoap.org/wsdl/http/. WSDL MIME binding http://schemas.xmlsoap.org/wsdl/mime/.

Onderzoek

UDDI Version 3 Feature List UDDI Version 3.0 Features List http://uddi.org/pubs/uddi_v3_features.htm Specification UDDI V3 Specification http://uddi.org/pubs/uddi_v3.htm Schema UDDI API Schema: http://uddi.org/schema/uddi_v3.xsd Register UDDI Register http://www.uddi.org/register.html OASIS OASIS UDDI http://www.oasis-open.org/committees/tc_home.php?wg_abbrev=uddi-spec XML Encryption: http://www.w3.org/Encryption/2001/ XML Signature : http://www.w3.org/Signature/ Liberty Alliance Project http://www.projectliberty.org/ Multimediapresentatie van wat het voor een gebruiker kan betekenen: http://www. projectliberty.org/scenarios/scenario1.html OASIS http://www.oasis-open.org/home/index.php SAML http://www.oasis-open.org/committees/tc_home.php?wg_abbrev=security Web Services Security (WS-Security) http://msdn.microsoft.com/library/default.asp?url=/library/en-us/dnglobspec/html/ ws-security.asp WS-Interoperability http://www.ws-i.org/ http://www.ws-i.org/Documents.aspx Microsoft Web Services Developer Center http://msdn.microsoft.com/webservices/default.aspx Authenticatie www.passport.com .NET http://www.microsoft.com/net/ SUN SUN ONE http://java.sun.com/webservices/). Web Services http://www.sun.com/learnabout/webservices/ Java 2 Enterprise Edition http://java.sun.com/j2ee/ IBM Web Services http://www.alphaworks.ibm.com/webservices Web Services Toolkit (http://www-3.ibm.com/software/solutions/webservices/ wstk-info.html BEA BEA WebLogic Workshop http://www.bea.com CapeClear CapeClear Studio http://www.capeclear.com/products/ BORLAND http://www.borland.com/webservices/index.html Web Services for Life Sciences Alphaworks (IBM) http://www.alphaworks.ibm.com/tech/ws4LS)

123

124


PubMed http://www.ncbi.nih.gov/Literature/index.html GenBank http://www.ncbi.nlm.nih.gov/Genbank/GenbankOverview.html FASTA formaat http://www.ncbi.nlm.nih.gov/BLAST/fasta.html Open Grid Services Architecture (OGSA) Global Grid Forum http://www.ggf.org/ogsa-wg/ Globus project http://www.globus.org/research/papers/ieee-cs-2.pdf Virtueel Clearinghouse Beschrijving en doelstellingen: http://www.surf.nl/themas/index2.php?oid=20 Boeken Eric Newcomer, ‘Understanding Web Services: XML, WSDL, SOAP, and UDDI’, Pearson Education, Boston 2002, ISBN 0-201-75081-3. Ethan Cerami, ‘Web Services Essentials’, O’Reilly & Assoc., Sebastopol 2002, ISBN 0-596-002224-6. Mark O’Neill, et al.,‘Web Services Security’, McCraw-Hill/Osborne, Berkely 2003, ISBN 0-07-222471-1.

Onderzoek

3 . 3 Technische informatiestandaardisatie Erik Duval Inleiding Het hoeft geen betoog dat standaarden voor leertechnologie de laatste jaren sterk in de belangstelling staan, ook in Nederland. Zo richtte het Nederlands NormalisatieInstituut (NEN) in 2001 een Normcommissie Leertechnologieën op.1 Deze commissie levert de Nederlandse inbreng bij de internationale standaardisatie-inititiatieven en vertaalt de resultaten van die initiatieven naar de Nederlandse context. Dat is inclusief, maar niet beperkt tot, het vertalen in het Nederlands van de pertinente documenten. Toch heerst er veel verwarring en bestaan er legio misverstanden over de rol, oorsprong en onderlinge samenhang van technologische standaarden. Daarom doorlopen we hier in vogelvlucht het terrein.

De rol van standaarden We kunnen de rol van standaarden mooi illustreren aan de hand van de geschiedenis van het World Wide Web. Sinds de jaren zestig waren er al meerdere geavanceerde hypermedia-systemen ontwikkeld, zoals Augment2 en Intermedia. Het probleem met die systemen was dat ze allemaal geïsoleerd van elkaar functioneerden. Zoals Andries van Dam opmerkte in 19873: “We are building docu-islands: none of our systems talk to each other, they are wholly incompatible. So we are all working the same agenda, more or less, but we can’t exchange stuf: there is no exchange format, there is no universality, and furthermore, our systems are closed systems. […] So it’s not enough to bundle the HyperCard package with every Mac you buy. It really ought to be migrated down, become part of the toolbox, so that application programmers can take their applications and take advantage of a standard linking protocol that works within and between applications. So I’m going to raise a red-flag word: standards. I’m a firm believer in standards. And everybody will say it is absolutely premature to standardize when we don’t even know what the hell we’re talking about. We are still in the experimental phase. I believe that. But if we don’t start thinking about standards, five years from now we are going to have a wealth of these little docu-islands which are totally incompatible, and that’s crazy.”

1

http://www.nen.nl/nl/act/spec/leertech/

2

http://www.bootstrap.org/chronicle/chronicle.html

3

http://www.cs.brown.edu/memex/HT_87_Keynote_Address.html

125

126


In essentie doorbrak het web die status quo met drie eenvoudige standaarden: HTTP (HyperText Transfer Protocol) maakt het mogelijk om hypertekstdocumenten op te vragen. URL (Uniform Resource Locator) identificeert een specifiek document. We melden hier even het verschil tussen URL’s, Uniform Resource Names (URN’s) en Universal Resource Identifiers (URI’s). HTML (HyperText Markup Language) definieert een structuur voor webdocumenten met eenvoudige opmaak, inclusief de mogelijkheid om verwijzingen aan te geven. Daarbij kan uiteraard met HTTP het door een URL geïdentificeerd document worden opgehaald. Het gevolg is dat iedereen nu met elke browser alles kan bekijken. Bovendien creëren dergelijke standaarden vrijheid van keuze:‘in principe’ kan een browser zoals Opera of Apple’s Safari gebruikt worden om documenten te bekijken die aangemaakt werden met Microsoft Frontpage of Macromedia Dreamweaver en die op een open source-server zoals Apache worden opgeslagen. Meer nog: een organisatie of individu kan beslissen om op een bepaald moment over te schakelen op een ander product voor de aanmaak, de opslag of het raadplegen van documenten zonder de vroegere investering teniet te doen. We spreken in dit verband ook over interoperabiliteit: de essentie is dat onafhankelijk van (of in concurrentie met) elkaar ontwikkelde softwarecomponenten informatie kunnen uitwisselen. Ze kunnen zo in combinatie met elkaar gebruikt worden. De rol van standaarden is altijd geweest om dergelijke interoperabiliteit te verwezenlijken. Zo is het A4-formaat voor papier (ontwikkeld door het Duitse standaardisatieinsitituut DIN) een duidelijk voorbeeld van een standaard die het mogelijk maakt om papier van een fabrikant op te slaan in mappen van een andere fabrikant. Die mappen kunnen vervolgens in kasten van weer een andere fabrikant geplaatst worden. Het is evident dat dergelijke standaarden het gebruik van de technologie een enorme stimulans kunnen geven. Of het daarbij gaat om papier, mappen en kasten of om software maakt niet zo veel uit. Naast de verlenging van de status quo – het naast elkaar bestaan van incompatibele eilanden – is uiteraard ook het gebruik van de-factostandaarden een alternatief. Dit is de situatie zoals we die bij kantoorpakketten kennen. Microsoft Office kan hier een monopoliepositie uitbuiten. Andere, gelijksoortige pakketten (zoals OpenOffice 4 en StarOffice) moeten de evoluerende specificatie van de documentformaten zien te ondersteunen in hun eigen producten. (Merk op dat OpenOffice juist probeert om die specificatie van het bestandsformaat te vervangen door een open, op XML gebaseerd formaat.)

De-factostandaarden

4

http://www.openoffice.org/

5

http://www.aicc.org/

6

http://www.imsglobal.org/

7

http://www.ariadne-eu.org/

8

Making Sense of Learning Specifications & Standards: A Decision Maker’s Guide to their Adoption, http://www.e-learningsite.com/download/white/stand-mas.pdf

Onderzoek

Het is belangrijk te beseffen dat open standaarden niet hetzelfde zijn als open-source-ontwikkeling. Bij open standaarden gaat het er in essentie om dat de specificaties publiek zijn, zodat iedereen software kan ontwikkelen om met die specificaties te werken. De open standaarden HTTP, URL en HTML maken het voor iedereen in principe mogelijk om browsers, auteurspakketten of servers te ontwikkelen. Belangrijk is ook de mogelijkheid voor producenten om vanuit een product in het importeren van of exporteren naar open formaten te voorzien. Bij open source-ontwikkeling gaat het erom de eigenlijke code ook vrij beschikbaar te maken, zodat iedereen die code kan hergebruiken, aanpassen of debuggen: open source-software is vaak gebaseerd op open standaarden, maar dat hoeft in principe niet zo te zijn. En in ieder geval is veel software die gebruik maakt van open standaarden niet noodzakelijk open source. Sterker nog: vaak nemen commerciële bedrijven actief deel aan het standaardisatieproces om op die manier een markt te realiseren die er zonder die standaarden niet is. Zo nemen bijvoorbeeld Microsoft en IBM actief deel aan de standaardisatie van leertechnologieën. Dat impliceert uiteraard niet direct dat ze de software die ze op basis van die standaarden ontwikkelen ook in open source zullen aanbieden!

Het standaardisatieproces Zoals geïllustreerd in figuur 41 wordt het standaardisatieproces aangestuurd door de specificaties die consortia zoals AICC 5, IMS6 en ARIADNE 7 ontwikkelen. Het is belangrijk om te beseffen dat dergelijke specificaties gebaseerd zijn op consensus (of een ander beslissingsmodel) binnen die organisaties. Zo zal AICC specificaties ontwikkelen die ruim geaccepteerd worden binnen de luchtvaartindustrie. En IMS en ARIADNE zullen overleg plegen met hún leden wanneer ze specificaties ontwikkelen. Uiteraard steunen dergelijke organisaties ook op de resultaten van onderzoek en ontwikkeling, en baseren ze de specificaties op een analyse van de reële behoeften van hun publiek. Figuur 41 Het standaardisatieproces8

Dergelijke organisaties hebben echter geen verplichting om rekening te houden met de behoeften en vereisten van het volledige veld van opleiding en onderwijs.

127

128


Geaccrediteerde organisaties, zoals de IEEE LTSC9, CEN/ISSS WSLT10 en ISO/IEC JTC1 SC3611, hebben die verplichting expliciet wél: zij garanderen een open en fair proces waarin alle belanghebbende partijen hun wensen en eisen kenbaar kunnen maken. Om die reden worden ontwerpen van standaarden vroegtijdig openbaar gemaakt, zodat iedereen erop kan reageren. Dat is bij uitstek belangrijk in de wereld van onderwijs en opleiding, omdat die cultureel zo gedetermineerd én determinerend is. In het ideale geval – dat niet altijd in de praktijk gevolgd wordt – worden de specificaties van de consortia eerst getest en gevalideerd door reële gebruikers en dan pas tot een standaard uitontwikkeld. Dit wordt geïllustreerd in figuur 42. Het probleem daarbij is dat specificaties uiteraard niet zonder meer rechtstreeks als zodanig met eindgebruikers getoetst kunnen worden. Op de specificaties voor interoperabiliteit moeten andere specificaties gebaseerd worden, die omschrijven wat softwarehulpmiddelen als functionaliteit kunnen aanbieden aan eindgebruikers. Die laatste specificaties moeten dan geïmplementeerd worden in software. Bovendien moet er een geschikte gebruikersinterface ontworpen en geïmplementeerd worden. Dan kunnen de eindgebruikers aan de slag en kan het reële gebruik in de praktijk geëvalueerd worden. Figuur 42 Testen van specificaties voordat ze gestandaardiseerd worden

9 10

http://ltsc.ieee.org/ http://www.cenorm.be/cenorm/businessdomains/businessdomains/informationsocietystandardizationsystem/elearning/learning+technologies+workshop/

11

http://jtc1sc36.org/

12

http://www.adlnet.org/

13

http://www.alic.gr.jp/eng/

Onderzoek

Vervolgens moeten de resultaten van die evaluatie tot in detail worden geanalyseerd. Daarbij wordt nagegaan of eventuele problemen te wijten zijn aan de implementatie in de software, aan de aangeboden functionaliteit, of aan de specificatie voor interoperabiliteit die een kandidaat is voor eventuele standaardisering. Dit is duidelijk een relatief omslachtige manier van werken. Vaak wordt daarom overgegaan tot standaardisatie voordat deze volledige levenscyclus voltooid is. Dat is enigszins problematisch. Maar het is natuurlijk het gevolg van een ‘kip of ei’-probleem: het doorgedreven testen van een specificatie heeft niet zo veel zin zolang ze niet een zekere mate van adoptie kent. Anderzijds zijn weinigen geneigd om een specificatie te adopteren als deze het nog niet tot standaard geschopt heeft. Daarom is de rol van consortia zoals AICC, IMS en ARIADNE zo belangrijk: zij kunnen wél software-tools voor hun leden ontwikkelen en op die manier de noodzakelijke testen van de relevante specificaties mogelijk maken. Als een specificatie dan een zekere maturiteit heeft bereikt, kan ze doorontwikkeld worden tot een standaard in een van de daartoe geëigende organisaties. Organisaties zoals ADL12 en ALIC13 in figuur 41 fungeren dan als een buffer tussen consortia en standaardisatie-organisaties. Zo wordt bijvoorbeeld in het Sharable Content Object Reference Model (SCORM) van ADL een aantal elders opgestelde specificaties bij elkaar geplaatst om een meer globaal model voor interoperabiliteit te definiëren. Als dit lukt – en vervolgens geïmplementeerd wordt door de ontwikkelaars en aangewend door de eindgebruikers – is dit een zeer betrouwbare validatie van de kwaliteit van de oorspronkelijk in AICC, IMS en ARIADNE ontwikkelde specificaties. Figuur 43 De rol van verschillende organisaties

Figuur 43 illustreert op een alternatieve manier de stroom van documenten tussen de betrokken organisaties: typisch zal op de onderste rij een zeer groot aantal consortia actief zijn in het ontwikkelen van specificaties. Organisaties zoals IMS, ARIADNE, ADL en AIICC zijn zeker de meer invloedrijke actoren, met een reële invloed en een zekere continuïteit, maar daarnaast zijn er zeker nog honderden andere organisaties, projecten, consortia en dergelijke. Vaak overleven die actoren het uitdoven van de eerste subsidieronde niet, maar soms slagen ze erin om toch een zekere impact te realiseren op het standaardisatieproces.

129

130


De bovenste twee rijen in figuur 43 stellen zeer stabiele organisaties voor, die al meerdere decennia actief zijn op het gebied van standaardisatie in het algemeen. Historisch was de IEEE LTSC14 de eerste organisatie die een specifiek op leertechnologie gericht comité oprichtte, vrij snel gevolgd door het meer Europees gerichte CEN/CENELEC ISSS15 en recent door het meer globaal gerichte ISO/IEC JTC1 SC3616. Het is belangrijk op te merken dat IEEE LTSC en CEN/CENELEC ISSS werken met bijdragen van (groepjes van) individuele experts: iedereen kan de bijeenkomsten bijwonen, commentaar leveren op tussentijdse documenten of nieuwe voorstellen doen. ISO/IEC JTC1 SC36 daarentegen werkt met vertegenwoordigers van landen. Op dit moment (najaar 2003) zijn 22 landen lid. Typisch zal een lid van dit comité ook een zogeheten mirror committee opzetten om de lokale coördinatie en disseminatie in het land van herkomst te organiseren.

Een kort en onvolledig overzicht van relevante standaarden Hieronder bekijken we een aantal standaarden die op dit moment relevant zijn. We zullen eerst standaarden behandelen die gericht zijn op inhoudelijke aspecten. Vervolgens komt een aantal ontwikkelingen rond beschrijvingen van leermateriaal met behulp van metadata aan de orde. Daarna behandelen we standaardisatieontwikkelingen die focussen op de structuur die over verschillende inhoudelijke bouwstenen kan worden gedefinieerd. Ten slotte belichten we kort een aantal standaarden en specificaties die gebaseerd zijn op interoperabiliteit tussen inhoudelijke componenten en externe beheerssystemen.

14

http://ltsc.ieee.org/

15

http://www.cenorm.be/cenorm/businessdomains/businessdomains/ informationsocietystandardizationsystem/elearning/learning+technologies+workshop/

16

http://jtc1sc36.org/

17

IEEE 1484.12.1-2000: IEEE Standard for Learning Object Metadata, 2000

18

Duval, E. & Hodgins, W., A LOM Research Agenda. WWW2003 - Twelfth International World Wide Web Conference, 20-24 May 2003, Boedapest, Hongarije; http://www2003.org/cdrom/papers/alternate/P659/p659-duval.html.html

19

http://www.w3.org/XML/

20

http://www.oasis-open.org/

21

http://docbook.org/

22

http://xml.openoffice.org/general.html

23

http://www.w3.org/

24

http://www.w3.org/MarkUp/

Onderzoek

Figuur 44 Verschillende lagen van standaarden

Figuur 44 illustreert deze verschillende lagen. Hieronder zullen we de verschillende componenten van figuur 44 verder toelichten.

Inhoud: data

De centrale notie bij inhoudelijke standaarden is die van het leerobject (learning object, voorgesteld als een gele kubus met opschrift ‘LO’ in figuur 44). In de IEEE LTSC LOM-standaard wordt een dergelijk object gedefinieerd als “any entity – digital or non-digital – that may be used for learning, education and training.” 17 Dit is, met opzet, een behoorlijk brede definitie. Het is in ieder geval belangrijk op te merken dat de notie van een leerobject wel gelijkenissen vertoont met de notie van objecten in objectgerichte software-engineering. Maar ze vertoont niet noodzakelijk dezelfde eigenschappen van onder meer encapsulatie en overerving. Hoe dergelijke concepten kunnen worden omgezet naar de context van leerobjecten is op dit moment onderwerp van onderzoek.18 Voor standaarden die betrekking hebben op de inhoud van leerobjecten wordt tegenwoordig meestal een XML-taal gebruikt.19 Die taal kan gedefinieerd zijn aan de hand van een XML DTD- of een XML-schema. Voor een heel stel algemene documenten worden dergelijke structuren vastgelegd en onderhouden door OASIS.20 Een typisch voorbeeld is DocBook, een schema voor boeken en artikelen.21 Ook de OpenOffice-specificatie voor kantoortoepassingen werd aan OASIS toegeleverd.22 Uiteraard ontwikkelt het World Wide Web Consortium23 gelijksoortige specificaties voor hypertextdocumenten, zoals XHTML.24 Meer specifiek in de sfeer van educatieve toepassingen ontwikkelde het IMS-consortium een specificatie voor meerkeuzevragen: Question and Test Interoperability of QTI, wederom gebaseerd op XML als onderliggende standaard. Eigenlijk gaat het in deze specificatie niet louter over meerkeuzevragen: ook vragen waarbij een veld ingevuld moet worden, drag and drop-vragen of vragen waarbij overeenkomstige items met elkaar verbonden moeten worden komen bijvoorbeeld aan bod. De laatste jaren zijn veel vorderingen gemaakt op het vlak van gestandaardiseerde beschrijvingen van leerobjecten, vooral in de vorm van Learning Object Metadata (LOM, groen in figuur 44. Merk op dat de figuur onder meer aangeeft dat meerdere beschrijvingen over eenzelfde leerobject kunnen handelen).

Beschrijving: metadata

131

132


De basistechnologie die meestal – maar niet uitsluitend – wordt gebruikt voor het uitwisselen van metadata is wederom gebaseerd op XML. Zo is bijvoorbeeld ook voor LOM een XML-binding in volle ontwikkeling. Bovendien heeft het World Wide Web Consortium een raamwerk voor metadatatoepassingen uitgewerkt: het Resource Description Framework of RDF. Dat is zelf een onderdeel van het initiatief om het World Wide Web tot een ‘semantisch web’ om te vormen.25 Naast LOM is er ook de meer algemene, ietwat beperkte Dublin Core-standaard26, die in essentie zo’n vijftien metadata-elementen definieert voor de beschrijving van webdocumenten. In die meer algemene context (dus niet specifiek voor onderwijs of opleiding) is ook het Open Archives Initiative27 (OAI) het vermelden waard. In tegenstelling tot de andere standaarden en specificaties ligt de nadruk daarbij veel meer op de interoperabiliteit tussen systemen voor de ontsluiting van metadata (met behulp van een zogeheten harvesting-protocol). Veel meer dan op de manier waarop de metadata zelf worden voorgesteld. Binnen de IEEE LTSC wordt een specifieke standaard ontwikkeld voor het omgaan met digitale auteursrechten, in de vorm van een zogeheten Digital Rights Expression Language28 of DREL. In het Creative Commons-initiatief wordt een aantal varianten van vaak gewenste licenties ontwikkeld, met onder meer specifieke aandacht voor onderwijstoepassingen.29 Vermelden we ten slotte dat op het vlak van metadata ook specificaties in ontwikkeling zijn om informatie over de student te capteren. De IMS Learning Information Package-specificatie30 (LIP-specificatie) is het vermelden waard. Ietwat verwant is de ontwikkeling van Reusable Competency Definitions31 in de IEEE LTSC, gebaseerd op eerder werk voor de Reusable Definition of Competency or Educational Objective (RDCEO) in IMS.

Structuur

De rode pijlen in figuur 44 stellen de structuur voor die gesuperponeerd kan worden over atomaire leerobjecten.32 Het superponeren van de structuur impliceert dat inhoud en structuur van elkaar gescheiden blijven. Dit zeer belangrijke principe is al vele jaren bekend in bijvoorbeeld de hypermediawereld. Het laat bijvoorbeeld toe om verschillende navigationele structuren te superponeren bovenop dezelfde inhoudelijke componenten. Zo kan de navigatie aangepast worden aan de context van de gebruiker en kunnen leerobjecten hergebruikt worden in diverse contexten.

25

http://www.w3.org/RDF/

26

http://dublincore.org/

27

http://www.openarchives.org/

28

http://ltsc.ieee.org/wg4/index.html

29

http://www.creativecommons.org/learn/artistscorners/educators

30

http://www.imsglobal.org/profiles/index.cfm

31

http://ltsc.ieee.org/wg20/index.html

32

Uiteraard is het voorbeeld van figuur 4 oversimplistisch: het laat enkel navigatie toe vanuit het centrale leerobject naar de vier andere leerobjecten die ieder op zich een doodlopend eind zijn.

33

http://www.w3.org/AudioVideo/

34

http://www.imsglobal.org/simplesequencing/index.cfm

Onderzoek

In de algemene hypertekstwereld is Synchronized Multimedia Integration Language33 (SMIL) een voorbeeld van een specifieke standaard voor de structuur van multimediapresentaties. Het World Wide Web Consortium heeft het ontwikkeld. Specifiek voor de opeenvolging van leerobjecten (op basis van regels die de gepaste vertakkingen beschrijven in functie van gebruikersinteractie met eerdere inhoud) werd in IMS de Simple Sequencing-specificatie34 ontwikkeld. Meer gericht op een modellering van de pedagogische aanpak zijn zogenaamde Educational Modeling Languages. Daarvan zijn er vele in omloop. Gebaseerd op eerdere ontwikkelingen bij de Open Universiteit Nederland ontwikkelde IMS de Learning Design-specificatie. Ondersteuning voor deze specificatie in commerciële of open-sourceproducten blijft echter zeer beperkt. Uiteraard geschiedt de technische ondersteuning voor onderwijs- en opleidingsinititatieven vaak in interactie tussen verschillende deelsystemen. Ook voor die vorm van interoperabiliteit zijn specificaties en standaarden in ontwikkeling. De Course Managed Instruction-standaard van IEEE is gebaseerd op meer dan een decennium van oorspronkelijke specificatieontwikkeling binnen AICC. In essentie dekt deze standaard de interactie af tussen leerobjecten en een Learning Management System (LMS). Op die manier kan een leerobject rapporteren welk soort ‘resultaat’ een gebruiker heeft geboekt, en kan het LMS een geschikt leerobject ‘lanceren’.

Interactie met externe systemen

Besluit Het is belangrijk te beklemtonen dat standaarden een zeker niveau van interoperabiliteit realiseren, maar dat vaak binnen een bepaalde gemeenschap van gebruikers conventies ontwikkeld moeten worden voor de zinvolle toepassing van de technische standaarden binnen een bepaalde context. Zo is bijvoorbeeld de IEEE LTSC LOM-standaard gebaseerd op origineel werk in ARIADNE. ARIADNE heeft die standaard na de finalisatie wederom aangepast aan de specifieke vereisten van de ARIADNE-gebruikers. Dit is bij uitstek een terrein waar een specifieke gemeenschap waarde kan toevoegen aan een standaard. Het is enigszins te vergelijken met een huisstijl die voor een bepaald soort documenten de standaard voor die documenten respecteert en – binnen de grenzen van die standaard – tegelijkertijd probeert om een meer direct relevante en nuttige structuur te definiëren. Merken we ten slotte nog op dat standaarden vaak trager evolueren dan men denkt (en wenst!) op de korte termijn. Tegelijkertijd is op de lange termijn de impact vaak groter dan verwacht…

133

Onderwijs

Martin Valcke / Robert-Jan Simons

4

Onderwijs

Onderwijs

4

4 . 1 ICT en de ondersteuning van communicatie: de lange weg naar samenwerkend leren Martin Valcke Inleiding Het hoger onderwijs laat een verschuiving zien in de ICT: de nadruk wordt meer en meer verlegd van de I van Informatie naar de C van Communicatie. Binnen typische elearningplatforms of -systemen zoals Blackboard, Claroline, VISTA, LearnWise, ClassCampus, CyberProf en CourseCompass zijn steeds basiswerktuigen voorhanden die de communicatie ondersteunen tussen studenten onderling, tussen studenten en docenten en tussen studenten en experts. Deze communicatie-omgevingen zijn ook steeds sterker geïntegreerd in de globale software-architectuur. De e-learningsystemen worden standaard gekoppeld aan de LDAP-systemen van de instelling, waardoor de gebruiker snel en automatisch in zijn e-learningcursus terechtkomt. Er kunnen eenvoudig groepen worden gevormd. Die groepen kunnen communiceren en samenwerken aan taken of discussiëren in forums. Onderzoek naar de stand van zaken rond ICT in het hoger onderwijs1 geeft aan dat communicatietoepassingen steeds meer algemeen gebruikt worden. Tegelijkertijd is niet duidelijk of het onderwijs echt vernieuwd is, en wat de werkelijke impact is van deze nieuwe vormen van ICT-gebruik. In deze bijdrage kijken we daarom op een kritische manier naar ICT en de mate waarin de communicatie in leercontexten ondersteund of bevorderd wordt. Onder de noemer communicatie valt een grote variatie aan ICT-toepassingen en dito onderwijskundige functionaliteiten. Uit deze bijdrage blijkt alvast dat een opvallende trend ICT en ‘samenwerkend leren’ is: Collaborative learning is in the air.2 Of in de woorden van andere auteurs: Everyone wants it. It is the instructional strategy, perhaps the strategy of the decade.3

1

Bijvoorbeeld Kools, Van der Neut en Smeets, 2002

2

Van der Linden, Erkens, Schmidt en Renshaw, 2000, p.37

3

Duffy en Cunningham, 1996, p.186

135

136


We beschrijven eerst enkele technische trends. Vervolgens kijken we naar de meest actuele ontwikkelingen rond ICT en digitale didactiek. Daarbij komt de vraag naar voren, onder welke voorwaarden dit type ICT-toepassingen een effectieve en efficiënte ondersteuning kan geven.

Van communicatie naar functionele communicatie

In de huidige stand van de techniek valt op dat klassieke communicatie-omgevingen geïntegreerd worden in meer omvattende technische voorzieningen. Die situeren en contextualiseren de communicatie beter. Bij het elektronisch ondersteund samenwerken gaat het dus om meer dan alleen klassieke communicatie-omgevingen. We kunnen de verschillende soorten toepassingen als volgt verdelen. Onder communicatie vallen bijvoorbeeld tekstverwerking, e-mail, distributieomgevingen zoals WWW-boards, mailinglists, mailto-pakketten (direct mail), internet-telefonie, synchrone audio- en videoconferentietoepassingen, videoattachments bij mail, en chatsystemen. Bij elektronisch ondersteund samenwerken kunnen we denken aan groupware, het delen van software-applicaties, gedeelde elektronische virtuele kantoren, workflowtoepassingen, conferentie-suites (met geïntegreerde mail, agenda, archiefruimte en documentenbewerking), samenwerkingsomgevingen met specifieke werktuigen om de activiteiten te structureren, te visualiseren, te registreren en te archiveren, en collaboratieve schrijfomgevingen. De overgang van eenvoudige communicatievoorzieningen naar meer collaboratieve omgevingen is ook te zien in het onderwijs. Voor het hoger onderwijs werpt dit meteen de vraag op naar een gepaste integratie van dit nieuwe type werktuigen. Collis en Van der Wende4 stelden al snel vast dat hierdoor de vraag naar een expliciet ontwerp en/of een herontwerp van leersituaties nog dringender wordt. Verderop in de tekst komen we hierop terug, maar wanneer we de huidige generatie e-learningplatforms analyseren, dan zien we dat deze voorlopig vooral communicatieomgevingen omvatten en nauwelijks samenwerkingsomgevingen. Dit is opvallend omdat SURF al sinds 1997 duidelijk actie onderneemt om samenwerkingsomgevingen zoals groupware te promoten.5

Groupware

Instrumenten voor het elektronisch ondersteund samenwerken hebben zeker in het bedrijfsleven volop hun weg gevonden. Ze zijn het gemakkelijkst onder de noemer van groupware te vatten. Alternatieve Engelstalige benamingen zijn onder meer group computing, social software, computer supported cooperative work spaces, team spaces en collaboration tools. In de meeste producten zijn synchrone en a-synchrone toepassingen geïntegreerd. Hierdoor valt het voorheen gemaakte onderscheid naar synchroniteit in de ICT-werktuigen weg.

4

1999, p.60

5

SURF, 1997

Onderwijs

Groupware in het onderwijs

Voorbeelden zijn: Copper GroupMind Express PHProjekt (open source) ProjectPlace Sparrow Web Team Center Team Space Viadesk WebX Deze pakketten worden vooral ingezet bij zaken als projectontwikkeling, gedistribueerd projectbeheer, interne kwaliteitszorg, externe monitoring van projecten, documentenbeheer en archivering. In professionele contexten worden ze als ondersteuning voor computer supported cooperative work (CSCW) aangeduid. In de context van leren en instructie is eerder sprake van computer supported collaborative learning (CSCL). In heel wat instructiesituaties is samenwerken, delen van informatie, continu verder ontwikkelen van ideeën en producten, en het opvolgen van vroeger werk een standaardonderdeel geworden van de didactische werkvormen. Daarom ligt de attractiviteit van CSCL-werktuigen deels voor de hand. Bovendien ondersteunen deze omgevingen op een effectieve en efficiënte manier het professionele simuleren in instructiesettings. Een groupware-omgeving is het beste te vergelijken met een virtueel bureau dat gedeeld wordt met andere gebruikers. Men deelt in technische zin schijfruimte die metaforisch wordt aangeduid als ‘mappen’ of ‘archief’. Maar de meerwaarde zit vooral in het feit dat meerdere gebruikers synchroon en/of asynchroon interactief kunnen omgaan met deze schijfruimte en daarbij ondersteund worden. De gebruikers beschikken bijvoorbeeld over tekenwerktuigen, kunnen projecten inplannen en visualiseren, delen een kalender en agenda en hebben een geïntegreerde mailbox. We benadrukken dat onder de noemer groupware in de praktijk een grote variatie aan technische toepassingen valt. Dit blijkt ook in het hoger onderwijs, waar goed geïntegreerde toepassingen te vinden zijn van dergelijke groupware. Bij de Technische Universiteit Eindhoven wordt bijvoorbeeld zeer uitgebreid gebruik gemaakt van gedeelde mappen en application sharing. Binnen heel wat Nederlandse universiteiten en hogescholen wordt de – van oorsprong Duitse – BSCW-tool gebruikt (basic support for cooperative work). Het SURF-programma telt diverse projecten voor ‘ICT en onderwijs’ waarin dit type toepassingen centraal staat. Ook de EduSite-website rapporteert regelmatig over nieuwe ideeën, tools en toepassingen.

Onderwijs-groupware: vier voorbeelden Een nieuw type groupware-omgevingen is meer specifiek voor het onderwijs uitgewerkt. Daarbij is de trend zeer duidelijk. De groupware-omgeving wordt aangepast om rekening te kunnen houden met specifieke onderwijskundige functionaliteiten. Hieronder beschrijven we vier typische voorbeelden.

137

138


Het eerste vinden we in de Fle3-omgeving van het Finse UIAH Media Lab, aan de University of Art and Design in Helsinki. Hier heeft het Centre for Research on Networked Learning and Knowledge Building een omgeving ontwikkeld om de virtuele samenwerking tussen studenten te ondersteunen. Deze Fle3-tool kan gratis worden gedownload van de website van de onderzoeksgroep. Het pakket vertaalt de specifieke groupware-kenmerken naar het onderwijs en voegt een aantal extra functionaliteiten toe. Het Fle3-pakket combineert drie deelomgevingen. Het deelpakket Fle3 WebTops is een klassiek virtueel kantoor om gemeenschappelijke documenten (teksten, geluids-, foto- en videobestanden, links, nota’s) te bewaren in gedeelde mappen die vrij te ordenen zijn (zie figuur 45). Deze folders zijn ook beschikbaar in de andere twee deelpakketten.

Ondersteuning van de kennisconstructie

Figuur 45 Afdruk van Webtops

Het tweede deelpakket is de Fle3 Knowledge Building Tool (figuur 46), waarin de gebruikers samen kennis opbouwen en theorieën uitwerken. Het is vooral in dit deelpakket dat we de nieuwe trend vaststellen naar het inbouwen van onderwijskundige functionaliteiten. Studenten zijn bijvoorbeeld verplicht hun inbreng in de discussie te typeren aan de hand van knowledge types: typeringen van wat ze precies inbrengen. Dit dwingt hen tot extra reflectie en optimaliseert uiteindelijk de structuur van de dialoog. Voorbeelden van dergelijke knowledge types zijn (1) Progressive Inquiry, en (2) Design Thinking. Deze kennistypes zijn afgeleid van het ruimere model dat geïntegreerd is in de leeromgeving waarin de onderzoekers dit werktuig gebruiken: het Progressive inquiry model. Uiteraard kan de typologie aangepast en uitgebreid worden om nog beter aan te sluiten bij een bepaald kennisdomein.

Onderwijs

Figuur 46 Knowledge types in de Knowledge Building Tool

Het derde subpakket is de Fle3 Jamming tool. Hierin kan men samen digitale objecten ontwerpen, zoals tekeningen, foto’s, tekst, video en audio. Er is een automatisch versiebeheer voorhanden (zie figuur 47). Figuur 47 De Jamming Tool

Evaluatief onderzoek door de ontwerpers onder studenten wijst uit, dat de specifieke ondersteuning voor de kennisconstructie effectief is. In de volgende paragraaf, over ervaringen met dit type leeromgevingen, komen we hierop terug. Andere voorbeelden van systemen die sterke gelijkenis vertonen met Fle3 zijn Knowledge Forum® van het bedrijf Learning in Motion en Collaboratory Notebook® van de Northwestern University School of Education and Social Policy en het Institute for the Learning Sciences.

Hulpmiddelen voor de argumentatiestructuur

Een tweede voorbeeld van vernieuwende werktuigen vormen de samenwerkingsomgevingen waarin de argumentatiestructuur ondersteund wordt met extra hulpmiddelen. Typische voorbeelden zijn Compendium van het Knowledge Media Institute van de Open University en Text Composer TC3®, ontwikkeld in het COSARproject van de Universiteit Utrecht.

139

140


Een zeer markant voorbeeld is Belvédère, dat Daniel Suthers en zijn team hebben ontwikkeld. Studenten moeten in deze omgeving verplicht hun argumentatie in de discussie grafisch weergeven. Zo ontstaat een gedeelde representatie van geëxternaliseerde kennis. Figuur 48 geeft een voorbeeld van de argumentatiestructuur rond theorieën en hypothesen over het HIV-virus. Deze werkomgeving kan gratis opgehaald worden voor onderzoeks- of onderwijsdoeleinden. Figuur 48 Afdruk van een argumentatie over het HIV-virus in de Belvédère-tool

Hoewel dit type samenwerkingstool heel beloftevol lijkt, stelt men in lopend onderzoek vast dat een en ander toch sterk verweven is met domeinspecifieke kennis. Daardoor ligt de algemene inzetbaarheid van dit soort ICT-gebaseerde samenwerkingsinstrumenten minder voor de hand. Een derde invalshoek kijkt naar nieuwe generaties hard- en software die kunnen worden ingezet voor het ondersteunen van samenwerkend leren. Het ligt voor de hand dat draadloze netwerken hierin zeker een rol spelen. Hierdoor kunnen studenten die face-to-face of virtueel groepswerk uitvoeren toch terugvallen op de netwerkfaciliteiten van de instelling. Zelfs op basaal niveau blijken draadloze netwerken succesvol ingezet te worden. Zo voerde de Universiteit van North Carolina SWATT in. SWATT staat voor Student Web Answer Technology Template. Hierdoor kan een docent in een face-to-face-sessie vragen stellen aan de groep (multiple choice, ja/nee-vragen, open vragen) en verwijzen naar een website. Op deze manier krijgt de docent via een directe verwerking van de antwoorden een beter zicht op de directe verwerking van de stof door de studenten. Bovendien kan hij meer geavanceerde leermaterialen en presentatiemiddelen gebruiken in z’n les. In de praktijk van de universiteit van North Carolina gebruiken de studenten kleine draagbare computers (personal digital assistants ofwel PDA’s) waarmee zij overal draadloos kunnen internetten. Bij het project Numina (zie figuur 49) vinden de toepassingen van SWATT vooral plaats in het domein van de wis- en natuurwetenschappen.

Draadloze samenwerking

Onderwijs

Figuur 49 Het project Numina

Deze nieuwe tools worden vooral ingezet in het klassieke face-to-face-onderwijs om de interactie in dit soort contexten te versterken. Ook OCLI is hiervan een mooi voorbeeld (Open Client Lecture Interaction). De architectuur is ontwikkeld aan de Darmstadt University of Technology. Met deze nieuwe omgevingen probeert men digital lecture halls te realiseren waarin – ondanks de grote groepen – toch een sterke interactie mogelijk wordt tussen de studenten onderling, en tussen de studenten en docenten of experts. Dit type toepassingen vernieuwt het klassieke ex cathedraonderwijs van binnenuit. De ontwikkelaars van OCLI spreken in dit verband van de local learner loop. Dat betekent dat studenten permanent toegang hebben tot het net en de netwerkbronnen (zoals nota’s, afbeeldingen en simulaties). Ze kunnen samenwerken en onderling communiceren. Studenten en docenten beschikken over een laptop of PDA en hebben draadloos toegang tot het netwerk op de campus. In dezelfde context heeft deze universiteit eQ ontwikkeld, waarmee studenten interactief – tijdens colleges – vragen kunnen stellen, opmerkingen maken, stemmen en/of opdrachten uitvoeren; eQ maakt daarbij ook toepassingen op afstand mogelijk.

Gecombineerde hulpmiddelen

Nog geavanceerdere ontwikkelingen bouwen voort op een combinatie van PDA’s, GSM (UMTS) en laptopcomputers. In het Gipsy-project van de Vrije Universiteit Amsterdam en Wageningen Universiteit gebruiken studenten deze combinatie om hun veldwerk te ondersteunen. Zij verkennen bijvoorbeeld een maïsveld om de productiviteit te meten. Ze ontvangen draadloos satellietbeelden, bewerken deze in hun GIS-pakket (grafisch informatiesysteem), voeren gegevens in de database in en sturen alles terug naar de server. Eenzelfde scenario is denkbaar voor studenten organisatiekunde die productieprocessen in kaart brengen of aankomende verpleegkundigen die hun elektronische dossiers bijhouden. Of neem aspirant-leraren die op deze manier begeleid worden tijdens hun stage, studenten in de horeca die in het buitenland toch in contact kunnen blijven met hun medestudenten om een virtueel hotel te runnen, of studenten toerisme die interviews afnemen bij hotelgasten en de gegevens opslaan om ze dan verder in de groep te bewerken en te bespreken.

ICT en samenwerkend leren: ervaringen en onderzoek Onderzoek naar samenwerkend leren met ICT is relatief nieuw. De CSCL-conferentie is de afgelopen drie jaar tot hét forum voor dit onderzoeksterrein uitgegroeid. Ook het aantal publicaties neemt sterk toe. We kunnen concluderen dat CSCL-onderzoek

141

142


duidelijk de verkennende fase voorbij is en nu zeer sterk focust op hypothesetoetsend onderzoek. Daarbij wordt de invloed op de cognitieve verwerking, motivatie, sociale processen en kennistoename onderzocht. Het onderzoek levert niet steeds positieve resultaten op. Onderzoekers van de University of Wisconsin-Madison vatten mogelijke bezwaren tegen ICT-gebaseerd samenwerkend leren als volgt samen6: People need to go at different speeds. Someone may try to take over the group. Quiet people may not feel comfortable. Sometimes people just don’t get along. People may not pull their weight. It is not fair! A concept may not be understood as well if a person doesn’t have to figure it out. The time spent talking about irrelevant topics is unbelievable. Er is wel een specifieke deelverzameling van onderzoek dat positieve resultaten oplevert. Deze onderzoeken bepalen de trends die in de komende jaren gevolgd zullen worden. Het kernbegrip waar het huidige CSCL-onderzoek om draait is ‘sturing’. De eerste generatie CSCL-onderzoeken en -praktijken blijken namelijk op een te naïeve manier de inzet van ICT bij samenwerkend leren aan te pakken. Het louter integreren van ICT-gebaseerde samenwerkingstools negeerde de kennis die voorhanden is over samenwerkend leren buiten ICT-contexten. Tabel 1 vat, op basis van de overzichtspublicaties van Slavin7 en Johnson & Johnson8, de kenmerken samen van contexten voor samenwerkend leren die succesvol blijken te zijn.

Sturing

Als we deze tabel spiegelen aan het lopende succesvolle ICT-onderzoek, dan valt op hoe de ICT-gebaseerde omgevingen voor samenwerkend leren een vorm van sturing inbouwen om zo rekening te kunnen houden met bovenstaande principes. Twee typen sturing vinden we momenteel terug in dit type omgevingen, en bij het gebruik ervan: inhoudelijke sturing van de samenwerking en sturing van de communicatie. Weinberger, Fischer en Mandl9 spreken van scripts die de taakaanpak en communicatiestructuur ondersteunen. Een script biedt doelen, activiteiten, aanpak, rollen en een representatiemanier aan. In hun onderzoek tonen ze aan hoe dergelijke scripts inderdaad leiden tot een meer optimale participatie, kennistransfer en interactie. Eerder onderzoek van De Wever, Valcke, Van Winckel en Kerkhof10 toont duidelijk aan, hoe bijvoorbeeld studenten in de geneeskundestage komen tot een hoger niveau van kennisconstructie dankzij een betere uitwerking van de taak. Daarbij worden mogelijke opties aangereikt voor het aanpakken van het diagnoseprobleem. En ook onder-

6

Middlecamp, 2003

7

Slavin 1996, p.12

8

Johnson & Johnson 1996, pp.1030-1035

9

Weinberger, Fischer en Mandl 2003

10

De Wever, Valcke, Van Winckel en Kerkhof 2002

11

Schellens en Valcke 2002

12

Schellens en Valcke, in press

Onderwijs

Tabel 1 Succescriteria voor samenwerkend leren

Succescriteria 1 Garandeer dat de leerdoelen gemeenschappelijk zijn voor alle groepsleden. 2 Garandeer enerzijds dat de groep als geheel verantwoordelijk is voor het

Johnson & Johnson

Slavin

Positive interdependence

Group goals

(common goal) Individual and group

Individual

accountability

accountability

bereiken van de doelen. Garandeer anderzijds evenzeer dat elk individu verantwoordelijk is en afgerekend wordt op zijn bijdrage. 3 Garandeer dat iedereen gelijke kansen

Equal opportuni-

krijgt in de samenwerkingscontext.

ties for success

4 Bouw een vorm van competitie,

Team competition

vergelijking in. 5 Bouw de mogelijkheid in dat individuen

Task specialisation

in de groep bepaalde deeltaken op zich kunnen nemen. 6 Laat toe dat rekening gehouden wordt

Adaptation to

met individuele verschillen (niveau,

individuals

belangen, interesse). 7 Wissel groepsactiviteiten af met direct

Intertwine face-to-face

contact tussen studenten en de docenten. contact with group contact 8 Bouw ook communicatievaardigheden op. 9 Monitor de communicatieprocessen in de samenwerking.

Take care of the development of interpersonal skills. Focus on the group processing next to academic achievement.

zoek van Schellens en Valcke11 toont aan hoe het verzorgen van een inhoudelijke taakstructuur kan garanderen dat hogere kennisverwerkingsniveaus bereikt worden. De taakstructuur verwijst hierbij naar het aanreiken van een stappenplan, suggesties voor elementen waaraan de studenten aandacht moeten besteden en het specificeren van een minimuminbreng in de discussie van elke deelnemer.

Meer samenwerking

Later onderzoek van dezelfde auteurs suggereert overigens dat studenten de hoogste niveaus van kennisverwerking nauwelijks bereiken. De auteurs geven aan dat dit vooral veroorzaakt wordt door kenmerken van de taakstructuur12. Met name de niveaus ‘testen van nieuwe kennis’ en ‘toepassen van de nieuw opgebouwde kennis’ nemen ze nauwelijks waar bij de studenten. Analyses van de complexe opdrachten wijzen uit dat de studenten in de discussies te weinig uitgenodigd werden tot het verder werken met de nieuw opgebouwde kennis. Daarom is in de vervolgonderzoeken nog meer aandacht besteed aan de uitwerking van de taken en opdrachten. Studenten krijgen daarbij ook expliciet rollen toegewezen. Figuur 50 toont hoe dat gebeurt. De eerste analyse van de nieuwe onderzoeksbevindingen wijst uit dat groepen die op deze manier functioneren, meer samenwerken en tot hogere niveaus van kennisverwerking komen.

143

144


Figuur 50 Toewijzing van rollen in discussiegroepen

Een tweede groep onderzoeken heeft aandacht voor de relatie tussen het type samenwerking en de resultaten ervan. In een recent Israëlisch onderzoek toont Schrire13 aan dat kennisverwerving anders verloopt wanneer we een ander type interactie krijgen in de groep. Ze onderscheidt onder meer lineair versus synergetisch functionerende groepen. In lineair functionerende groepen wordt beurtelings gereageerd door de student die de originele boodschap heeft geplaatst en een andere student. Er ontstaat met andere woorden geen onderlinge interactie tussen de studenten naar aanleiding van de originele inbreng. In een synergetisch functionerende groep ontstaat een nieuwe interactie los van de oorspronkelijke discussieinbreng. Studenten reageren ook op de reacties die anderen geven op de oorspronkelijke inbreng. Zo ontstaat een zeer complex intergerelateerd netwerk van interactie. Daarbij ontkiemen plots ook nieuwe subdiscussies.

Groepsgrootte

Een derde groep onderzoeken heeft aandacht voor groepskenmerken die de CSCL-activiteiten beïnvloeden. Zo is er de terugkerende vraag naar de ideale groepsgrootte. Schellens en Valcke14 vergeleken de kwaliteit van de discussies in asynchrone discussiegroepen die verschilden in grootte: kleine groepen (8-10 deelnemers), middelgrote groepen (11-13) en grote groepen (15-18). De resultaten bevestigen dat er in alle groepen een grote taakgerichtheid en aandacht is voor hogere fasen van kennisopbouw. Ze wijzen ook uit dat de discussieactiviteiten intenser en taakgerichter worden en in bepaalde mate nog meer op de hogere fasen van kennisopbouw gericht zijn. Maar de kleinere groepen werken significant beter samen dan grotere. Ze komen tot betere resultaten.

13

Schrire 2003

14

Schellens en Valcke 2002

15

Zie voor een voorbeeld http://allserv.rug.ac.be/~mvalcke/Onderwijskunde/discussie.htm#Rollen

Onderwijs

Ontwerprichtlijnen voor samenwerkend leren met ICT Op basis van eerder onderzoek naar samenwerkend leren en de resultaten van het hier besproken onderzoek is het mogelijk om een eerste reeks ontwerprichtlijnen te geven die het samenwerkend leren met ICT bevorderen. Benadruk het formele karakter van het samenwerkend leren met ICT. Te veel initiatieven beschouwen het samenwerken als een extraatje, iets met een niet-formeel karakter. De praktijk toont overtuigend aan dat studenten een dergelijke ICT-voorziening niet systematisch zullen gebruiken. Daarnaast zullen ze haar negeren wanneer er andere taken naar voren komen die wel een formele waarde hebben (scores). In een ELO kan daarom beter geen samenwerkingsvoorziening toegankelijk worden gemaakt of ingericht, wanneer deze niet doelgericht is ingevuld en/of niet essentieel is om de leeractiviteiten uit te voeren. Garandeer dat de leerdoelen gemeenschappelijk zijn voor alle groepsleden. Dit betekent in eerste instantie dat er duidelijke leerdoelen moeten zijn. Er zijn voorbeelden voorhanden waarbij de studenten zelf eerst over de leerdoelen moeten onderhandelen. Maar dan is ook dit onderdeel weer duidelijk geformuleerd. Naast de doelen helpt het om ook criteria aan te reiken waarmee de studenten kunnen bepalen in welke mate de doelen bereikt zijn, zoals voorbeelden en checklists. Garandeer dat de groep als geheel verantwoordelijk is voor het bereiken van de doelen. Concreet betekent dit, dat er steeds naast een individuele score ook een groepsscore wordt gegeven. De terugkoppeling vindt plaats voor elke individuele student én op groepsniveau. Dit impliceert dat bij de inleiding op het samenwerkend leren afspraken moeten worden gemaakt over taken en verantwoordelijkheden. Garandeer anderzijds ook dat elk individu verantwoordelijk is en afgerekend wordt op zijn bijdrage. Voortbouwend op het vorige betekent dit dat de coaching, monitoring, begeleiding en evaluatie niet enkel de groep als geheel moet aanspreken. Er moet ook worden ingegaan op de inbreng van de individuele groepsleden. Dit betekent niet noodzakelijk een belasting van de docent/lector. Er zijn tal van voorbeelden waar studenten als tutor optreden of waar studenten elkaar via een systeem van peer-evaluatie ondersteunen. Bouw een mogelijkheid in dat individuen in de groep bepaalde deeltaken op zich kunnen nemen. Bij de bespreking van het CSCL-onderzoek zijn voorbeelden opgenomen waarbij naast scripting rond de taak ook scripting is vermeld over de communicatie. Het toewijzen van taken, rollen en verantwoordelijkheden is hierbij een zeer duidelijke variant. Zorg er dan wel voor dat ook deze taken, rollen en verantwoordelijkheden voldoende zijn toegelicht15. Garandeer dat iedereen gelijke kansen krijgt in de samenwerkingscontext. Vooral bij startende groepen is dit geen sinecure. Het aanreiken van rollen en een activiteitenscript helpt zeker. Bouw een vorm van competitie, van vergelijken in. Dit kan op een minimaal niveau door studenten de kans te geven om hun groepsactiviteit te vergelijken met die van een andere groep. Studenten van de Universiteit Gent kunnen bijvoorbeeld bij het vak onderwijskunde ook de groepsactiviteiten van de andere studenten volgen. Ze kunnen er tegelijkertijd niet tussenkomen. Zelfs wanneer de andere groep een andere taak aanpakt, blijkt dit meekijken inspirerend te werken.

145

146


Laat toe dat rekening gehouden wordt met individuele verschillen (niveau, belangen, interesse). Het gevaar van een te strikte taakomschrijving of een te gedetailleerd script is dat het de eigen interesse, inbreng, creativiteit beknot. Een geleidelijke afbouw van scripting kan bijvoorbeeld betekenen dat bij het begin van het academisch jaar studenten sterk gestuurd worden, maar dat deze sturing geleidelijk afneemt bij de volgende opdrachten. Wissel groepsactiviteiten af met direct contact tussen studenten en de docenten. Zeker bij jongere studenten in het hoger onderwijs heeft het meerwaarde wanneer er een duidelijke relatie is tussen de groepsactiviteiten en activiteiten die in het gewone contactonderwijs voorkomen. De docent/lector kan dan namelijk ook de activiteiten in de discussiegroepen modelleren. Zo wordt de specifieke inhoudelijke kennisbasis voldoende opgebouwd en in de samenwerkingsomgeving verwerkt. Bouw ook de communicatievaardigheden op. Te vaak wordt verwacht dat studenten kunnen samenwerken. De voorbeelden die hierboven gegeven zijn van communicatieve scripting, tonen aan hoe men dit kan aanpakken en wat het effect is. We verwijzen ook opnieuw naar specifieke technische oplossingen die dit ondersteunen (zoals Belvédère en Efl3). Monitor de communicatieprocessen in de samenwerking. Dit betekent dat de begeleiding vanuit de opleiding niet enkel ingaat op de taakuitvoering, maar ook op de aard van de communicatie, de manier waarop de rollen worden ingevuld en de mate van het al dan niet reageren op elkaar.

En wat doen we op instellingsniveau? In het voorgaande werden heel wat voorbeelden besproken van samenwerkend leren op het microniveau. Het onderzoek, de ontwikkelprojecten en eerste gebruikservaringen zijn vooral op dat niveau te situeren. Het gaat dan om de directe interactie tussen studenten en docenten bij een bepaalde cursus. Een verdergaande integratie van samenwerkend leren, ondersteund met ICT, raakt echter aan heel wat kernvariabelen en processen die het cursusniveau overstijgen16. Er zijn bijvoorbeeld consequenties op het niveau van de administratie en logistiek: neem de groepsindeling en -samenstelling, opvolging, timing en agendering. Er zijn ook consequenties bij de evaluatie, want er is een verschuiving vast te stellen van eindtoetsing naar meer continue toetsing. De feitelijke inbreng in de samenwerkingsomgeving wordt immers benadrukt en gewaardeerd. Verder zijn er implicaties op het niveau van curriculumontwikkeling: het samenwerkend leren vergt het ontwikkelen van nieuwe typen taken en het beschikbaar stellen van adequate bronnen. En er zijn personele gevolgen: wie zal bijvoorbeeld de discussiegroepen begeleiden,

16

Zie Kimball, 1998 voor een eerste overzicht.

17

Bijvoorbeeld Kools, Van der Neut en Smeets, 2002

18

Ibid, p.7

19

Schoonenboom, Sligte, Elshof, Emans en Roozen, 2003

20

Ibid, 2003

21

Ibid, p.3

Onderwijs

coachen of beoordelen? Beheerst elke docent de noodzakelijke competenties om samenwerkend leren te ontwikkelen, te implementeren en te begeleiden? Uit recent onderzoek naar de stand van zaken in het Nederlandse hoger onderwijs17 blijkt dat reeds de helft van de studenten standaard-communicatiemiddelen gebruikt. Communicatie met de docent varieert van één op vier bij het hbo tot één op acht bij het wo. Maar dit type communicatie is niet echt geïntegreerd in het onderwijs en is nauwelijks tot niet gericht op het ondersteunen van samenwerkend leren18. Nog recenter onderzoek19 geeft zelfs een vrij negatief beeld als het over samenwerkend leren en ICT in het hoger onderwijs gaat:“Er zijn relatief weinig praktijkvoorbeelden rond samenwerkend leren op afstand; de meeste van de voorbeelden hebben betrekking op aankomende studenten.”Wanneer deze auteurs vormen van ‘samenwerkend’ leren vaststellen, is het eerder in internationaal verband. Zo wordt er vooral verwezen naar het Global Seminar en het European Global Seminar, waarin de OUNL is betrokken. Enkele voorbeelden van geïntegreerd gebruik van ICT bij samenwerkend leren vinden ze bij de projecten Polaris, Taakgericht teamleren en Digitaal portfolio. Aan de huidige stand van zaken valt verder op, dat de gevolgen op het niveau van de instelling niet of nauwelijks aan bod komen in de vele rapportages. Wel komen ze duidelijk naar voren wanneer dit type ICT-toepassingen geïntegreerd wordt in een onderwijspraktijk waarbij samenwerken een traditie is. Zo zien we dat aan de Universiteit Maastricht de gevolgen op het meso-niveau vlot werden opgepakt in het Polaris-project. In andere projecten die SURF ondersteunt valt op dat men het opschalen en de mogelijke disseminatie vooral voorbereidt via het ontwikkelen van een (intern) scholingsaanbod en scholingspakketten. Dit blijkt ook uit de recente bespreking van good practices in het Nederlandse hoger onderwijs20. Daarin lezen we dat de invoering slechts beperkt gebaseerd is op een onderwijskundige visie. Voor wat betreft samenwerkend leren kunnen de auteurs een uitzondering maken: de net aangestipte projecten stellen wel expliciet een visie op leren voorop waarin ‘samenwerken’ centraal staat. De vaststelling blijft evenwel beperkt tot deze specifieke projecten. De algemene conclusie blijft geldig:“(…) het werken met ICT-voorzieningen in het onderwijs is in de praktijkvoorbeelden doorgaans gericht op docenten, en nauwelijks op bestuurders, onderwijskundige medewerkers of studenten.”21

Conclusies Er zijn duidelijke trends waar te nemen in de implementatie van ICT voor het ondersteunen van communicatie bij het leren.‘Samenwerkend leren’ staat daarbij voorop. De nieuwe benaderingen stellen zowel de technologie als de onderwijskundige aanpak voor een aantal uitdagingen. Vanuit technisch oogpunt zien we dat de ICT-voorzieningen verder evolueren naar complexe en geïntegreerde groupware-voorzieningen. Vanuit onderwijskundig oogpunt merken we twee ontwikkelingen op. Enerzijds wordt de techniek uitgebreid met nieuwe functionaliteiten. Anderzijds is er vraag naar een ‘digitale didactiek’ die het succesvol gebruik van dit type nieuwe leeromgevingen kan helpen garanderen. Een belangrijk punt van aandacht bij deze digitale didactiek vormen de gevolgen van ICT-gebruik bij samenwerkend leren op het mesoniveau.

147

148


Besproken producten Voor een ruim overzicht van groupware-omgevingen, zie: en projecten http://www.usabilityfirst.com/groupware/cscw.txl#products URL’s van de vermelde groupware-omgevingen Copper

http://www.copperproject.com/

GroupMind Express

http://www.groupmindexpress.com/

PHProjekt (open source!)

http://www.phprojekt.com/

ProjectPlace

http://projectplace.com/

Sparrow Web

http://www2.parc.com/istl/projects/sparrow/

Team Center

http://www.eds.com/products/plm/teamcenter/proj.shtml

Team Space

http://www.teamspace.com/

Viadesk

http://www.viadesk.com

WebX

http://www.webx.com

In de tekst besproken groupware-omgevingen Application Sharing binnen de Technische Universiteit Eindhoven http://www.ictstrategie.tue.nl/proj_ow/ow_01.htm Belvédère

http://belvedere.sourceforge.net/

BSCW

http://bscw.gmd.de/

Collaboratory Notebook®

http://www.covis.nwu.edu/software/notebook/

Fle3

http://fle3.uiah.fi/index.html.

Knowledge Forum®

http://www.knowledgeforum.com/

Text Composer TC3® (COSAR)

http://newmedia.colorado.edu/cscl/149.pdf

Documentatie bij modellen, projecten en initiatieven, besproken in de tekst CSCL 2003

http://www.intermedia.uib.no/cscl/

Compendium

http://www.compendiuminstitute.org/tools/

Digitaal Portfolio

http://portfolioinfo.efa.nl

compendium.htm European Global Seminar

http://blackboard2.ou.nl/evs

Gipsy-project

http://www.raft-project.net/pages/en/library/links/ 22/0.html

en

http://www.surf.nl/en/projecten/index2.php?oid=63

Global Seminar

http://www.global.cornell.edu

Numina

http://aa.uncwil.edu/numina/documents/c&en_article.htm

Open Client Lecture Interaction http://nibbler.tk.informatik.tu-darmstadt.de/publications/ 2002/ ct-icnee.pdf Polaris

http://www.mmi.unimaas.nl/electra/polaris/

Progressive inquiry model

http://www.helsinki.fi/science/networkedlearning/eng/ hankkeet.html

Taakgericht teamleren

http://www.surf.nl/projecten/print/index2.php?oid=90

Onderwijs

Literatuur Collis, B., en Wende, M. (Eds.) (1999), The Use of Information and Communication Technology in Higher Education. An International Orientation on Trends and Issues. Enschede: CHEPS, University of Twente. http://education2.edte.utwente.nl/ictho.nsf/frames De Wever, B., Valcke, M., Van Winckel, M. en Kerkhof, J. (2002), De invloed van structuur in CSCLomgevingen: een onderzoek met online discussiegroepen bij medische studenten. Pedagogisch Tijdschrift, 27, 2/3, 105-128. Duffy, T.M. en Cunningham, D.J. (1996), Constructivism: implications for the design and delivery of instruction. In D.H. Jonassen (Ed.), Handbook of research for educational communications and technology (pp. 170-198). London: Prentice Hall International. Johnson, D.W. en Johnson, R.T. (1989), Cooperation and Competition: Theory and Research. Edina, MN: Interaction. Johnson, D.W. en Johnson, R.T. (1996), Cooperation and the use of technology, in D. Jonassen (ed.), Handbook of Research for Educational Communications and Technology (pp.10171044). London: MacMillan. Kimball, L. (1998), Managing distance learning – New challenges for faculty. In R. Hazemi, Hailes, S. en Wilbur, S. (Eds.), The Digital University, pp. 25- 38. London: Springer Verlag. Kools, Q., Van der Neut, A. en Smeets, E. (2002), ICT in het hoger onderwijs: stand van zaken. Verslag van een literatuurstudie. Tilburg, Nijmegen: IVA/ITS. Middlecamp, C. (2003), Students speak out on Collaborative Learning. Retrieved from http://www.wcer.wisc.edu/cl1/CL/story/middlecc/TSCMD.htm on October 15, 2003. Schellens, T. en Valcke, M. (2002), Asynchrone discussiegroepen: een onderzoek naar de invloed op cognitieve kennisverwerking. Pedagogische Studien, 79(6), 451-168. Schellens, T. en Valcke, M. (in press), Collaborative learning in asynchronous discussion groups: the impact on cognitive processing, Computers in Human Behavior. Schoonenboom, J., Sligte, H., Elshof, D., Emans, B. en Roozen, F. (2003), ICT-onderwijsmonitor 2002-2003 - praktijkvoorbeelden hoger onderwijs. Nijmegen: SCO-Kohnstamm Instituut. Schrire, S. (2003), Knowledge-building in asynchronous computer conferencing environments in higher education. Paper presented at the EARLI-conference, 26-30 08 2003, Padua: University of Padua. Selvin, A.M. (2003), Fostering collective intelligence: helping groups use visualized argumentation. In Kirschner, P., Buckingham Shum, S., en Carr, C. (Eds.). Visualizing argumentation: software tools for collaborative and educational sense-making (pp.137-163). London: Springer. Slavin, R.E. (1996), Research on cooperative learning and achievement: What we know, what we need to know. Contemporary Educational Psychology, 21(1), 43-69. SURF (1997), http://www.surfnet.nl/innovatie/surf-ace/groepscomm/groupware/ Van Der Linden, J., Erkens, G., Schmidt, H., en Renshaw, P. (2000), Collaborative Learning. In Simons, R.J., Van der Linden, J., Duffy, T. (Eds.), New Learning (pp. 37-54). Dordrecht: Kluwer Academic Publishers. Weinberger, A., Fischer, F. en Mandl, H. (2003), Fostering computer supported collaborative learning with cooperation scripts and scaffolds. Retrieved from http://home.emp.paed.unimuenchen.de/~weinberg/download/153.pdf on August 30, 2003.

149

150


4 . 2 ICT in het onderwijs: naar de derde fase? Robert-Jan Simons Hype-cycli met betrekking tot e-leren In het afgelopen decennium heeft e-leren een stormachtige ontwikkeling doorgemaakt. Deze laat zich goed beschrijven aan de hand van Gartners hype cycle for emerging technologies. Volgens Gartner ontwikkelt nieuwe technologie zich altijd volgens een vast patroon waarin drie stadia te onderkennen zijn. Rubens1 vat de trends met betrekking tot e-leren en ICT in het onderwijs als volgt samen.

– – – –

– – – – – – –

Eerste fase: overdreven enthousiasme Deze fase wordt gekenmerkt door: hooggespannen verwachtingen ten aanzien van de baten (zowel inhoudelijk als financieel); hoge beurskoersen van bedrijven die e-leren organiseren; snelle technologische ontwikkelingen; weinig grootschalige toepassingen. De algemene stemming is positief en de verwachtingen zijn hoog. Slechts een enkeling laat zich in deze fase negatief uit over de rol van ICT bij leren en onderwijzen. Tweede fase: desillusie In de tweede fase zien we het volgende: de hooggespannen verwachtingen blijken in veel gevallen niet te worden waargemaakt; e-leren is meer gericht op vervanging van bestaande manieren van leren dan op verbetering en vernieuwing (‘meer van hetzelfde’ in plaats van meerwaarde); sterk dalende beurskoersen van bedrijven die e-leren organiseren; veel aandacht voor de financiële aspecten van e-leren; weinig aandacht voor inhoudelijke vernieuwingen; roep om standaardisatie; veel bedrijven die pas op de plaats maken. Op dit moment bevindt e-leren zich in het algemeen nog steeds in deze fase, ook al passen internationaal opererende bedrijven, zoals Shell of Heineken, e-leren nu wel op grote schaal toe2. De belangrijkste reden is dat reis- en verblijfskosten binnen deze bedrijven veel meer een issue zijn: dankzij e-leren valt letterlijk meer winst te behalen.

1

Rubens, 2003

2

Zie Van der Pool, 2003

3

Weistra, 2003

4

Kirschner, Jochems en Kreijns, 2003

5

Brodsky, 2003

Onderwijs

Derde fase: geleidelijke verbetering In de derde fase van de hype cycle for emerging technologies ontstaat duidelijkheid over de echt zinvolle toepassingsmogelijkheden van nieuwe technologie. Gebruikers hebben geleerd wat werkt, en wat niet. De hype is voorbij en ontwikkelaars en afnemers staan weer met beide benen op de grond. Het is een fase van bezinning en evaluatie. Elektronische leeromgevingen ondersteunen het leren én de administratieve en ondersteunende processen op een adequate manier. Standaarden die er voor zorgen dat leerstof in verschillende elektronische leeromgevingen kan worden benut én dat gegevens van cursisten tussen elektronische leeromgevingen kunnen worden uitgewisseld, zullen een brede toepassing vinden. Een ander belangrijk kenmerk van deze fase is het streven naar een sterkere verbinding van e-leren met de bedrijfsdoelstellingen. E-leren is binnen organisaties niet langer voorbehouden aan een kleine groep opleiders of docenten, maar is op een stevige manier verankerd binnen het HRD-beleid3. Daarnaast komt meer nadruk te liggen op de didactiek. Opleiders, onderwijskundigen en docenten denken bewuster na over welke functionaliteit, wanneer, voor welke doelgroep, op welke manier ingezet kan worden en hoe begeleiding via de computer vorm kan krijgen. Bedrijven en onderwijsinstellingen ontwikkelen uitgekiende leerarrangementen waarbij e-leren en ‘k-leren’ (klassikaal leren) elkaar versterken. Er is aandacht voor meer kwalitatief goede content (bijvoorbeeld simulaties van complexe processen), en een betere benutting van de communicatie- en interactiefaciliteiten van toepassingen voor e-leren4. In dit stadium zal e-leren niet alleen gebruikt worden in een formeel kader: ook informeel leren wordt op een adequate manier ondersteund door internettechnologie (bijvoorbeeld via virtuele leer-werkgemeenschappen). Bovendien ontstaat er een betere verbinding met het oplossen van problemen in het dagelijkse werk5.‘Puur’ e-leren wordt alleen toegepast als het niet mogelijk is voor deelnemers om fysiek bij elkaar te komen. In deze fase wordt, kortom, het optimum van (financiële en nietfinanciële) kosten en baten van e-leren gevonden.

Trends in leren en onderwijzen ICT in het hoger onderwijs bevindt zich ergens tussen de tweede en de derde fase van de hypecyclus. De grootste dip is wellicht voorbij en er treedt een eerste vorm van stabilisatie op. Typerend voor deze fase is belangstelling voor nieuwe thema’s die alle te maken hebben met integratie en implementatie. Hieronder worden deze uitgewerkt in vijf thema’s: digitale didactiek, integratie in curricula, anders omgaan met kosten en baten, professionalisering en kennisgemeenschappen. Er zijn natuurlijk meer thema’s (zoals standaardisering, aandacht voor content, interactiviteit en dergelijke). Deze komen aan bod in andere hoofdstukken van dit boek. Voordat de vijf thema’s behandeld worden, gaan we eerst in op de context van ontwikkelingen in het (hoger) onderwijs en de leerpsychologie in het algemeen.

Van onderwijzen naar leren

Een eerste trend die gesignaleerd kan worden, betreft de verschuiving van nadruk op onderwijzen naar een nadruk op leren. Het betreft hier eigenlijk vooral een verschuiving van meer passieve vormen van leren naar meer actieve vormen en wel

151

152


in twee betekenissen. In de eerste betekenis spreekt men van actief leren, indien en naar de mate waarin het individu de verschillende aspecten van het leerproces onder eigen controle heeft en daarover beslissingen kan nemen. Het gaat hierbij dus om zelf-gestuurd leren. In de tweede betekenis verwijzen we met actief leren naar de aard, de schakering en de omvang van de mentale activiteit die van de student wordt gevraagd. Dan gaat het dus om de cognitieve processen die door de leertaak worden opgeroepen. Het leren van eigen ervaringen staat hierbij centraal. Actief leren verwijst dus onder meer naar soorten en aantallen beslissingen die een student over het leerproces zelfstandig mag nemen, meestal in samenwerking en in of na overleg met de docent of trainer. Bij meer actieve leervormen moeten studenten bijvoorbeeld hun eigen planning maken en bewaken, kunnen ze eigen leerdoelen stellen en op eigen gelegenheid leeractiviteiten ondernemen, krijgen ze de gelegenheid zelf hun voortgang te bewaken en te toetsen, dragen zij er zelf zorg voor dat ze iets leren en de stof begrijpen, en reflecteren zij zelf op de fouten die ze maken, de moeilijkheden die ze tegenkomen en de successen die ze behalen. In deze zin heeft actief leren van doen met het hele spectrum van activiteiten dat dient ter voorbereiding, uitvoering, controle en regulatie van de activiteiten die nodig zijn om iets te leren, waaronder het voorzien in feedback en het treffen van maatregelen om het leren op niveau en tempo te houden. In de tweede betekenis van actief leren (in relatie tot mentale activiteiten) gaat het niet zozeer om het aantal en de reikwijdte van de beslissingen die een student in het kader van een leerproces mag nemen, maar veel meer om de aard en het niveau van de mentale activiteiten die van de student worden gevraagd. Zoeken de studenten kwesties zelf uit? Werken zij zelfstandig, dat wil zeggen zonder de directe supervisie van de docent? Werken ze inhoudelijk samen met medestudenten? Zijn zij actief structurerend bezig of slechts receptief afwachtend? Denken ze voldoende na bij het uitvoeren van een leertaak? En wat doen ze als ze er klaar mee zijn? In deze betekenis van actief leren gaat het om de kwaliteit en het niveau van de mentale processen die zich bij het leren voordoen, terwijl –- anders dan in de eerste betekenis van actief leren – de sturing, planning en controle van het leerproces volledig bij de docent kunnen blijven. Zo lijkt het er bij deze invulling van actief leren op, dat het meer gaat om het beter en actiever uitvoeren van opgedragen leertaken dan om het treffen van maatregelen voor het eigen leerproces. Simons, Van der Linden en Duffy6 werken dit verder uit in een twaalftal basisprincipes voor het nieuwe leren (zie tabel 1). Kenmerkend is dat deze twaalf principes uiteenvallen in twee hoofdtrends: meer ruimte voor het zelf-gestuurde leren door studenten en meer ruimte voor leren van concrete eigen ervaringen. Daarnaast wijzen de drie auteurs op nieuwe leeruitkomsten die centraal komen te staan en dus ook getoetst moeten gaan worden: meer duurzame, flexibele, functionele, betekenisvolle, generaliseerbare en toepassingsgerichte uitkomsten. Ze wijzen ook op nieuwe vormen van instructie, waarin vooral de integratie van directe vakinhoudelijke instructie met instructie in leer-, denk-, regulatie- en interactievaardigheden centraal staat (proces-gerichte instructie).

6

Simons, Van der Linden en Duffy, 2000

Onderwijs

Tabel 1

Verschuiving in de richting van actief

Verschuiving in de richting van actief

Overzicht van twaalf

leren als zelf-gestuurd leren

leren als ervaringsleren

Meer actief leren

Meer ontdekkend leren

soorten nieuwe leerprocessen

Gemengd leren

Meer cumulatief leren

Meer contextueel leren

Meer constructief leren

Meer probleem-georiënteerd leren

Meer doelgericht leren

Meer casus-gebaseerd leren

Meer diagnostisch leren

Meer sociaal leren

Meer reflectief leren

Meer intrinsiek gemotiveerd leren

Waar vroeger gedacht werd in termen van digitaal òf face to face-onderwijs, is tegenwoordig veel meer belangstelling voor gemengde leervormen. Het vertrouwen in volledig digitaal onderwijs (afstandsonderwijs) is sterk afgenomen, vooral door tegenvallende leerprestaties en vooral ook hoge uitvalpercentages. We zien dan ook dat in afstandsonderwijs steeds vaker echte contacten worden ingebouwd en dat in digitaal onderwijs de aandacht voor de persoonlijke contacten toeneemt. Tegelijkertijd zien we in het traditionele onderwijs een toenemende aandacht voor digitale componenten. In die zin zijn afstandsonderwijs en traditioneel onderwijs duidelijk naar elkaar toegegroeid. Men noemt de combinatie van verschillende vormen van leren in één arrangement gemengd leren (blended learning). Het gaat daarbij om het zoeken van optimale combinaties van de verschillende vormen van leren: hoorcolleges, werkcolleges, onderwijs in kleine groepen en ICT in elektronische leeromgevingen. Welke leerfuncties kunnen het best door welk van deze vormen worden vervuld?

Een derde trend die nauw aansluit bij de voorgaande is een verandering in het denken over kennis. Wat geldt als belangrijke en vaststaande kennis is lang niet zo eenduidig meer als enkele decennia geleden. Er is meer discussie over wat geldige en belangrijke kennis is, wat studenten nu precies moeten weten en wat zij beter zelf kunnen opzoeken als de beoogde kennis nodig is in de praktijk of het onderzoek. In diverse disciplines komen dan ook meer dynamische kennisopvattingen voor. Men drukt het ook wel als volgt uit: de halfwaardetijd van kennis wordt korter. Met andere woorden, kennis veroudert steeds sneller. Deze veranderingen in kennisopvattingen hebben onder meer de volgende consequenties: – de nadruk zal meer moeten komen te liggen op de meest essentiële basisconcepten en principes in een bepaald kennisgebied; – studenten zullen moeten leren hoe zij zich de sterk veranderende kennis zelf eigen kunnen maken; – studenten zullen al vroeg in de studie betrokken moeten worden bij de discussie over de waarde, veranderbaarheid en geldigheid van bepaalde kennis en bij discussies over nieuwe kennis.

Kennisveroudering

Competentiegericht onderwijs

Binnen het hoger onderwijs zien we als vierde trend een verschuiving in de richting van beroepscompetenties. Zij zijn steeds vaker een expliciet doel van opleidingen. Een competentie kan worden omschreven als een combinatie van kennis, vaardigheden en attitudes, nodig voor adequate uitvoering van maatschappelijke en beroepsmatige taken.

153

154


Opleidingsdoelen die zijn gericht op de ontwikkeling van competenties, betreffen niet alleen kennis, vaardigheden en attitudes afzonderlijk. Ook wordt er niet meer van uitgegaan dat alle aspecten van competenties te leren zijn via onderwijs alleen: ook praktijkervaring speelt een belangrijke rol. Soms gaat het zelfs om niet zo gemakkelijk te leren persoonlijkheidseigenschappen. Het gaat vooral ook om het vermogen kennis, houding en vaardigheden in combinatie in te zetten om taken in ‘authentieke’ situaties adequaat uit te voeren. Het is niet alleen ‘kennen en kunnen’, maar ook ‘willen en doen’. Er kunnen twee benaderingen van competentiegericht onderwijs worden onderscheiden: een lineaire en een interactieve7. Bij de lineaire benadering worden vanuit een analyse van trends in de samenleving en in het werkveld beroepsprofielen afgeleid. Deze worden vertaald in competentieprofielen. Via het meten van beschikbare en gerealiseerde competenties kunnen competentiegerichte leerprofielen worden opgesteld en gerealiseerd. Hoewel deze manier van werken op grote schaal wordt gepraktiseerd en er goede argumenten voor zijn, komen er ook enkele problemen voor. Zo duurt het proces van profielconstructie vaak zo lang dat de geconstrueerde profielen al verouderd zijn tegen de tijd dat ze goed en wel zijn geïmplementeerd. Ook is er te weinig oog voor de verschillen van mening over de te verwachten trends en ontwikkelingen in beroepen en organisaties. Er wordt uitgegaan van deductieve processen, als zou de volgende stap logisch voortvloeien uit de voorgaande. Er is echter zelden sprake van deductieve processen. Eerder gaat het om vertaalslagen. De uiteindelijke leerprofielen kunnen daardoor soms niet meer aansluiten bij de oorspronkelijke competentieprofielen. Echt problematisch wordt deze manier van werken vooral in omgevingen met turbulentie en dynamiek. De koninklijke weg van profielconstructie loopt dan structureel achter de feiten aan.

De interactieve benadering van competenties

In de interactieve benadering van competenties wordt uitgegaan van de onvoorspelbaarheid van de toekomst. Wanneer we er principieel van uitgaan dat het niet mogelijk is om via de koninklijke weg aan profielconstructie te doen, vanwege de snelle veranderingen in het werk en in organisaties, is een aanpak nodig waarin de ‘berg naar Mohammed komt’. Dat betekent dat de veranderingen op werken organisatiegebied veel rechtstreekser in het onderwijs een plaats moeten krijgen. De interactie met het veld komt daarbij centraal te staan. Daartoe worden er duale leertrajecten georganiseerd, zodat studenten direct in contact komen met het werk en het functioneren in moderne organisaties. Naast de expliciete competenties kunnen dan ook de meer impliciete, onbeschreven competenties (tacit skills) tot ontwikkeling worden gebracht in de directe ervaring van werksituaties. Het betekent ook dat het bedrijfsleven in het onderwijs wordt binnengehaald. Via gastdocentschappen, docentstages en netwerken van organisaties, docenten en studenten wordt de aansluiting bewerkstelligd tussen het onderwijs en het bedrijven- en beroepenveld. Een hierbij aansluitende, aanvullende, opstelling van het onderwijs is het toerusten van studenten. Wanneer het onderwijs (Mohammed) niet op het bedrijfsleven en

7

Simons, 1999

Onderwijs

andere organisaties kan aansluiten (de berg), dan kunnen we misschien wel de studenten leren om zelf de berg te beklimmen. Zelfsturing door de student in het bewerkstellingen van de aansluiting bij het veld komt centraal te staan. Studenten worden er bijvoorbeeld op uitgestuurd om te achterhalen wat hun toekomstige werkgevers belangrijke competenties vinden. Zij krijgen zelf een veel belangrijkere rol in het bepalen en monitoren van de benodigde competentieontwikkeling. Dit betekent dat het onderwijs de studenten voorbereidt op het levenslange leren, zodat zij in de turbulente en dynamische (werk)omgevingen van tegenwoordig zelf aan hun (verdere) competentieontwikkeling kunnen bijdragen. Tenslotte past in een interactieve visie op competentieontwikkeling in het onderwijs ook een belangrijker rol voor zelftoetsing. Academische vorming is de wetenschappelijke variant van het competentie-denken in het (hoger) beroepsonderwijs. Deze staat vooral centraal in wetenschappelijke opleidingen die geen of weinig directe verbindingen hebben met een beroepenveld. Voorbeelden zijn universitaire opleidingen op het gebied van natuur- en wiskunde. Duidelijk dient echter gesteld te worden dat ook in het universitaire onderwijs beroepsgerichte varianten voorkomen: geneeskunde, onderwijskunde, tandheelkunde, lerarenopleidingen en dergelijke. In die wetenschappelijke disciplines speelt het denken in termen van beroepscompetenties dus net zo goed een rol als in het hoger beroepsonderwijs. Academische competenties die in alle wetenschappelijke disciplines belangrijk zijn (soms dus naast en in aanvulling op beroepscompetenties), betreffen die combinaties van kennis, vaardigheden en houdingen die belangrijk zijn voor de wetenschapper in zijn rol als onderzoeker en theoreticus. Voorbeelden van academische competenties zijn: digitale competenties (digitale geletterdheid), communiceren via nieuwe media, weten waar informatie te vinden is, informatie zoeken, vinden, op waarde schatten, gebruiken en uitwisselen, analyseren en interpreteren van data, compileren, organiseren en synthetiseren van informatie, conclusies trekken en generaliseren, presenteren van onderzoeksgegevens, zelfstandig kunnen leren, kunnen samenwerken. Naast deze vaardigheden is er een breder begrip van academische vorming, dat zich niet zo eenvoudig in vaardigheden laat vertalen. Daarbij gaat het bijvoorbeeld om deelname aan academisch discours, presenteren van onderzoeksresultaten aan een lekenpubliek en conferentiedeelname.

Academische vorming

– – – – – – – – – –

De hiervoor beschreven trends met betrekking tot leren en onderwijzen – actiever leren, gemengd leren, dynamisering van kennisopvattingen, competentiegericht onderwijs en academische vorming – komen tot uiting in nieuwe oriëntaties op het (hoger) onderwijs. Voorbeelden daarvan zijn activerend, probleemgestuurd, projecten competentiegericht onderwijs. Typerend is dat men hierbij één of meer van de componenten van een onderwijs-

Conclusies

155

156


leerarrangement ‘vastzet’ en op de overige ruimte biedt voor zelfsturing. Zo beperkt men bij activerend onderwijs het aanbod van informatie en uitleg, met de opzet dat de student zelf actief bijdraagt. Bij probleemgestuurd onderwijs begrenst men de typen leeractiviteiten die door de zelfsturende student worden ondernomen, door bepaalde (praktijk)problemen als kader voor het studeren te nemen. Bij projectonderwijs wordt het leren ingeperkt door als uitgangspunt concrete producten te nemen waartoe het leren moet leiden. Bij competentiegericht onderwijs komt de sturing vooral vanuit competenties die een verbreding van de gewenste leeruitkomsten met zich mee brengen: meer handelingsgerichte en holistische integratie van cognitieve, affectief-motivationele, metacognitieve en normatief-ethische aspecten. Of en hoe van nieuwe ICT-mogelijkheden gebruik wordt gemaakt om het onderwijs te verbeteren of te vernieuwen, hangt af van de (nieuwe) onderwijsinhoudelijke doelen die men tracht te realiseren. De keuze voor doelen wordt mede bepaald door de onderwijsoriëntatie (de visie), die men bij het ontwerpen van curricula kiest.

Digitale didactiek In de literatuur wordt vaak uitgegaan van drie soorten functies van ICT in het onderwijs: substitutie, transitie en transformatie. Bij substitutie vervult ICT een functie die eerder door een ander medium werd vervuld. Vaak betreft dit een efficiëntieslag. Sheets worden bijvoorbeeld via een elektronische leeromgeving verspreid. Bij transitie vindt een verbetering van het onderwijs plaats. Er worden bijvoorbeeld elektronische discussies toegevoegd aan het bestaande arsenaal van hoor- en werkcolleges. Er is enige verbetering van het onderwijs zonder dat er sprake is van echte vernieuwing. Van vernieuwing is alleen sprake bij transformatie van het onderwijs met behulp van ICT. Dan is een totaal nieuwe vorm van onderwijs ontstaan. In plaats van deze driedeling is de volgende indeling echter zinvoller: substitutie van bestaand onderwijs bestaand onderwijs verbeteren streven naar nieuwe doelstellingen nieuwe leervormen mogelijk maken nieuwe vormen van toetsing nieuwe contacten transformatie (nieuwe doelen, nieuwe leervormen, nieuwe toetsing). Digitale didactiek is vooral van belang bij vernieuwing of verbetering van het onderwijs (2 tot en met 7). De hierboven beschreven onderwijsoriëntaties – activerende instructie, probleemgestuurd onderwijs, projectonderwijs en competentiegericht onderwijs – bepalen in belangrijke mate welke vorm van digitale didactiek nodig en gewenst is.

ICT en onderwijsvernieuwing

1 2 3 4 5 6 7

Een belangrijke vraag is natuurlijk of er wel digitale didactiek bestaat. Als zij niet bestaat, wat houdt haar dan tegen? Moet er digitale didactiek komen? Hoe kan zij er komen?

Bestaat digitale didactiek?

8

Collison, Elbaum, Haavind en Tinker, 2000

Onderwijs

Het belangrijkste argument tegen digitale didactiek is dat digitaal leren en onderwijzen aan dezelfde wetten en algemeenheden voldoen als al het onderwijzen en leren. Met andere woorden: er zouden geen specifiek digitaal-didactische principes bestaan. Wat maakt het dan uit of leren en instructie met of zonder ICT worden georganiseerd? Inmiddels is er wel degelijk specifieke kennis over het gebruik van ICT in het onderwijs. Ontwerpen en begeleiden van geheel of gedeeltelijk digitaal onderwijs vragen om nieuwe benaderingen en nieuwe competenties. Collison, Elbaum, Haavind en Tinker8 laten bijvoorbeeld zien dat het begeleiden van een elektronische discussie heel andere benaderingen vraagt dan het begeleiden in een face to face-situatie. In een elektronische discussie moeten mensen bijvoorbeeld op een andere wijze uitgenodigd worden tot bijdragen dan in een direct gesprek. Omdat docenten/begeleiders niet kunnen zien of horen hoe studenten reageren en alleen kunnen afgaan op geschreven informatie, moeten interventies veel voorzichtiger en uitvoeriger zijn dan in een mondelinge discussie. Ook is het belangrijk om als docent niet alle vragen naar je toe te trekken: je moet studenten meer op elkaar laten reageren. Daarnaast is het van belang om te selecteren waarop je als docent reageert en waarop niet. Geroutineerde e-mailgebruikers hebben waarschijnlijk ervaren dat het schrijven van een e-mail heel wat anders is dan het schrijven van een briefje. Bij e-mail uiten we onze boosheid vaak te snel en te direct, of zijn we te slordig in het reageren. Ook begeleiding van studenten in een elektronische samenwerking vraagt om een

157

158


explicietere voorstructurering van het samenwerkingsproces dan het begeleiden van een fysieke bijeenkomst. Digitale didactiek zou dus wel degelijk moeten bestaan en bestaat ook voor een deel al. Simons9 beschrijft voorbeelden van op onderzoek gebaseerde digitaaldidactische principes. Ook wordt beschreven waarom digitale didactiek nog niet goed van de grond is gekomen. De verdere ontwikkeling ervan is echter van groot belang, om een reeks van redenen. Het gaat om meer dan technische kwesties alleen. ICT kan het onderwijs op termijn drastisch (helpen) verbeteren en vernieuwen. Er is al veel nieuwe digitaal-didactische kennis verzameld. Zeker in een overgangsperiode is een afzonderlijk accent op digitale kwesties verantwoord. Onderwijsvisies leiden niet vanzelf tot onderwijsgedrag. Studenten moeten geïntegreerd in het onderwijs leren hoe zij zelfstandig digitaal kunnen leren. ICT kan het rendement van het onderwijs verhogen.

Het belang van digitale didactiek

Digitale didactiek betreft kennis en kunde met betrekking tot ICT-gebruik bij het faciliteren van het leren. Voor een deel gaat het om algemene kennis en kunde die op alle vakgebieden van toepassing zijn (algemene digitale didactiek), voor een deel zijn er ook vakspecifieke principes (digitale vakdidactiek). In feite heeft het begrip digitale didactiek twee betekenissen: 1 de onderliggende, vaak impliciete, kennis en kunde die docenten en ontwerpers hanteren bij het inrichten van leeren instructiesituaties met behulp van ICT; 2 de meer normatieve, op onderzoek en theorievorming gebaseerde, prescripties voor docenten en ontwerpers van leeren instructiesituaties waarin ICT wordt gebruikt.

Digitale didactiek richt zich op allerlei vragen. Wanneer is inzet van ICT wel en niet geïndiceerd: voor welke doeleinden, welke methoden? Hoe kan ICT bijdragen aan onderwijsverbetering en -vernieuwing? Hoe kunnen opdrachtformuleringen zo uitdagend worden gemaakt dat zij aanzetten tot samenwerking en diepgaande verwerking? Hoe kunnen het discussiëren en samenwerken in een elektronische omgeving worden begeleid: feedback, al of niet ingrijpen, informeren, sturen? Hoe kunnen studenten worden begeleid in het elkaar ondersteunen bij het leren (elkaars tutor worden; elkaar feedback geven)? Hoe kunnen digitale portfolio’s en vormen van zelftoetsing worden ingezet? Er is, zeker in een overgangsperiode, behoefte aan digitale didactiek. Wellicht wordt deze op den duur geïntegreerd in algemene en vakspecifieke didactiek. Voorlopig is er behoefte aan speciale aandacht voor de wijze waarop ICT in het onderwijs wordt gebruikt, en zou kunnen worden gebruikt. Hoewel nog niet erg veel over digitale

9

Simons, 2002

Onderwijs

didactiek bekend is, zijn er toch al goede voorbeelden te geven die laten zien dat die speciale aandacht nuttig en nodig is. Daarom moet er meer systematisch onderzoek worden gedaan. Dit zal enerzijds op theorie gebaseerd onderzoek moeten zijn en anderzijds een vorm van actie-onderzoek, waarin docenten gezamenlijk digitale didactiek tot ontwikkeling brengen in de praktijk van hun onderwijs. In de literatuur kunnen zeven mogelijke meerwaarden van ICT in het onderwijs worden aangetroffen. Deze zeven sluiten goed aan bij de hierboven geschetste algemene ontwikkelingen in het onderwijs (actiever leren, gemengd leren, dynamisering van de kennis, competentiegericht onderwijs en academische vorming). Zij vormen ons inziens tevens de zeven pijlers voor digitale didactiek.

De zeven pijlers voor digitale didactiek

Pijler 1: Competenties centraal De eerder beschreven ontwikkelingen van competentiegericht onderwijs en onderwijs in academische vorming kunnen en moeten een belangrijke basis hebben in ICT. Door ICT kan alle informatie van de opleiding en van de studenten overzichtelijk en doorklikbaar bij elkaar gehouden worden. De benodigde competenties en academische vaardigheden worden in een elektronische leeromgeving opgenomen, met allerlei aanhangende informatie: het belang van deze competenties, de benodigde kennis, houding, vaardigheden en praktijkervaringen, en de gedragscriteria waaraan het beschikken over de competenties en academische vaardigheden afgelezen kan worden. Op basis van de competentie- of vaardighedenmatrix maken studenten een persoonlijk competentie- of academische-vaardighedenprofiel. De ELO houdt bij welke competenties en academische vaardigheden zijn verworven en welke nog niet. In het digitaal portfolio nemen studenten het verzamelde bewijsmateriaal op (toetsresultaten, werkstukken, presentaties, foto’s, video, feedback van medestudenten, begeleiders en practici). In een showdossier maken zij de behaalde resultaten zichtbaar voor docenten, medestudenten en anderen. Essentieel hierbij is het onderscheid tussen afgeschermde informatie, voor de begeleider en medestudenten beschikbare informatie en openbare informatie. Ook kunnen hieraan componenten als een persoonlijk ontwikkelingsplan, een curriculum vitae en een persoonlijk aanpakplan worden gekoppeld. Tenslotte zijn er mogelijkheden van diagnostische zelftoetsing, feedback en toetsing door collega’s, en elektronische toetsing. Doordat al deze – met elkaar verbonden en te verbinden – componenten hun basis hebben in de competenties en academische vorming, wordt de integratie en samenhang vanuit de ICT bewaakt.

Pijler 2: Flexibiliteit Met ICT wordt het ook mogelijk de flexibiliteit van het onderwijs te vergroten. De volgende vormen van flexibilisering kunnen worden ondersteund. – Naar tijd en plaats Studenten kunnen onafhankelijker van tijd en plaats studeren en contacten hebben met elkaar, met de docenten en begeleiders en met hun digitaal portfolio. – Naar voorkennis Studenten kunnen ontbrekende voorkennis repareren via ICT-modulen; of ze krijgen,

159

160


afhankelijk van de aanwezige voorkennis, verschillende trajecten aangeboden. – Naar sturing Er kan sprake zijn van de volgende vormen van sturing. – Losse sturing: studenten geven zelf hun leerweg vorm, om de gedefinieerde competenties en academische vaardigheden te realiseren. – Gedeelde sturing: studenten en begeleiders bepalen gezamenlijk hoe het leren plaatsvindt. Studenten ontvangen tips en suggesties via ICT. – Strakke sturing: via de elektronische leeromgeving wordt een in tijd, volgorde en plaats vastgelegd leerprogramma aangeboden in de vorm van gemengd leren. – Naar de wijze waarop studenten (willen) leren Verschillen in stijlen van leren kunnen via ICT gemakkelijker de ruimte krijgen.

Pijler 3: Relaties leggen Studenten kunnen via ICT met ‘nieuwe anderen’ contact krijgen om van hen te leren. Dit kunnen andere organisaties, groepen en opleidingen zijn (ook in het buitenland). ICT kan een belangrijke bijdrage leveren aan het slechten van de muren die vaak staan tussen de opleiding en organisatie enerzijds en de buitenwereld anderzijds. Door studenten in de gelegenheid te stellen contacten te leggen met andere culturen, zoals experts, ouderen, onderzoekers, mensen in het bedrijfsleven en bij de overheid, kan het leren minder schools worden. Studenten kunnen nieuwe informatiebronnen aanboren en zo enigszins los komen van de traditionele leerboeken. Ook kan via ICT het samenwerkend leren anders en beter georganiseerd worden. Studenten kunnen op afstand van elkaar toch samenwerken. Samenwerking via de computer kan ‘stiller’ verlopen en minder onrust opleveren. Ook kunnen in ICTgestuurde vormen van samenwerking status- en dominantieverschillen tussen studenten anders komen te liggen. ICT kan er tevens toe bijdragen dat groepen in stand blijven, tussen contactbijeenkomsten in en ook na afloop van het onderwijs. ICT biedt verder goede mogelijkheden om rollen in de samenwerking te verdelen. Een andere nieuwe mogelijkheid van ICT is het uitbreiden van onderlinge feedback. Studenten kunnen veel leren door feedback te geven op elkaars leerproducten en discussie-inbreng.

Pijler 4: Creëren Er zijn vijf soorten creatieactiviteiten die via ICT gemakkelijker en beter georganiseerd kunnen worden dan in face to face-situaties zonder ICT: problemen oplossen, beslissingen nemen, onderzoek doen, ontwerpen en betekenis construeren. Al deze vijf dragen ertoe bij dat studenten een actievere rol in het leerproces kunnen vervullen (activerende instructie). Vaak gebeurt dit overigens in samenwerking met anderen binnen of buiten de groep (zie pijler 3:‘Relaties leggen’). Bij problemen oplossen gaat het – al dan niet samen met anderen – om het vinden van de goede of beste oplossing van een probleem. Er is zo’n oplossing, die door middel van redeneren kan worden gevonden, bijvoorbeeld in een computersimulatie van werkelijke problemen. Bij het nemen van beslissingen is er niet één goed antwoord, maar moeten keuzes worden gemaakt, een mening worden gevormd of adviezen worden gegeven. Dit betreft bijvoorbeeld complexere en meer open problemen of praktijksituaties. De benodigde informatie kan bijvoorbeeld op het web of in een database worden gevonden.

Onderwijs

Voor het leren door onderzoek te doen biedt ICT vele nieuwe mogelijkheden. Studenten kunnen honderden vraagstellingen onderzoeken. Bij het ontwerpend leren gaat het om het maken van een product dat aan bepaalde eisen moet voldoen. Dit kan een website zijn, een poster of een werkstuk. Bij het construeren van betekenis gaat het om het kritisch reflecteren op begrippen en principes. Door met elkaar te interacteren kan die diepgang onder bepaalde condities via elektronische uitwisseling beter worden bereikt dan in de gewone klas. Studenten kunnen bijvoorbeeld beter nadenken over hun discussiebijdragen.

Pijler 5: Naar buiten brengen De volgende vorm van meerwaarde die ICT kan hebben, is het verbreden van het publiek. Studenten leren meer gemotiveerd wanneer zij niet alleen voor zichzelf leren, maar ook voor anderen. ICT kan studenten een medium verschaffen voor het publiceren van de resultaten van hun leren, de opgeloste problemen, de genomen beslissingen, de voorgestelde adviezen, de ontworpen producten, de verdiepte begrippen en de resultaten van onderzoekjes. De doelgroep kan bestaan uit medestudenten en docenten, maar natuurlijk is ook een breder publiek mogelijk, bijvoorbeeld in het kader van wedstrijden. De doelgroep kan nog meer, en anders, worden verbreed. Dit gebeurt door studenten adviezen, oplossingen, producten, onderzoek of ideeën te laten produceren voor wie daar ook echt behoefte aan heeft: echte klanten, mensen die met een bepaalde vraag of een bepaald probleem zitten. Studenten maken dan – al dan niet tijdelijk – deel uit van een werkcultuur. Een veel toegepaste vorm is dat studenten gezamenlijk een elektronische leeromgeving vullen. Wat zij onderzoeken, begrijpen, vinden, adviseren en ontwerpen gaat deel uitmaken van een ELO waarvan nieuwe studenten kunnen profiteren. Zo breidt een leeromgeving zich geleidelijk steeds meer uit.

Pijler 6: Zichtbaar maken van het denken en samenwerken Informatie- en communicatietechnologie kan denken samenwerkingsprocessen meer zichtbaar helpen maken. Docenten en studenten onderling kunnen beter zien welke verschillen er zijn in leren en denken. Wie brengt veel in en wie reageert nogal passief? Welke denkfouten maken welke studenten? Welke processen gaan vooraf aan leerresultaten? Door middel van schema’s, foto’s en video kan de werkelijkheid op nieuwe manieren worden gerepresenteerd, om zo het denken te vergemakkelijken. Ook kunnen samenwerkingsprocessen meer zichtbaar worden. Wie werkt met wie samen? Hoe verlopen samenwerkingsrelaties? Hoe hebben verschillende studenten aan het groepsresultaat bijgedragen? Via een uitdraai van de uitgewisselde boodschappen (logfiles) en automatische analyseprogramma’s kunnen patronen van denken en samenwerken zichtbaar gemaakt worden voor de docenten en voor de studenten zelf. Een bijkomend effect hiervan is dat de processen en producten van het leren, denken en samenwerken beter bewaard kunnen worden, zodat individuen en groepen er ook later nog naar terug kunnen gaan.

Pijler 7: Leren leren en metacognitieve ontwikkeling ICT biedt nieuwe mogelijkheden om het leren leren mogelijk te maken. Doordat leeren samenwerkingsprocessen beter zichtbaar gemaakt kunnen worden (zie boven), wordt ook duidelijker waar en bij wie er leeren samenwerkingsproblemen zijn. Deze

161

162


vergrote zichtbaarheid leidt alleen al tot leren leren en metacognitieve ontwikkeling. Maar er zijn ook nog andere mogelijkheden. Doordat studenten elkaar helpen bij het leren (tutoring) en doordat zij dankzij ICT elkaar effectiever feedback geven op leerprocessen en -producten, leren zij van elkaar te leren. Ook kunnen studenten gestimuleerd worden om op hun eigen leren te reflecteren. Daarnaast kunnen docenten en andere begeleiders er feedback op geven. Het is belangrijk, hierbij uit te gaan van expliciete leercompetenties en deze als basis voor die feedback te nemen. Door te differentiëren in opdrachten en in de aard van de hulp en sturing die wordt gegeven, kunnen docenten gericht werken aan het leren leren. Digitale didactiek is belangrijk. Voor een deel is deze al ontwikkeld, maar voor een belangrijk deel nog lang niet. De zeven pijlers vormen een eerste basis/denkkader waarbinnen de verdere ontwikkeling kan plaatsvinden. Daarnaast echter is kennisontwikkeling door docenten in hun dagelijkse praktijk van groot belang (zie verderop).

Conclusies

Integratie van ICT in curricula Een probleem dat tot nu toe te weinig aandacht heeft gekregen en teveel is overgelaten aan individuele docenten, is hoe ICT ingepast kan worden in reguliere curricula. Er is bijvoorbeeld weinig aansluiting bij bestaande boeken en methoden. Uitgevers zijn vooralsnog weinig geneigd om docenten en onderwijsinstellingen hierbij behulpzaam te zijn. Dus moeten docenten deze verbindingen zelf leggen. In essentie gaat het er eigenlijk om dat er een nieuwe taakverdeling komt tussen mensen (lees docenten) en computers (met inbegrip van randapparatuur als digitale video en audio). Wat zijn de sterke en zwakke kanten van mensen, en wat die van computers? Hoe kunnen curricula zo worden heringericht dat optimaal gebruik wordt gemaakt van de sterke kanten van beide typen ‘media’? Sterke kanten van het ene ‘medium’ zijn vaak de zwakke kant van het andere. Zo zijn mensen goed in persoonlijke contacten, terwijl computers vaak als onpersoonlijk worden ervaren. Computers kunnen eindeloos herhalen, terwijl mensen bij voortdurend herhalen snel verveeld raken. Mensen kunnen maar op één manier tegelijk presenteren, terwijl computers in allerlei varianten kunnen presenteren. Mensen vinden het lastig om met subgroepjes van studenten om te gaan en controle te houden over wat in die groepjes gebeurt, terwijl computers dit juist goed kunnen. Het gaat er om dat we bij de integratie van ICT in curricula gebruik gaan maken van de sterke kanten van mensen en computers, om zo de zwakke kanten van het ene medium te compenseren via de sterke kanten van het andere.

Nieuwe taakverdelingen tussen mensen en computers

Integratie van ICT in curricula vraagt om het opnieuw doordenken van de vakinhouden. In plaats van een vakoverstijgende aanpak is veel meer een vakinhoudelijke aanpak geïndiceerd. Hoe en wanneer ICT wordt ingezet, zal verschillend zijn voor de verschillende disciplines. Digitale vakdidactiek staat echter nog meer in de kinderschoenen dan algemene digitale didactiek. Wat is er voor een bepaald vakgebied zoal te vinden op het internet? Welke internet-cursussen zijn beschikbaar? Hoe is het met de kwaliteit daarvan gesteld? Hoe kan de kwaliteit worden bewaakt? Hoe kunnen

Meer vakdidactisch denken

Onderwijs

studenten worden ingeschakeld bij het vinden van informatie en het onderhouden hiervan? Voor de vakoverstijgende academische en beroepscompetenties is het ons inziens van belang om doorlopende leerlijnen te ontwikkelen. Welke (deel-)competenties horen thuis aan het begin van een opleiding en welke aan het eind? Hoe kan er lijn worden gebracht in de competentie-ontwikkeling? Welke mogelijkheden zijn er om deze competenties via ICT te verkrijgen en verder te ontwikkelen?

Doorlopende leerlijnen

Nieuwe opvattingen over kosten/batenafwegingen Het gebruik van ICT in het onderwijs kost geld en tijd. Naast de bekende kostenposten als hardware, software en ondersteuning, zijn er nog vele andere die meestal niet meegenomen worden en nauw verbonden zijn met de problematiek van de integratie in curricula. Het gaat hierbij onder meer om docenttijd, ontwikkelkosten, kosten voor professionalisering en implementatie, het huren van ruimtes, kosten van systeembeheer en van het beheren van websites. Daarnaast zijn er de leerkosten van de gebruikers en de communicatiekosten (inbellen, breedband, en dergelijke). Tenslotte zijn er ook nog verborgen kosten, zoals toename van interactiebehoeften van studenten, en reparatie en onderhoud. Het lijkt ondoenlijk om al deze kosten in een onderwijsinstelling goed te schatten. Er kunnen aan de andere kant ook vele soorten van baten worden onderscheiden. Deze zijn nog moeilijker in termen van tijd en geld te berekenen dan de kosten. Soorten baten, zo blijkt uit onderzoek, kunnen bijvoorbeeld de volgende soorten leeruitkomsten betreffen: studenten leren meer; studenten leren diepgaander; studenten leren efficiënter; studenten leren met meer plezier; studenten hebben meer vertrouwen; studenten werken meer samen; studenten leren leren; studenten leren problemen op te lossen.

Kosten en baten specificeren

– – – – – – – –

Daarnaast zijn er nieuwe leeruitkomsten mogelijk, bijvoorbeeld ten aanzien van nieuwe academische en beroepscompetenties (zie boven). Ook zijn er baten in termen van veranderingen in onderwijsprocessen: grotere flexibiliteit, meer onafhankelijkheid van tijd en plaats, inspelen op verschillen, reproduceerbaarheid van materialen en benaderingen, interactiviteit, loskomen van boeken en methoden, toegang tot onbegrensde informatievoorziening, aansluiten bij en voorbereiden op de beroepspraktijk. Tenslotte zijn er baten mogelijk in termen van onderwijsinnovatie, bijvoorbeeld ten aanzien van – heroverweging didactiek en curriculum; – vernieuwing van het onderwijs: nieuwe doelen, nieuwe methoden, nieuwe vormen van toetsing, nieuwe vormen van feedback;

163

164


– betere integratie van toepassingen en kennis; – bruikbaarheid van complexe instrumenten als spreadsheets en databases. De kosten en baten zijn niet alleen complex, en moeilijk of niet berekenbaar, ze zijn ook niet goed toe te rekenen naar het gebruik in het onderwijs. Er zijn veel verborgen kosten. De manier waarop het bedrijfsleven kosten en baten berekent, is niet van toepassing. Tenslotte zijn de baten vaak niet te incasseren door de investeerder.

Kosten verlagen

– – – – – –

Wellicht is het ook niet zo zinvol om een kosten/baten-afweging te maken. We kunnen immers niet om ICT in het onderwijs heen. We zullen bepaalde kosten dus gewoon móéten maken. De druk om met ICT in het onderwijs te werken, komt gedeeltelijk van buiten. Studenten (de nieuwe mediageneratie) eisen dit in toenemende mate; ze zijn steeds meer aan ICT gewend en erdoor verwend. Ook de nationale en internationale concurrentie dwingt hogescholen en universiteiten om deze technologie in te zetten in het onderwijs. Daarnaast vraagt het bedrijfsleven dat studenten gewend zijn met ICT te werken en te leren. Bepaalde academische competenties zijn er voor een belangrijk deel aan gebonden (bijvoorbeeld leren leren; samenwerken; zoeken; beroepsgebruik van ICT). Andere factoren die druk leggen op ICT-gebruik in het onderwijs, komen vanuit toekomstverwachtingen en de noodzaak flexibeler in te spelen op verschillen tussen studenten. Een geheel andere insteek dan de onmogelijke kosten/baten-afweging is te kijken naar kostenverlaging en batenvergroting. Kosten van ICT-gebruik kunnen bijvoorbeeld verlaagd worden door: goedkoper personeel in te schakelen (studentassistenten, niet-academisch geschoolde begeleiders); gebruik te maken van ontwikkelteams die docenten dit werk uit handen nemen; samen te werken met andere faculteiten en instellingen (consortia; centralisatie); content te standaardiseren en hergebruik te stimuleren; standaardisering van de gebruikte software; kosten te verschuiven naar studenten, bijvoorbeeld door hen materiaal te laten ontwikkelen en selecteren voor hun studie of door hen zelf apparatuur te laten aanschaffen. Ook kan men de overige onderwijskosten verlagen, bijvoorbeeld door automatisch te toetsen en toetsen na te kijken, door ook open vragen gedeeltelijk elektronisch na te kijken en door elektronisch te evalueren, door met studenten alleen nog te communiceren via e-mail en elektronische leeromgevingen, door de communicatie met docenten te beperken (spreekuren; getrapte toegang) en door studenten meer zelfstandig (en samen) te laten leren via ICT (ook internet-cursussen). Daarnaast kan men trachten de kosten beter in de hand te houden, bijvoorbeeld door studenten eerst feedback op elkaar te laten geven en dan pas tot de docent toe te laten. Een andere mogelijkheid is een nieuwe cultuur van communicatie en samenwerking na te streven, waarin docenten bijvoorbeeld via de computer spreekuren houden en waarin studenten en docenten hebben geleerd op nieuwe manieren met elkaar te communiceren.

10

De Caluwé en Vermaak, 1999

11

Simons en Ruijters, 2001

Onderwijs

Daarnaast is het mogelijk en gewenst om te werken aan een vergroting van de baten. De kosten moeten toch worden gemaakt (zie boven); dan kan men er maar beter zoveel mogelijk uit zien te halen. Dat kan op de volgende manieren. Nieuwe baten centraal stellen Hierboven werden diverse nieuwe typen baten beschreven, die door de inzet van ICT in het onderwijs gerealiseerd kunnen worden, zoals: diepgaander en flexibel leren, leren leren, flexibiliteit, centraal stellen van competenties en academische vorming. Een gericht veranderingsbeleid voor de invoering van ICT in het onderwijs Baten ontstaan pas bij competente docenten. Dus een gericht professionaliseringsbeleid is een voorwaarde voor een goed veranderingsbeleid. Docenten veranderen op verschillende manieren en in verschillende tempi. Daarom is het verstandig om aan te sluiten bij veranderkundige theorieën. De theorie van De Caluwé en Vermaak10 kan bijvoorbeeld goed van pas komen bij het inspelen op verschillen tussen docenten. Een gericht professionaliseringsbeleid Professionaliseringsbeleid is ook organisatiebeleid, en niet alleen individueel leerbeleid. Het gaat erom dat docenten beloond en gewaardeerd worden voor ICT-gebruik in hun onderwijs en dat dit past binnen een duidelijke toekomsten onderwijsvisie van de opleiding. Een nieuwe balans Het is belangrijk om een nieuwe balans te vinden tussen – de visie op onderwijs; – kennis en vaardigheden van docenten en studenten; – educatieve software/content; – de ICT-infrastructuur.

Vergroting van de baten

Kosten en baten van ICT-gebruik in het onderwijs zijn niet goed te specificeren en te berekenen. Ook zijn ze niet eenvoudig toe te schrijven aan de investeerder. Omdat ICT in het onderwijs nauwelijks of niet meer tegen te houden is, kan men er maar beter naar streven om de kosten zo laag mogelijk te houden en de baten te maximaliseren.

Conclusies

Professionalisering van docenten in ICT Steeds vaker realiseert men zich dat professionals slechts weinig leren van cursussen en veel meer in en van het werk. Van Simons en Ruijters11 komt het UUU-model voor het leren van professionals (zie figuur 51). De drie eisen die zij aan professionals stellen (werken, op de hoogte blijven en publiceren), worden verbonden met drie vormen van impliciet leren: impliciet leren tijdens het werken, het meer systematische onderzoeken van het werk (praktijktheorieën; systematisch uitproberen van nieuwe activiteiten) en het creëren van nieuwe mogelijkheden door ontwerpactiviteiten. Deze drie vormen van impliciet leren (werken, onderzoeken en creëren) leiden tot drie vormen van leren die ondersteund kunnen worden: uitwerken, uitbreiden en uitdragen. Uitwerken is het expliciet maken en verhelderen van de bestaande praktijktheorieën, de manier van werken en de manier van impliciet leren. Het gaat er namelijk niet alleen om dat professionals werken, maar ook dat zij leren van hun werk en dit geleerde gedeeltelijk expliciet maken. Ook betreft dit het zodanig herorganiseren van het werk dat er meer impliciet geleerd wordt.

Lerende docenten

165

166


Uitbreiden betreft het leren door meer systematisch, gericht en bewust onderzoekachtige activiteiten te verrichten tijdens het werk. Het gaat niet alleen om betrokkenheid bij onderzoek en onderzoeksresultaten, maar ook om het uitbreiden van de kennisbasis en praktijktheorie door zelf in de eigen praktijk onderzoek te doen. Gedeeltelijk zijn dit expliciete leeractiviteiten, gedeeltelijk zullen deze activiteiten meer als werken gezien worden. Uitdragen is het beschikbaar maken van de resultaten van het uitbreiden en uitwerken voor anderen in en buiten de eigen organisatie: enerzijds bijdragen aan de ontwikkeling van de professie (publicaties, lezingen en dergelijke), anderzijds bijdragen aan de ontwikkeling van de organisatie, bijvoorbeeld via tools, beleidsplannen of vernieuwingsprojecten. Figuur 51 Het UUU-model voor professionele ontwikkeling

1 2 3 4

5 6

Leren tijdens het werk

Er zijn op basis van dit UUU-model zes manieren te onderscheiden om het leren te ondersteunen en faciliteren12: het werk zodanig herorganiseren dat er geleerd wordt door te doen; docenten ondersteunen bij het zelfstandig expliciet en gericht ondernemen van leeractiviteiten; geven van begeleiding bij het leren en professionaliseren (training, cursus, mentoring); het afspreken van mijlpalen in het werk waaruit de resultaten van het leren zichtbaar worden (ontwerpen van materiaal, websites, toetsen, overzichten, publicaties en dergelijke); ondersteunen van het collectief maken van individuele leerprocessen en leerresultaten; het leren van docenten inbedden in organisatieverandering. In de volgende paragrafen volgen voorbeelden van deze zes manieren van ondersteuning van het leren, toegespitst op het leren gebruiken van ICT door docenten. De eerste vorm van professionalisering is: het werk zodanig herorganiseren dat er geleerd wordt tijdens het werken. De kans op leren omgaan met ICT in het onderwijs kan worden vergroot door de zes typen van impliciet leren te bevorderen. Expertfeedback organiseren Docenten worden in de gelegenheid gesteld om hun opdrachten en vragen, gegeven

12

Bolhuis en Simons, 1999; Simons, 2002

13

Zuylen, 1999

Onderwijs

feedback, contacten met studenten, toetsen, evaluatieactiviteiten en dergelijke voor te leggen aan vakdidactici en onderwijskundigen, die suggesties doen voor verbetering en een kwaliteitsoordeel geven.

Onderlinge feedback organiseren Het leren van de meeste digitaal-didactische competenties zal in de praktijk moeten plaatsvinden. Hierbij is de rol van collega-docenten belangrijk13. Het proces van elkaar feedback geven en ontvangen wordt ondersteund door een startconferentie te organiseren, spelregels af te spreken, criteria te helpen formuleren en werkafspraken te maken over te geven en te ontvangen feedback.

Monitoring en evaluatie Door het gebruik van ICT in de gaten te houden via al dan niet geautomatiseerde monitoring, kan worden nagegaan wie de gebruikers zijn en wie achterblijven. Door middel van studenten docentevaluaties kunnen de reacties worden geregistreerd. Door de monitoring- en evaluatiegegevens terug te koppelen, kan invloed op leeren professionaliseringsprocessen worden gecreëerd. Sommige elektronische leeromgevingen bieden de mogelijkheid om deze gegevens automatisch te verzamelen. Van belang hierbij is vooral het zorgvuldig en met oog voor privacy openbaar maken ervan, want dan zorgen de zichtbare verschillen tussen opleidingen, cursussen, docenten en studenten voor externe input die aanleiding kan zijn voor bezinning.

Tijd voor reflectie organiseren Docenten moeten gelegenheid hebben om – alleen of gezamenlijk – rustig na te denken over het gebruik van ICT in het onderwijs, bijvoorbeeld in discussiesessies of via intervisietrajecten. Hier zien we het overgangsgebied tussen impliciet en expliciet leren. Er zijn namelijk vormen van reflectie die minder gepercipieerd worden als leren. Wanneer het reflecteren zonder expliciete leerintenties gebeurt en zonder de term leren te gebruiken, rekenen we dit nog tot het impliciete leren.

Vernieuwingsprojecten waarin docenten aan ICT-gebruik kunnen werken Een docent kan bijvoorbeeld de gelegenheid, dan wel de opdracht krijgen om een opzet te maken voor een digitaal portfolio of een aangepaste lay-out van een website.

Visieontwikkeling stimuleren Docenten kan gevraagd worden om een (gezamenlijke) visie te ontwikkelen op het onderwijs en de rol van ICT daarin. Het opleidingsmanagement kan hierin het voortouw nemen. Studenten kunnen erbij betrokken worden.

Variatie van ICT-werk vergroten De verschillende typen ICT-gerelateerde werkzaamheden die docenten verrichten, kunnen worden uitgebreid (taakverrijking, ruilen van baan). Hoe gevarieerder de ervaring is, des te groter de kans op impliciet leren.

Regelmogelijkheden uitbreiden Docenten krijgen gelegenheid om verantwoordelijkheid te nemen voor ICT-gerelateerde werkzaamheden van andere docenten. Onderzoek heeft laten zien dat verant-

167

woordelijkheid voor het werken van anderen het impliciete leren bevordert. Dit kunnen we bijvoorbeeld organiseren in de vorm van roulerend leiderschap voor ICTgebruik en -toepassingen.

In functioneringsgesprekken aandacht besteden aan ICT-gebruik Hoe gebruiken academici ICT in hun onderwijs? Hoe ontwikkelen zij hun competenties op dit gebied? Het tweede middel voor professionalisering is: docenten ondersteunen bij het zelfstandig expliciet en gericht ondernemen van leeractiviteiten. Hiervoor moeten heel andere activiteiten worden ondernomen.

Gericht zelfstandig leren

14

Simons en Ruijters, 2001

15

Van Eck en Volman, 2002

16

Bijvoorbeeld http://www.intime.uni.edu; http://www.ltts.org; http://www.edna.edu.au/sibling/ leadingpractice/competence.htm; http://www.eduhound.com/tutorial_links.cfm

17

Gjørling, 2002

Onderwijs

Docenten ondersteunen bij het expliciteren van hun impliciete leren Verwacht mag worden dat docenten weinig zicht hebben op wat zij in hun werk allemaal leren, ook met betrekking tot ICT-gebruik in het onderwijs14. Wanneer zij hun impliciete kennis expliciet maken, kan deze beter gedeeld worden, ontstaat meer zicht op de (impliciete) kennelijk geprefereerde manier van leren en ontstaat meer bereidheid en ambitie tot explicietere vormen van leren.

Minimale digitaal-didactische competenties omschrijven Eén van de problemen waarvoor docenten zich gesteld zien, is zicht krijgen op het terrein van digitale didactiek. Om gericht en zelfgestuurd te kunnen leren moet men immers op zijn minst enigszins weten wat er te leren valt. Beschrijvingen van competenties kunnen docenten helpen dit overzicht te krijgen. In de literatuur15 en op het internet16 is wel enige informatie te vinden, maar de competentie-overzichten vertonen gebreken: overaccentuering van technische competenties; nadruk op funderend onderwijs; onnodige uitsplitsing naar kennis, vaardigheden en attituden; overdetaillering; gebrekkige categorisering, et cetera. Een functionele beschrijving van competenties is dan ook nog niet bereikt. De competenties dienen onderscheiden te worden naar minimale competenties die voor alle docenten relevant zijn, en competenties voor gevorderde docenten. Daarnaast is het belangrijk dat deze competenties niet top-down worden opgelegd, maar dat de docenten betrokken worden bij de formulering ervan, om zo een gevoel van eigenaarschap en betrokkenheid te bereiken. Er dienen vervolgens instrumenten ontwikkeld te worden om deze competenties te toetsen en om docenten te helpen zichzelf te toetsen op de minimumcompetenties. De volgende competenties zouden het minimumniveau kunnen vormen: het gebruik van een elektronische leeromgeving (ELO); het kennen van de gebruikersmogelijkheden en rollen in deze ELO; op het juiste moment en op de juiste plaats kunnen kiezen voor – of tegen – inzet van ICT in het onderwijs; het opzetten van en leiding geven aan een elektronische discussie van studenten; het gebruiken van het digitaal portfolio en elektronische toetssystemen in het onderwijs; op het eigen vakgebied de weg weten op het internet (onder andere internet-cursussen, vakspecifiek leermateriaal), in elektronische databases en in bibliografische informatie, om op grond daarvan het leren van studenten te kunnen faciliteren; het gebruik van ICT voor de eigen professionele ontwikkeling van de docent. In Denemarken bleek een grootschalig professionaliseringsproject, dat was gericht op een combinatie van computercompetenties en pedagogisch-didactische competenties, uitermate succesvol17. Pedagogische ICT-rijbewijzen lijken meer effect te sorteren dan computerrijbewijzen.

– – – – –

–

Gevorderde digitaal-didactische competenties omschrijven die horen bij vormen van onderwijsvernieuwing Daarnaast worden meer specifieke competenties beschreven die gekoppeld zijn aan specifieke vormen van onderwijs (probleemgestuurd onderwijs, samenwerkend leren, projectonderwijs). Voor elk van deze onderwijsvormen worden specifieke digitaal-didactische competenties beschreven (zie tabel 2).

169

170


Onderwijsmethode

Tabel 2 Voorbeelden van gevor-

Competenties

Probleemgestuurd Onderwijs Maken van goede en aantrekkelijke probleembeschrijvingen

derde digitaal-didactische

met behulp van multimediale informatie.

competenties en onder-

Voorstructureren van informatie op internet, elektronische

wijsmethoden

databases, bibliografische informatie, internet-cursussen, multimediaal materiaal, en dergelijke. Projectonderwijs

Contacten met authentieke werksituaties als uitgangspunt nemen. Haalbare projecten formuleren. Werkprocessen digitaal ondersteunen (groepsintranet; kennismanagement; kenniscreatie).

Samenwerkend leren

Studenten met elkaar in contact brengen. Organiseren van samenwerkingsprocessen en gemeenschapsvorming. Leer-werkgemeenschappen in stand houden en afsluiten. Organiseren van spelregels en rollen. Interdependentie en individuele aanspreekbaarheid organiseren.

Docentrol

Tabel 3 Voorbeelden van gevor-

Docent als ontwikkelaar

derde digitaal-didactische

Competenties Digitale leerstof maken. Overzicht hebben van op internet beschikbare internet-

competenties en rollen

cursussen en materialen op het eigen vakgebied.

van docenten

Uitdagende vragen en opdrachten maken. Ontwerpen van een cursus/curriculum met inzet van ICT waar dit zinvol en nodig is. Docent als begeleider

Feedback geven op een manier die de zelfwerkzaamheid van studenten bevordert. Studenten elkaar laten begeleiden en feedback geven. Contacten met studenten structureren. Coaching op leren leren. Niet te veel en niet te weinig ingrijpen.

Docent als assessor en

Werken met digitale portfolio’s.

administrateur

Collega’s ondersteunen bij het opzetten van portfoliotrajecten. Werken met elektronische toetssystemen. Organiseren van elektronische evaluaties. Trekken van conclusies uit evaluaties. Registreren van studenten. Studenten indelen in groepen. Volgen van opdrachten en feedback hierop.

Gevorderde digitaal-didactische competenties omschrijven die horen bij nieuwe rollen van docenten Verwacht mag worden dat in het universitair onderwijs (net als in de meeste andere onderwijsvormen) geleidelijk verschillen in rollen van docenten zullen gaan ont-

Onderwijs

staan. In het Nederlandse hbo en in het buitenlandse hoger onderwijs treft men een dergelijke roldifferentiatie op sommige plaatsen al aan. De docentrollen lijken zich te ontwikkelen tot die van begeleider van studenten, van ontwikkelaar van leermateriaal, van assessor en van administrateur. Een eerste uitwerking van mogelijke competenties die bij deze rollen passen, staat in tabel 3.

Begeleiding

Digitale portfolio’s voor docenten Een organiserend kader voor de professionaliseringsactiviteiten van docenten kan worden gevormd door projecten rond digitale docentportfolio’s. Hiermee kunnen docenten tegelijkertijd praktische ervaring opdoen met het werken met portfolio’s, het goede voorbeeld geven aan studenten en werken aan hun eigen (digitale) professionalisering. De derde onderdeel van de aanpak is het geven van begeleiding bij het leren en professionaliseren. Natuurlijk zijn er allerlei meer traditionele cursussen en bijeenkomsten die ondersteuning van het leren bieden. Deze zouden echter een nieuwe, dichter bij de werksituatie liggende invulling moeten krijgen. Ook zouden dergelijke bijeenkomsten meer als voorbereidingen op het zelfgestuurde leren gezien moeten worden dan traditioneel het geval is. Daarnaast is meer mentoring en coaching geïndiceerd. Dat leidt tot de volgende opzetten.

Diverse typen bijeenkomsten organiseren Daarbij kunnen we denken aan de volgende soorten. – Oriëntatiebijeenkomsten: dergelijke bijeenkomsten zouden zich moeten richten op de volgende vragen.Wat valt er te leren op het gebied van ICT in het onderwijs? Hoe leren wij met betrekking tot ICT in het onderwijs? Hoe is het gesteld met onze digitaaldidactische competenties? Wat zijn goede voorbeelden in ons vakgebied van ICTgebruik in het onderwijs? Hoe gaan wij het leren op de werkplek organiseren? Hoe kunnen wij elkaar ondersteunen bij het leren: leerwerkgemeenschappen, onderlinge feedback en coaching? Hoe sluiten wij aan bij HRM en organisatieveranderingen? Hoe organiseren wij collectieve leeren professionaliseringsactiviteiten en -processen? – Maatwerkcursussen voor gevorderden: op basis van vragen van gebruikers kunnen vakspecifieke cursussen worden georganiseerd die aansluiten bij de gevorderde digitaal-didactische competenties en bij specifieke vormen van onderwijsvernieuwing of specifieke docentrollen. – Cursussen computer-basisvaardigheid. De bestaande cursussen in computer-basisvaardigheid blijven natuurlijk nodig. Zij kunnen waarschijnlijk beter worden verbonden met aspecten van digitale didactiek (zie boven). – Bijeenkomsten ‘Verbeter je onderwijs met ICT’. Hierbij brengen docenten de opzet van hun eigen onderwijs in, en bespreken ze met elkaar en met de trainers hoe verbetering gerealiseerd kan worden met behulp van ICT.

Buddytrajecten Docenten kunnen gedurende een bepaalde periode hun college en werkgroep voorbereiden met een ‘buddy’ die expertise heeft op het gebied van digitale didactiek. In

171

172


Zweden bleek het ITIS-project, waarin dit werd gerealiseerd, zeer succesvol (www.itis.gov.se/english/).

Mijlpalen afspreken

Mentoring Docenten krijgen gedurende een bepaalde tijd ondersteuning van een meer ervaren collega bij het digitaliseren van hun onderwijs. Een belangrijk onderdeel van de professionalisering is het afspreken van mijlpalen in het werk waaraan de resultaten van het leren zichtbaar worden.

Tijd en geld geven De belangrijkste belemmering voor digitalisering van het onderwijs, zo blijkt uit onderzoek, is het structurele gebrek aan tijd hiervoor bij docenten. Los van de vraag of dit tijdgebrek reëel aanwezig is, of digitalisering gewoon te weinig prioriteit krijgt, kan het beschikbaar stellen van tijd helpen. Daarom zouden er taakuren voor digitaliseringstrajecten gegeven moeten kunnen worden. Het Canadese Grassroots-project heeft aangetoond dat het beschikbaar stellen van geld voor ICT-projecten die door scholen en docenten zelf worden bedacht en ingebracht, goed kan werken. In Nederland worden nu proefprojecten in het onderwijs uitgevoerd. Binnen de Universiteit Utrecht vervullen de Educatieve Middelen Pool (EMP-projecten) een belangrijke soortgelijke functie.

Resultaten afspreken Ook kunnen in plaats van taakuren resultaten worden afgesproken: een te leveren product of dienst die aan tijd en plaats is gebonden. Zo kan worden afgesproken dat een nieuwe cursusopzet met meer gebruik van ICT voor een bepaalde datum klaar is, of dat een workshop voor collegadocenten uit de faculteit binnen een bepaalde tijd wordt gegeven. Een vijfde vorm van professionalisering is ondersteuning van het collectief maken van individuele leerprocessen en -resultaten. Op verschillende manieren kan ook het collectieve leren worden ondersteund.

Collectief leren

Leerwerkgemeenschappen (learning communities en communities of practice) opzetten en ondersteunen Bestaande docententeams kunnen ondersteuning krijgen bij het leren van en met elkaar om beter te worden in het gebruik van ICT in het onderwijs (communities of practice). In deze tijd zijn samenwerken en samen leren kernbegrippen voor bijna alle werknemers en professionals. Geldt dit dan ook niet voor academische docenten? Het is daarom van groot belang om op basis van de opgebouwde kennis van gemeenschapsvorming (community building18) ondersteuning te bieden aan docenten – of groepen docenten en studenten – bij het vormen van gemeenschappen, het

18

Zie onder andere Brown en Campione, 1994; McDermott, 1999; Wenger, 1998

19

Zie bijvoorbeeld www.e-learningxp.nl.

20

De Caluwé en Vermaak,1999

Onderwijs

modereren (e-moderating) ervan en het in stand houden van deze gemeenschappen. Ook is het belangrijk om leerwerkgemeenschappen op te zetten en te ondersteunen, bestaande uit mensen die hetzelfde willen leren (docenten uit verschillende disciplines, studenten, mensen van buiten de universiteit), maar die geen gemeenschappelijk praktijkbelang hebben. In de hierna volgende paragraaf over ‘kennisgemeenschappen’ wordt hier nader op ingegaan.

Strategische inbedding

E-learning experience Een permanente e-learning experience19 zou een goede rol kunnen vervullen: een besloten gemeenschap waar docenten kunnen kennismaken met toepassingen van e-leren, ervaringen kunnen uitwisselen, goede voorbeelden laten zien, et cetera. Wellicht kan de site van SURF-Educatief (onderwijs) hiermee worden uitgebreid. Zoals hierboven al werd betoogd, is het zorgen voor inbedding in organisatieleren en -organisatieverandering een belangrijk aandachtspunt bij de professionalisering. Daar zijn de volgende activiteiten op gericht.

Beleidsplannen helpen maken Faculteiten en opleidingen dienen niet alleen expliciete strategische visies op onderwijs en de rol van ICT daarbinnen te ontwikkelen, maar ook hun expliciete professionaliseringsplannen voor docenten hierin een plaats te geven.

Studiedagen Op studiedagen voor faculteiten, opleidingen of delen daarvan wordt het proces van het gezamenlijk maken van keuzes in het ICT-gebruik in het onderwijs, in relatie tot visies op onderwijs, ondersteund door: informatie te verstrekken over mogelijkheden, keuzemogelijkheden aan te bieden en plannen voor professionalisering te maken (zie de bovengenoemde vijf vormen van professionalisering).

Veranderkleuren van de organisatie kiezen Het instrumentarium van De Caluwé en Vermaak20 kan ondersteuning bieden bij het bepalen van een veranderingswijze die past bij de dominante kleuren van de organisatie. De organisatie ontwikkelt een heldere strategische visie op de te realiseren doelen en veranderingen. Zo’n visie dient een afgewogen combinatie te zijn van processen die van bovenaf en van onderop tot stand komen. De rol die het gebruik van ICT hierin speelt, vormt een afgeleide van deze visie/strategie. Ook hierbij is inbreng van onderaf en betrokkenheid van essentieel belang. Verder dient de organisatie een duidelijke keuze te maken voor een manier van veranderen: welk veranderkleurenpalet wordt gekozen? De vijf door De Caluwé en Vermaak onderscheiden veranderkleuren vormen een handzame en veelbelovende taal om veranderstrategieën van organisaties en individuen te analyseren. Op organisatieniveau gaat het dan om de dominante visie op en de in de praktijk centraal staande manier van veranderen. Op individueel niveau gaat het om de verandervisie en -wijze van het individu. Soms sluiten organisatie- en individuele visie en praktijk bij elkaar aan, soms ook niet. De blauwe manier van veranderen gaat ervan uit dat individuele en organisatieveranderingen vooral tot stand komen wanneer sprake is van duidelijke vooraf bepaalde

173

174


veranderdoelen en een heldere planning en structuur. De rode verandertheorie neemt aan dat veranderingen vooral tot stand komen wanneer er een goed klimaat heerst, waarin de verandering lonend is voor de deelnemers, De gele theorie stelt dat veranderen vooral een kwestie is van macht en invloed. Mensen en organisaties veranderen onder invloed van politieke coalities. De witte verandertheorie gaat uit van de aanname dat mensen en organisaties veranderen wanneer zij de ruimte krijgen voor hun eigen ideeën en plannen. De groene verandertheorie is de theorie van de lerende organisatie. Mensen en organisaties veranderen wanneer zij continu leren en hun leervermogen verbeteren.

Kennisgemeenschappen De traditionele manier van denken over kennisontwikkeling en -verspreiding is de RDD-strategie (research development dissemination). De onderwijsverzorgingsstructuur is in Nederland volgens deze gedachtegang opgebouwd. Onderzoek van onderwijs wordt gevolgd door ontwerp- (in SLO en CITO) en disseminatieactiviteiten (in de landelijke pedagogische centra en de schoolbegeleidingsinstituten). Ook in het bedrijfsleven ziet men de RDD-strategie veel voorkomen. In de universitaire structuur wordt vaak (impliciet) in RDD-termen gedacht als het om kennisontwikkeling en kennisverspreiding gaat. Toch is er, zeker binnen de onderwijskunde, in toenemende mate twijfel aan de effectiviteit van het RDD-denken. De afstand tussen het onderzoek en de ontwikkeling en begeleiding is vaak te groot, het onderzoek laat te lang op resultaten wachten, de ontwerpers en begeleiders trekken zich niets aan van het onderzoek, het onderzoek sluit niet aan bij de echte praktijkproblemen... In een recent rapport21 beveelt de Onderwijsraad dan ook aan om naast de gangbare RDD-strategie landelijke kennisgemeenschappen op te richten, waarin docenten, begeleiders, ontwerpers en onderzoekers samenwerken aan kennisontwikkeling met betrekking tot onderwijsinnovatie. De raad denkt aan honderd tot 150 kennisgemeenschappen in Nederland. Verwacht wordt dat op deze manier impliciete kennis en ervaringsdeskundigheid beter in contact worden gebracht met wetenschappelijke inzichten (en omgekeerd) en dat de genoemde problemen van de RDD-strategie worden voorkomen. Het is echter niet goed mogelijk om landelijke kennisgemeenschappen te laten functioneren zonder wortels in meer plaatselijke en regionale kennisgemeenschappen. Er zullen dus naast de landelijke kennisgemeenschappen ook lokale en regionale kennisgemeenschappen moeten ontstaan. Binnen het hbo zijn kenniskringen ingericht rond de nieuw benoemde lectoren, die door het ministerie van OCW en de instelling zelf gefinancierd worden om praktijkgericht onderzoek te doen. De lectoren zijn veelal topdocenten die leiding geven aan groepen hooggekwalificeerde docenten. De lectoren vormen tevens het ‘gezicht’ van een bepaalde expertise voor bedrijven en (onderwijs)instellingen. Het hbo wil hiermee als kennispoort fungeren en toegepast onderzoek stimuleren. Een belangrijk deel van de kenniskringen richt zich op het praktijkgericht onderzoek

Kennisontwikkeling en kennisgemeenschappen

21

Onderwijsraad, 2003

Onderwijs

van het hbo-onderwijs zelf. Zo zijn er lectoren lectoren aangesteld op het gebied van ICT in het onderwijs. Ook enkele andere lectoren (en hun kenniskringen) richten zich op onderzoek van onderwijs(innovatie). Zou ook de universiteit kennisgemeenschappen moeten gaan inrichten en ondersteunen om de kennisontwikkeling en -verspreiding op het gebied van onderwijsinnovatie beter gestalte te kunnen geven? Zou niet elke organisatie kennis moeten ontwikkelen van de eigen primaire processen en de innovatie daarvan? De eerste kennisgemeenschappen zijn overigens al spontaan ontstaan, bijvoorbeeld rond digitale portfolio’s en rond onderwijskwaliteitszorg. Het is belangrijk dat er meer van dergelijke kennisgemeenschappen komen en dat er faciliterend beleid wordt gerealiseerd. Onder kennisgemeenschappen verstaat men interactieve groepen van collega’s die gemeenschappelijke vragen en ideeën hebben; die aantrekkelijk zijn door het principe van ‘geven en nemen’; die ontwikkelingsgericht zijn, niet-hiërarchisch, halfformeel, zelfsturend en resultaatgericht. De samenstelling van de groep kan verschillen, als deze maar het gezamenlijke doel van de groep ondersteunt. Kennisgemeenschappen hebben, of ontwikkelen, de volgende kenmerken. Ze zijn georganiseerd rond een thema of kennisdomein waarin meerdere problemen achtereenvolgens of tegelijkertijd de revue kunnen passeren. Ze zijn op vrijwillige basis georganiseerd, buiten de organisatiestructuur om. Ze voeren een eigen leeragenda. Ze vormen open kennisomgevingen, waarin leden vanuit de gehele organisatie kunnen participeren. Ze zijn gericht op het oplossen van problemen en het verwerven van een dieper inzicht. Ze hebben een gevoel van wederzijdse betrokkenheid en ze creëren als gevolg daarvan een gezamenlijke onderneming. Ze zijn een sociale eenheid (vanwege de wederzijdse betrokkenheid), waaraan men een zekere (gedeelde) identiteit kan ontlenen. Een sfeer van onderling vertrouwen is hierbij een voorwaarde. Ze bouwen gezamenlijk aan een gedeeld repertoire van gemeenschappelijke resources (eigen routines, vocabulaire, hulpmiddelen, et cetera), waarmee men zich verbonden voelt. Men bouwt een gemeenschappelijk geheugen op, waarover de leden kunnen beschikken en waarin nieuwkomers kunnen worden geïntroduceerd, via legitimized peripheral participation.

Wat zijn kennisgemeenschappen?

Deelname aan zo’n kennisgemeenschap vergt competenties op het gebied van samenwerken. Onderzoek heeft uitgewezen dat het gaat om competenties als: het eigen standpunt kunnen relativeren; kunnen aansluiten bij anderen; de eigen onzekerheid en het eigen niet-weten kunnen delen met anderen; de eigen opvattingen en waarden kunnen loslaten; zelfsturend kunnen zijn. Werken in een kennisgemeenschap vereist veel betrokkenheid van de leden. Gebleken is verder dat het succes van een kennisgemeenschap sterk afhankelijk is van de beschikbare tijd, ruimte, middelen en communicatiefaciliteiten. Ook is het aanstellen van een begeleider essentieel. Het begeleiden van een kennisgemeenschap richt zich op het helpen van mensen om het doel of resultaat te bereiken. Vooral het ondersteunen van de onderlinge communicatie is van belang. Onderzoek heeft uitgewezen dat er diverse rollen mogelijk zijn voor een begeleider.

175

176


Tot slot De vraag in de titel, ICT in het onderwijs naar de derde fase?, kan bevestigend worden beantwoord. De derde fase van de hype-cyclus zal nieuwe belangstelling voor de meerwaarde van ICT in het onderwijs te zien geven, waarbij de hierboven beschreven thema’s – ondersteuning voor nieuwe vormen van leren, digitale didactiek, integratie in curricula, anders omgaan met kosten en baten – centraal komen te staan. De derde fase van ICT-gebruik in het onderwijs zal echter alleen slagen wanneer het leren en professionaliseren van docenten ondersteund worden op de hierboven geschetste wijzen en vooral in kennisgemeenschappen, waarin docenten met begeleiders, onderzoekers en ontwikkelaars nieuwe digitale (vak-)didactiek ontwikkelen door te experimenteren en te onderzoeken. De hierboven gesignaleerde trends en ontwikkelingen kunnen beleidsmakers en managers helpen de huidige status van ICT in het onderwijs te beoordelen: waar staan wij nu? Ook kunnen zij zich voorbereiden op mogelijke toekomsten. Specifiek kunnen zij nagaan in welke fase van de hype-cyclus hun instelling zich bevindt en zich voorbereiden op de volgende fase. Beleidsmakers en managers zullen verder moeten nagaan in welke mate de genoemde trends in het leren (actiever leren, gemengd leren, dynamisering van kennisopvattingen, competentiegericht onderwijs en academische vorming) en de nieuwe onderwijsvormen (activerend onderwijs, probleemgestuurd onderwijs, projectonderwijs en competentiegericht onderwijs) in hun instelling al aan de orde zijn. Ook kunnen zij zich voorbereiden op discussies over deze trends en werken aan de invoering ervan. De ontwikkelingen in de digitale didactiek nopen beleidsmakers en managers tot de volgende activiteiten: nagaan of en hoe ICT didactisch gezien wordt ingezet; stimulering van de explicitering en ontwikkeling van digitale didactiek; zorgen dat met ICT meerwaarde wordt gerealiseerd via de zeven pijlers. De geschetste trends rondom de integratie van ICT in curricula geven aanleiding om na te gaan of, en in hoeverre, een goede taakverdeling tussen mens en computer is gerealiseerd; of voldoende aandacht uitgaat naar vakdidactische kwesties; en of doorlopende leerlijnen worden georganiseerd voor academische en beroepscompetenties. Ook op deze drie terreinen kunnen vervolgens toekomstgerichte maatregelen worden genomen. De nieuwe opvattingen over kosten- en batenafwegingen kunnen gebruikt worden om na te gaan of voldoende kostenbesparende maatregelen zijn genomen en of de mogelijkheden om baten te realiseren wel voldoende worden benut. Welke baten zouden beter gerealiseerd kunnen/moeten worden, en hoe? Op het gebied van de professionalisering van docenten in ICT zullen beleidsmakers en managers moeten nagaan hoe die professionalisering tot nu toe is georganiseerd en welke mogelijkheden er zijn om er op nieuwe manieren aan te gaan werken. Kennisgemeenschappen zijn de organisatievormen van de toekomst, waar veel van wordt verwacht. Beleidsmakers en managers vinden in de paragraaf over ‘kennisgemeenschappen’ aanwijzingen voor het stimuleren en ondersteunen van kennisgemeenschappen (met en zonder ICT). Ook kunnen zij nagaan waar dergelijke organisatievormen in hun instelling al spontaan zijn ontstaan.

Onderwijs

Literatuur Deze tekst is in belangrijke mate gebaseerd op Simons (2002), Digitale didactiek: hoe (kunnen) academici leren ICT te gebruiken in hun onderwijs, alsmede enkele andere recente publicaties. Het gedeelte over hype-cycli is overgenomen uit een recent artikel van Wilfred Rubens: ‘De (prille) geschiedenis van e-leren: omzien in verwondering’ (HRD thema, 2003). Bolhuis, S.M., en Simons, P.R.J. (1999), Leren en werken. Deventer: Kluwer. Brodsky, M.W. (2003),‘E-learning Trends Today and Beyond’. In: Collaborate Newsline. Cleveland: Advanstar Communications. Op 14 mei 2003 gehaald vanaf http://www.collaboratemag.com/collaboratemag/article/articleDetail.jsp?id=56870. Brown, A. en Campione, J. (1994),‘Guided discovery in a community of learners’. In K. McGilly (red.), Classroom lessons: Integrating cognitive theory and classroom practice, 229-270. Cambridge: Bradford books. Collison, G., Elbaum, B., Haavid, S., en Tinker, R. (2000), Facilitating on-line learning. Madison: Atwood. Caluwé, L. de en Vermaak, H. (1999), Leren veranderen. Amersfoort: Twynstra Gudde. Eck, E. van en Volman, M. (2002), Ontwikkelen van ict-competenties van docenten, een reviewstudie. Zoetermeer: Directie ICT van het ministerie van OCenW. Gjørling, U. (2002),‘Pedagogical ICT Licences: A Danish national initiative to offer teachers technology literacy’. In: D. Passey en M. Kendal (red.), Telelearning: The Challenge for the Third Millenium. Deventer: Kluwer Academic Publishers. Kirschner, P., Jochems, W., en Kreijns, K. (2003),‘Is samenwerkend leren via de computer asociaal of: hoe doen wij ons best om het zo te maken?’ HRD Thema 4, 27-37. McDermott, R. (1999), Building communities of practice. Cambridge: Social Capital Group. Onderwijsraad (2003), Kennis van onderwijs: ontwikkeling en benutting. Rapport van de Onderwijsraad (zie www.onderwijsraad.nl). Rubens, W. (2003),‘De (prille) geschiedenis van e-learning: omzien in verwondering’. HRD Thema 4, 9-17. Simons, P.R.J. (1999),‘Competentiegericht leeromgevingen in organisaties en hoger beroepsonderwijs’. In: K. Schlusmans, R. Slotman, C. Nagtegaal en G. Kinkhorst (red.), Competentiegerichte leeromgeving, 31-45. Heerlen: Open Universiteit. Simons, P.R.J. (2002), Digitale didactiek: hoe (kunnen) academici leren ICT te gebruiken in hun onderwijs. Inaugurele rede, Universiteit Utrecht Simons, P.R.J., Linden, J. van der en Duffy, T. (2000),‘New learning: three ways to learn in a new balance’. In: P.R.J. Simons, J. van der Linden, en T. Duffy (red.), New learning. Dordrecht: Kluwer Academic Publishers. Simons, P.R.J. en Ruijters, M. (2001), Learning Professionals: towards an integrated model. Paper presented at the biannual conference of the European Association for Research on learning and Instruction. Fribourg (Switzerland): August. Van der Pool, H., en Smits, J. (2003),‘Synchroon en asynchroon e-leren in bedrijf: praktijkvoorbeelden en succesvoorwaarden’. HRD Thema 4, 38-45. Weistra, H. (2003),‘Over speelvelden, roeiboten en een veranderende wereld: e-learning strategie cruciaal voor veranderende rol HRD’. HRD Thema 4, 62-71. Wenger, E. (1998), Communities of practice. Learning, meaning, and identity. Cambridge: Cambridge University Press. Zuylen, J.G.G. (1999), Professionalisering van docenten. Een instrumentarium voor lesobservatieprojecten. Proefschrift. Nijmegen: Katholieke Universiteit.

177

Organisatie

Alexander Udink ten Cate / RobertBlom /Ysbrand van derVeen

5

Organisatie

Organisatie

5

5 . 1 Informatieplanning en architectuur Alexander Udink ten Cate Inleiding Al vele jaren geeft de WTR universiteiten en hogescholen advies op het gebied van ICT in onderwijs en onderzoek. Daarbij heeft ze veel ervaring opgedaan met de wijze waarop rekencentra en automatiseringsdiensten binnen het hoger onderwijs (ho) functioneren, en met de beleidsplannen die daaraan ten grondslag liggen. De beleidsplannen hebben veelal het karakter van informatieplannen, hoewel ze vaak geen integraal beeld van de gehele instelling opleveren. Informatieplannen, of beter informatiebeleidsplannen, vormen de basis voor verbetering van de informatievoorziening binnen de instellingen. In deze plannen worden uitspraken gedaan over de verschillende architecturen. Het gaat hierbij om de informatie-, de systeem-, de technische en de organisatiearchitectuur. Deze architecturen omvatten richtinggevende uitgangspunten voor de gewenste situatie. Zij veranderen onder invloed van ICT-trends. Beter gezegd: ICT-trends hebben invloed op de architecturen. Daarom worden in dit hoofdstuk de ICT-trends gekoppeld aan het maken van een informatiebeleidsplan. Omdat zo’n plan en de bijbehorende planningsprocedures niet op grote bekendheid in het ho mogen rekenen, wordt hieraan ruime aandacht besteed. Verder worden de algemene ervaringen beschreven, die de WTR heeft opgedaan in het domein ICT en organisatie. Ter bevordering van de discussie worden stellingen geformuleerd. We beginnen echter met het beschrijven van de typologie van de ho-instelling. Dit is van belang voor het begrijpen van de specifieke ho-problematiek. Kern van mijn opvatting is, dat binnen het hoger onderwijs bij informatisering meestal beter gesproken kan worden van organisatieverandering (en de daarbij behorende aanpak) dan van de meer klassieke aanpak van automatiseringstrajecten. Dit heeft belangrijke consequenties voor de opzet en uitvoering van projecten. De verandermanagementoptiek heeft de WTR ertoe gebracht een ICT Management Review voor ho-instellingen te ontwikkelen. De onderliggende methodiek lijkt op de aanpak van kwaliteitszorg in onderwijs en onderzoek. Deze methodiek wordt kort beschreven.

179

180


Het gesternte In Een bestuurlijke crisis in het onderwijs1 wordt een treffend beeld geschetst van de problematiek. Instellingen voor onderwijs – universiteiten en hogescholen horen daar nadrukkelijk ook bij – zien zich geplaatst voor een veelheid van onderscheiden doelstellingen. Deze zijn vaak ook nog onderling conflicterend. Het besturen en organiseren van zo’n instelling is dan ook lastig. We herkennen dit in de strategische plannen van de instellingen. Deze bevatten een woud van hoofd- en nevendoelstellingen, speerpunten en prioritaire aandachtsgebieden. Bij de uitvoering van de plannen veroorzaakt dit relatief veel competentieconflicten binnen de instelling en relatief veel wisselingen in de kwaliteit van de uitvoering van de werkprocessen. Daarnaast verandert de Umwelt van de instellingen door de opkomst van het neoliberalisme als dominante politieke ideologie. Murphy2 beschrijft de gevolgen van deze politiek, die tot teloorgang van het Amerikaanse schoolsysteem zou leiden. Kennelijk leidt private financiering voor een publieke taak als onderwijs niet zonder meer tot maatschappelijk gewenste resultaten. Ook in ons land lopen de overheidsbudgetten structureel terug, doordat belastingverlaging en ruimhartige financiering van structurele overheidstaken zich nu eenmaal slecht met elkaar verhouden. Daarnaast gaat de overheid steeds meer ‘op afstand’ zitten. Dit maakt de noodzaak van een goede en van ideologie ontdane bedrijfsvoering urgent. Wat zich daar wreekt is het ontbreken van duidelijke kostenstructuren, ook al omdat budgetten bij de meeste instellingen niet op bedrijfsmatige wijze worden gealloceerd. Daardoor wordt veel bestuurlijke energie gestoken in disputen over het verdelen van de koek en veel minder in het verbeteren van de doelmatigheid of verhoging van de inkomsten. In dit krachtenveld van actoren moet een informatiebeleidsplan tot stand komen en een bijdrage leveren aan verbetering. Als het gaat om het domein ICT en organisatie, is dit bij gebrek aan inzicht in de feitelijke bedrijfsvoering geen eenvoudige opgave. Om nog maar te zwijgen van de implementatieproblematiek. Evenwichtige keuzes op grond van kosten/baten-afwegingen kunnen moeilijk gemaakt worden, ook al doordat de baten in veel gevallen immaterieel van aard zijn (kwaliteit- of imagoverhogend). Automatiseringsplannen moeten het dan ook meestal meer hebben van geloof (ook wel aan de man gebracht als ‘visie’) dan van rationele afwegingen. Is een project van start gegaan, dan is bijsturing bij tegenvallers veelal niet goed uitvoerbaar. Taylor en DaCosta3 geven een goede beschrijving van de moeilijke beslissingen waarvoor het MKB bij de uitvoering van een gemiddeld automatiseringsproject staat. Voor succesvolle informatieplanning zijn de randvoorwaarden dus niet gunstig. Desalniettemin bestaat er ervaring met een aantal do’s en don’ts die het proces kunnen vergemakkelijken. Ook is het mogelijk een aantal maatregelen in de sfeer van bestuur en beheer te nemen om informatisering als proces beter grijpbaar te maken. Deze aanpak is te vergelijken met die van een systeem van kwaliteitsborging (zoals bij onderwijs en onderzoek wordt gehanteerd). Om die reden is de WTR begon-

1

IMpuls, 2002

2

Murphy, 1999

3

Taylor en DaCosta, 1999

Organisatie

nen met het ontwikkelen van een assessment-hulpmiddel, waarmee universiteiten en hogescholen een zelfevaluatie kunnen uitvoeren en – belangrijker nog – aanzetten kunnen geven tot verbetering.

De architecturen Bij informatieplanning worden in detail vier architecturen beschreven. Het resulterende informatiebeleidsplan doet ten aanzien van die architecturen een aantal richtingbepalende uitspraken. De argumentatie voor die uitspraken is deels gebaseerd op de actuele, en deels op de gewenste situatie. Een stappenplan met een bijbehorende projectenkalender vormt daarbij het sluitstuk. De eerste architectuur is de informatiearchitectuur. Hier worden uitspraken gedaan over ontwikkelingen binnen de verschillende informatiegebieden die bij de instelling kunnen worden onderscheiden. Een informatiegebied is een samenhangend geheel van activiteiten en de daarbij behorende informatievoorziening, bijvoorbeeld personeelsbeheer of beheer financiën. De tweede is de systeemarchitectuur. Hier doet men uitspraken over de gewenste informatiesystemen voor elk informatiegebied en over de gegevensuitwisseling tussen die systemen. De derde architectuur is de technische architectuur. Deze beschrijft de aanwezige hardware, de netwerken en de bijbehorende systeemsoftware. Ook de zogeheten middleware (denk aan software voor e-mailfaciliteiten) behoort tot deze categorie. In de organisatiearchitectuur tenslotte wordt de organisatie van de automatiseringsdiensten beschreven. Een bij ho-instellingen vaak weerkerend vraagstuk is de afbakening tussen het centrale apparaat en de faculteiten. Deze vier architecturen vertonen onderling een sterke samenhang. In het informatiebeleidsplan worden zij in hun onderlinge afhankelijkheid beschreven en geprioriteerd (zie figuur 52). Figuur 52 Samenhang tussen de architecturen

Naar de trends binnen het domein ICT en organisatie kijken we aan de hand van informatieplanning. De trends laten zich immers het beste verklaren door de gevol-

181

182


gen voor de onderscheiden architecturen te laten zien. Omdat deze in het informatiebeleidsplan van de instelling worden vastgelegd, zal in dit hoofdstuk ook ruime aandacht worden geschonken aan de wijze waarop zo’n plan tot stand komt.

De trends We zullen een aantal trends bespreken die naar het inzicht van de WTR de bestuurlijke agenda’s gaan bepalen. Hierbij wordt teruggegrepen op de verschillende architecturen, die in het voorgaande zijn beschreven.

Groter belang informatieplanning

Informatisering wordt binnen ho-instellingen van groter belang, alleen al doordat er een steeds groter beroep op de middelen wordt gedaan. Daarom verdient informatisering een permanente plaats op de bestuurlijke agenda. Daarnaast is in het voorgaande betoogd dat de bedrijfseconomische aspecten van het hoger onderwijs meer aandacht behoren te krijgen. De wijze waarop informatieplanning nu wordt uitgevoerd in het ho, laat nog wel enige ruimte voor verbetering. De band tussen informatieplanning en bedrijfsvoering moet worden versterkt. De WTR denkt hierbij aan een aanpak die vergelijkbaar is met die van de kwaliteitsbeheersing in onderwijs en onderzoek. Dat wil zeggen: het vaststellen van de kwaliteit van de huidige situatie in relatie tot anderen in het ho-veld, het bepalen van de koers en het maken van verbeterplannen voor een concrete planningsperiode. Dit heeft geleid tot het opstellen van de ICT Management Review. Deze houdt in dat de instelling een zelfevaluatie (quick scan) uitvoert voor de gebieden onderwijs, onderzoek, wetenschappelijke informatievoorziening, en bestuur en beheer. Op basis van balanced-scorecard-technieken kan dan een verbeterplan worden opgesteld. Deze aanpak verschilt sterk van die van de meeste informatiebeleidsplannen binnen het ho, die toch vooral schone vergezichten centraal stellen. Voor de ICT-domeinen onderwijs en onderzoek verwijzen we ook naar het hoofdstuk in dit trendrapport, waarin Van der Veen kennismanagement behandelt.

Bij het verbeteren van de informatieplanning kan voor innovatieve projecten een expliciete strategie gevolgd worden. In het volgende hoofdstuk 'Het informatiebeleidsplan' over het informatiebeleidsplan, worden onder meer beschreven: – innovatieve of kostbare projecten die in aanmerking komen voor nader onderzoek (in de vorm van nadere analyse, haalbaarheid- of definitiestudies); – projecten die worden uitgevoerd in het kader van verandermanagement (bijvoorbeeld pilots bij verschillende faculteiten, met centrale sponsoring).

Inbedding innovatie

Innovatieprojecten en – in mindere mate – veranderingsprojecten worden vaak gedeeltelijk extern gefinancierd (tweede geldstroom). Dit gebeurt meestal in de vorm van tenders, die elk hun eigen doelstellingen hebben. De relatie tussen de bestuurlijke agenda’s van de tender en van de ho-instelling is doorgaans vooral financieel, en in mindere mate inhoudelijk van aard. Door de innovatieprojecten op

4

Champy, 2002

Organisatie

de projectenkalender van de instelling te plaatsen is de kans groter dat de innovaties daadwerkelijk geïmplementeerd worden. Het op brede schaal beschikbaar komen van internettechnologie maakt het mogelijk administratieve processen te herontwerpen. Dit gebeurt vooral door verbanden te leggen tussen administraties – en informatiesystemen – binnen verschillende informatiegebieden. Ook kunnen er andere relaties worden gelegd tussen gebruikers (studenten, docenten of onderzoekers) en de verschillende administraties. Denk aan het on-line zoeken van boeken in de bibliotheek. Deze vorm van herontwerp noemt Champy re-engineering4. Een voorbeeld dat door hem wordt aangehaald, is het verzenden van postpakketten. Elk postpakket heeft een unieke pakketidentificatiecode, die op het verzendbewijs te vinden is. De code is ook op het pakket uitleesbaar door middel van een streepjescode. Door nu de code bij elke schakel in de logistieke keten uit te lezen, is bekend waar de zending zich bevindt. Via een website kan de klant (de verzender of de ontvanger), na inbrengen van de pakketidentificatiecode, zelf zien waar zijn pakket in de logistieke keten zit. Dit voorkomt nodeloos getelefoneer met het distributiecentrum. In Nederland doet TPG Post dit via www.tracktrace.nl.

Herontwerp bedrijfsprocessen

Voor de ontwikkelingen in de technische infrastructuur verwijs ik naar de bijdrage van Hendriks in hoofdstuk 2.1 van dit trendrapport. Hierbij kan worden aangetekend dat de gevolgen van de vernieuwing vooral het domein ICT en onderwijs betreffen, veel minder het domein ICT en organisatie. Wel kunnen we het volgende constateren: naarmate activiteiten een meer infrastructureel karakter krijgen, ligt het meer voor de hand ze centraal uit te voeren. Zo komt het oude universitaire rekencentrum dan toch weer terug.

Technische infrastructuur

De informatiearchitectuur is gebaseerd op informatiegebieden. Op deze gebieden zijn de huidige informatiesystemen goed af te beelden. De indeling van de hoofdactiviteiten van een ho-instelling is gedefinieerd in termen van een functionele decompositie van de bestaande organisatietypologie. Er zijn ook andere decomposities mogelijk, bijvoorbeeld op grond van de onderwijswaardeketen. In figuur 53 is een vereenvoudigd voorbeeld gegeven.

Kanteling organisatie

Figuur 53 De onderwijswaardeketen

Het baseren van de informatiegebieden op de onderwijswaardeketen in plaats van op de gebruikelijke organisatiestructuur, leidt uiteraard tot een andere afbakening van die gebieden. Daardoor komen we tot informatiesystemen die een andere functionaliteit en interactie bezitten dan de huidige. Merk hierbij op dat de aanwezigheid van webtechnologie de technische mogelijkheden sterk vergroot.

183

184


De methodologie voor dit herontwerp wordt ook wel aangeduid als het kantelen van de organisatie. Bij standaarden dienen we een duidelijk onderscheid te maken tussen typen die ontwikkeld worden buiten de instellingen en die in beginsel op ons afkomen, en standaarden die ho-instellingen zelf kunnen ontwikkelen. Een voorbeeld van het eerste zijn standaarden voor middleware of voor leeromgevingen. Hoewel de wetenschappelijke wereld zich uitgebreid met deze standaarden bezighoudt via normalisatie-instituten of anderzijds, is de grote gebruiker ervan toch vooral het bedrijfsleven: de producenten van hard- en software. Het tweede type, waarop de ho-instellingen wel invloed kunnen uitoefenen, zijn institutionele standaarden. Ze zijn vooral te vinden op het gebied van gegevensuitwisseling tussen verschillende ho-instellingen. Een goed voorbeeld is het Virtueel Clearinghouse Hoger Onderwijs van SURF, dat bedoeld is om gegevensuitwisseling tussen de instellingen onderling en met de bekostigende overheid mogelijk te maken. Door de invoering van het bachelor/master-stelsel zal het shoppen van studenten bij opleidingen naar verwachting sterk toenemen. Het zal vooral minder vanzelfsprekend worden om binnen dezelfde faculteit zowel de bachelor- als masteropleiding te volgen.

Institutionele standaarden

Het informatiebeleidsplan De trends die in de vorige paragraaf zijn besproken, hebben hun weerslag op de hoinstellingen. Om de gevolgen duidelijk te maken, wordt in deze paragraaf aandacht besteed aan informatieplanning en aan de manier waarop de ICT-trends gevolgen hebben voor de architecturen. Omdat het resultaat van informatieplanning een informatiebeleidsplan is, zullen we ons daarop richten. Wat is een informatiebeleidsplan nu eigenlijk? In het ho bestaan verschillende opvattingen over wat zo’n plan is of zou moeten zijn. Sommige informatiebeleidsplannen hebben sterk het karakter van een technologische verkenning, andere laten zich lezen als een routekaart, weer andere als een ambtelijke beleidsnota. Daarnaast werken de instellingen bij de uitvoering van specifieke projecten met plannen die zich sterk op een deelaspect van de ICT-huishouding richten. Daardoor is de relatie tussen de ‘informatieplannen’ en de eigen bedrijfsvoering zwak. De inhoud van de ho-informatiebeleidsplannen is verder sterk onderhevig aan modeverschijnselen. Dat hoeft uiteraard niet bezwaarlijk te zijn, maar versterkt de neiging de bedrijfsvoering buiten beeld te laten. stelling 1

In de ho-informatiebeleidsplannen wordt in woord en daad eerder aansluiting gezocht bij het vigerende overheidsbeleid (en de bijbehorende subsidies) dan bij de bedrijfsvoering binnen de eigen instelling. Dat staat de implementatie in eigen huis in de weg. Een informatiebeleidsplan moet aan een aantal eisen voldoen. Het moet een aantal resultaten opleveren. Het moet een realistische visie verwoorden, die door de belanghebbenden in de instelling wordt gedragen. Het moet een aantal knopen doorhak-

Organisatie

– – – –

–

–

ken. En het moet een brug slaan tussen de wensen van management en gebruikers enerzijds en de uitvoerende ICT-professionals anderzijds. Dit wordt niet alleen bereikt door de in het informatieplan geformuleerde visie, maar evenzeer door de manier waarop het besluitvormingsproces rond het plan is ingericht. Ook moet het plan een (voorlopig) antwoord geven op dilemma’s, zoals: wat ligt bij de facultaire en wat ligt bij de centrale automatiseringsdiensten? Tenslotte moet het plan uitgangspunten bevatten om tot een goede afweging te komen bij de keuze tussen kopen of zelf ontwikkelen. De belangrijkste beoogde resultaten die in een informatiebeleidsplan worden opgenomen, zijn de volgende: de formulering van een instellingsinformatiebeleid en de bijbehorende prioriteiten (op basis van wenselijkheid versus een kosten/baten-analyse); de specificatie van de informatie-, de systeem-, de technische en de organisatiearchitectuur, met aandacht voor het vraagstuk centraal/decentraal; een projectenkalender met een stappenplan om de gewenste situatie te bereiken; het aanduiden van innovatieve (hoog risico) of omvangrijke (kostbare) projecten, die voor nader onderzoek in aanmerking komen (analyse, haalbaarheid- of definitiestudies); een aanduiding van projecten die worden uitgevoerd in het kader van verandermanagement (bijvoorbeeld pilots bij verschillende faculteiten met centrale sponsoring); voorstellen voor gemeenschappelijke standaarden, richtlijnen en afspraken tussen de verschillende bedrijfsonderdelen. Om tot bovenstaande resultaten te komen, wordt in het plan een aantal vaste stappen doorlopen. Om te beginnen moet er een gemeenschappelijk beeld worden gecreëerd betreffende de vraag: waar staan we op dit moment? En: waar staan we in relatie tot de andere ho-instellingen?

Ontwikkelingsfasen van ICT-gebruik In het domein ICT en organisatie kunnen we met vrucht vergelijkingen maken met het bedrijfsleven. Daar vinden immers vergelijkbare ontwikkelingen plaats. Een veel gebruikt model is dat van de ontwikkelingsfasen in de automatisering volgens Nolan (zie figuur 54). Bij elke fase van ontwikkeling hoort een aantal kenmerken van zowel hard- en software als organisatieontwikkeling (org-ware). Deze kenmerken bepalen, wat speciale aandacht behoeft. Tevens bepalen de fasen de logische ontwikkelingsgang. Het overslaan van een fase in de Nolan-curve heeft een hoge graad van risico en moet liefst worden vermeden. De indruk is dat het ho zich ergens tussen de fasen expansie en beheersing bevindt, met daarnaast een sterke ontwikkeling van netwerkgebruik voor bepaalde typen kantoorautomatiseringapplicaties. Van belang is dat het informatiebeleidsplan vaststelt waar de instelling op dit moment is en daarop het ambitieniveau baseert. Bescheidenheid en realisme zijn hierbij passende deugden.

185


Figuur 54

Kenmerken

186

Ontwikkelingsfasen in de automatisering volgens

• relationele databases

Nolan5

• beleid • standaarden • maatregelen

• netwerkgebruik • productieplanning

• verspreiding • autonomie • promoten • implementeren • opleiden

initiatie

• specialisatie • expansie • rapportages

expansie

beheersing

volwassenheid Fasen

stelling 2

De meeste ho-informatiebeleidsplannen beperken zich in termen van informatisering tot de fasen initiatie en expansie van de Nolan-curve, hoewel het ambitieniveau doet vermoeden dat de fase volwassenheid is bereikt. Nadat de ontwikkelingsfase is vastgesteld, kan de instelling de informatiestrategie uitstippelen.

De informatiestrategie Uitspraken over informatiestrategie van de instelling zijn zowel van belang voor het formuleren van de doelstellingen als voor het stellen van prioriteiten. Een voorbeeld is het beantwoorden van de vraag of de instelling meer dan voorheen bedrijfseconomisch gestuurd moet worden. Andere voorbeelden zijn het samenvoegen danwel splitsen van faculteiten, het invoeren van op ICT gebaseerd onderwijs, of het voldoen aan accreditatienormen. stelling 3

1 2 3 4

Bij ho-instellingen zal de informatiestrategie voor ICT en organisatie gebaseerd zijn op een groter belang van bedrijfseconomische sturing. Een ho-instelling kan bijvoorbeeld komen tot de volgende strategische uitgangspunten: de instelling zal in de komende jaren meer bedrijfseconomisch bestuurd worden; de faculteiten krijgen grotere autonomie in het besteden van de budgetten; voor het centrale rekencentrum wordt outsourcing overwogen; de instelling wil stappen zetten op het gebied van herontwerp van de (administratieve) processen.

5

Kerr, 1991

Organisatie

Dit laatste uitgangspunt is een invulling van de trend herontwerp bedrijfsprocessen (zie het hoofdstuk 'Trends'). Een voorbeeld van zo’n vernieuwing: de studentenadministratie zet de tentamencijfers op het web, alsmede de termijn waarbinnen een tentamen doorgaans wordt nagekeken. De student kan zijn cijfer opvragen door in te loggen, bijvoorbeeld via zijn elektronische leeromgeving. Dit bespaart de studentenadministratie de tijd die gemoeid is met het beantwoorden van telefoontjes (als de administratie het tot haar taak rekent dit te doen), of het bespaart de studenten een hoop irritatie (als de administratie het niet tot haar taak rekent). Ander voorbeeld: studenten kunnen op elk gewenst moment on-line tentamens afleggen met behulp van een itembank en krijgen direct de uitslag. De Open Universiteit Nederland gebruikt hiervoor het SYS-tentamensysteem. Wie voor het tentamen is gezakt, kan direct een nieuwe tentamendatum plannen. Dat heeft weer een positief effect op de studeerbaarheid. De itembank kan door meerdere instellingen worden gevuld en gebruikt. Een laatste voorbeeld. Het betalen van de jaarlijkse collegegelden gaat nog weleens fout. Meestal worden hiervoor acceptgiro’s gebruikt, die soms door wisselende partijen worden betaald. Een student zou via de webtechnologie gekoppeld kunnen worden aan het financiële systeem van de instelling en via zijn debiteurenkaart de actuele status van zijn betaling kunnen inzien. Dit bespaart veel werk en ongemak, vooral wanneer het vouchersysteem zou worden ingevoerd en de student met meerdere administraties te maken krijgt.

De informatiearchitectuur Een informatiebeleidsplan gaat uit van een aantal informatiegebieden binnen de instelling. Een informatiegebied is een terrein waarbinnen instellingsactiviteiten een sterke samenhang vertonen wat betreft de benodigde en op te leveren informatie. Om de samenhangende activiteiten te benoemen, worden eerst de hoofdactiviteiten van de instelling onderscheiden. Doordat de meeste instellingen (en bedrijven) globaal op dezelfde wijze opereren, kunnen we vaak gebruik maken van een referentiemodel dat voor een bepaald type organisatie geldig is. In het ho kunnen we dan globaal de hoofdactiviteiten onderscheiden die in figuur 55 worden getoond. Hierbij is voor het gemak van dit betoog een directe relatie gelegd tussen de hoofdactiviteiten en de bijbehorende informatiegebieden (wat niet zonder meer voor de hand ligt).

– – – – –

Een hoofdactiviteit kan worden opgedeeld in een aantal kernactiviteiten. Bij financieel beheer, bijvoorbeeld, kan het gaan om: opstellen begroting; bewaken begroting; voeren administratie; afsluiten jaarrekening; opstellen contracten. Bij elk van deze kernactiviteiten wordt informatie gebruikt en/of geproduceerd. Bovendien hebben de kernactiviteiten een sterke interactie met elkaar. Ze worden

187

188


Figuur 55 Informatiegebieden van een ho-instelling

1

planning en besturing

2

studenten

3

werving van studenten

4

onderzoek & onderwijs

5

externe betrekkingen

6

bibliotheek

7

beheer materieel en hulpmiddelen

8

personeelsbeheer

9

beheer financiën

ondersteund door informatiesystemen die vaak ook weer sterk interacteren. Die interactie kan ook plaatsvinden met kernactiviteiten die elders in de instelling worden uitgevoerd. Zo is de kernactiviteit ‘voeren administratie’, die onder de hoofdactiviteit ‘beheer financiën’ valt, sterk gekoppeld aan de kernactiviteit ‘inkoop’, die onderdeel is van de hoofdactiviteit ‘beheer materieel en hulpmiddelen’. stelling 4

Het verdient aanbeveling voor het afbakenen van de informatiearchitectuur gebruik te maken van referentiemodellen. Die zouden ontwikkeld en onderhouden moeten worden. De gekozen informatiegebieden vormen de basis voor het plannen van informatiesystemen en de daarvoor benodigde automatisering. Vaak zijn deze gebieden af te beelden op een aantal afgebakende organisatieonderdelen, zoals ‘beheer financiën’ bij de afdeling Financiën. Dit is echter geen wet van Meden en Perzen, omdat samenhangende activiteiten, en niet de bestaande organisatieonderdelen, de basis van de informatiegebieden vormen.

Prioriteitstelling via gebruikersenquête

Zoals eerder betoogd is het van groot belang vast te stellen waar de instelling nu precies staat. Daarover bestaan in de organisatie allerlei respectabele beelden, maar een poging om de huidige situatie objectief in kaart te brengen kan absoluut geen kwaad. Bovendien kan het lijnmanagement gevraagd worden een oordeel te geven over de kwaliteit van de uitvoering van de huidige informatievoorziening. Daarnaast wordt het belang van een goede informatievoorziening voor de bedrijfsvoering meegewogen. Dit leidt vervolgens tot een prioriteitstelling. Het bovenstaande wordt vertaald in een enquête die het lijnmanagement wordt voorgelegd. Hierbij wordt de huidige situatie specifiek aan de orde gesteld. Dus de vraag is niet:‘Wat vindt u van de huidige financiële systemen’, maar:‘Hoe functioneert het financiële systeem FPK’. Op deze wijze wordt niet alleen een beeld gevormd van de huidige situatie van de informatiesystemen, maar ook van de gewenste situatie. Hierbij proberen we inzicht te krijgen in het relatieve belang van de informatiesystemen voor de instelling versus de kwaliteit van uitvoering.

Organisatie

Het relatieve belang van een informatiesysteem is opgebouwd uit de componenten: – bestuurbaarheid, gericht op bedrijfsvoering binnen de instelling; – commerciële sterkte, gericht op de klant/student buiten de instelling; – kosteneffectiviteit, gericht op de effectiviteit van inzet van personele en financiële middelen. De componenten worden beoordeeld op een vierpuntsschaal. De som van de scores bij de componenten is het relatieve belang. De kwaliteit van uitvoering wordt op een asymmetrische zespuntsschaal gescoord. Als we het relatieve belang van de informatievoorziening uitzetten tegen de kwaliteit van de uitvoering, kunnen we informatiesystemen onderscheiden waarbij de kwaliteit van de uitvoering hoog is en/of het belang laag. Daar zijn geen verbeteringen gewenst. Aan de andere kant zijn er systemen waarvoor geldt dat de kwaliteit laag is en het belang groot. Daar zijn wel verbeteringen noodzakelijk. Het resultaat van deze aanpak is een breed gedragen prioriteitstelling binnen de instelling. Hij voorkomt spontane uitbraken van hobbyisme bij specifieke organisatieonderdelen. De uitkomsten van deze analyse worden met het verantwoordelijke managementteam vastgesteld. Dit is van belang, omdat ze de basis vormen van de uiteindelijke voorstellen die in het informatiebeleidsplan worden geformuleerd en die nader worden uitgewerkt in de architecturen. Vervolgens wordt een aantal vragen gesteld over de gewenste (ideale) situatie ten aanzien van de informatievoorziening. Om tot een zinvolle kosten/baten-afweging te komen, moeten de kosten van de nieuwe informatiesystemen begroot worden. Bij de baten worden de volgende aspecten onderscheiden: – direct toerekenbare baten, in termen van potentiële besparingen door het wegvallen van deeltaken van organisatieonderdelen. We gebruiken hier meestal een indeling in klassen; – kwaliteitsverbetering van de besluitvorming, in termen van integriteit, scope, nauwkeurigheid, aggregatieniveau, selectiemogelijkheid en tijdigheid van informatie. We gebruiken hier een driepuntsschaal. Tenslotte wordt gevraagd naar de invloed op de verbetering van (bestaande of nieuwe) diensten voor de klanten/studenten (op een vierpuntsschaal). Als we de ideale situatie uitzetten tegen de verbetering van de dienstverlening kan een nadere analyse en prioriteitstelling plaatsvinden. De antwoorden worden door het lijnmanagement gegeven en geven dus zijn mening en prioriteitstelling weer. Het gaat dus niet om een breed uitgezette enquête, die leidt tot een analytisch en wetenschappelijk verantwoord oordeel, maar om de mening van de besluitvormers/budgethouders in de instelling. Merk op dat de vragen niet in algemene termen worden gesteld, maar expliciet gericht zijn op de mening van de betrokkenen over een bepaald aspect of informatiesysteem. Doordat een en ander duidelijk wordt vastgelegd (maar wel enigszins geanonimiseerd in termen van faculteit A, faculteit B et cetera), zijn de responsies toetsbaar. Zo kan bij een twijfelpunt een breed uitgezette gebruikersenquête een objectiever antwoord bieden. Figuur 56 geeft aan hoe de resultaten van bovengenoemde exercitie eruit kunnen zien. We gebruiken hier een vierpuntsschaal.

189

190


Figuur 56 Vereiste aandacht voor huidige informatievoorziening. De schaal loopt van - tot xxx.

Informatiegebied

Centraal

Faculteit

Planning en besturing

xxx x x -

x xxx xx x -

Studenten Werving Onderzoek & onderwijs Externe betrekkingen

Het informatiebeleidsplan zal zich met name op de prioritaire aandachtsgebieden richten. De niet-prioritaire gebieden worden niet aan hun lot overgelaten, maar verdienen niet de volle aandacht van de instelling als geheel. In de praktijk zal men naar eigen budgetmogelijkheden en inzichten kunnen handelen, mits men zich conformeert aan de bestaande (huis)standaarden.

De systeemarchitectuur Nadat de informatiearchitectuur is benoemd en de prioriteitstelling is uitgevoerd en geaccordeerd door het lijnmanagement, kan het eigenlijke informatieplannen beginnen. In de ho-praktijk wordt de eerste stap in het planningsproces meestal overgeslagen en wordt de prioriteitstelling vooral bepaald door degenen die het hardste roepen. De stap wordt nu gezet naar een systeemarchitectuur. Hiermee wordt bedoeld het benoemen c.q. plannen van informatiesystemen die de bovenbeschreven informatiegebieden moeten bedienen. Hierbij gelden de instellingsspecifieke uitgangspunten als verwoord bij het punt informatiestrategie. Op tactisch niveau kunnen naast de strategische uitgangspunten nog enkele additionele punten gelden. Zo kan de leiding een aantal organisatieveranderingen op gang willen brengen, die ze met behulp van ICT wil faciliteren. Dit heeft gevolgen voor de te maken keuzes. Als voorbeeld dient hier een systeem voor (project)urenregistratie. Hierbij gaat het eigenlijk helemaal niet om de invoering van een informatiesysteem, maar om een organisatieverandering of – zo men wil – een innovatie. De gebruikelijke ho-aanpak leidt in dit geval tot systeemeisen op basis van een groot aantal gebruikerswensen. Deze zijn lang niet altijd realistisch. Dit vertaalt zich weer in een groot aantal exotische systeemspecificaties. Als het systeem gekozen moet worden, komt men onvermijdelijk tot een ‘informatiesysteem dat alles kan’ of tot een maatwerktraject. Tel daarbij op dat de gebruikers, die het nut van urenregistratie eerst nog maar eens moeten zien, weinig positief zullen zijn, en de kans op een mislukt project is groot. Een meer veranderkundige aanpak leidt in dit voorbeeld tot betere resultaten. De kern is te onderkennen dat het lijnmanagement van bovenaf een aantal doelen wil realiseren. Al te veel inspraak van eindgebruikers leidt niet tot het gewenste resultaat. Om de topdown-benadering te faciliteren, moet de risicograad van het project laag blijven. De beste aanpak is dan proven technology te introduceren: een elders beproefd standaardpakket. Desnoods kan men benchmarken met een zusterinstelling die op dit gebied al successen heeft geboekt met een off-the-shelf-product. Deze aanpak overtuigt de tegenstanders van vernieuwing en faciliteert het implementatietraject.

Organisatie

stelling 5

Bij de informatiesysteemkeuze is het van groot belang dat ho-instellingen de organisatieveranderkundige aspecten als expliciete overweging meenemen. Een ander voorbeeld van additionele uitgangspunten bij de informatiestrategie is het volgende. Als men een onderwijsspecifiek einddoel wil bereiken (bijvoorbeeld een verbeterd studentenvolgsysteem), zal men meestal een maatwerktraject moeten starten. De reden is dat op dit gebied eigenlijk geen off-the-shelf-systemen bestaan. Bij maatwerk zal een meer traditionele benadering moeten worden gevolgd (functionele specificatie door gebruikers, bouwen, acceptatietests et cetera). De kosten van dit type maatwerktrajecten zijn zonder uitzondering hoog. Al te veel van dit soort maatwerk zal een ho-instelling zich dus niet kunnen permitteren. Vaak zal men aansluiting zoeken bij zusterinstellingen en via een consortium het informatiesysteem of bepaalde onderdelen daarvan laten ontwikkelen. Een goed voorbeeld van een consortiumactiviteit is het ontwikkelen van een referentie-datamodel voor de uitwisseling van studentgegevens. Een altijd terugkerend discussiepunt bij de systeemarchitectuur is de vraag of informatiesystemen centraal of decentraal moeten staan. Vaak gaat het niet zozeer om de vraag waar de informatiesystemen fysiek staan, maar om de vraag wie het gegevensbeheer (databeheer) uitvoert, en wie het functioneel beheer. Primair gaat het hier om het vaststellen c.q. toedelen van verantwoordelijkheden. Die stellen we voor de faculteiten en het centrale apparaat vast op basis van uitgangspunten van de instellingsleiding (‘centraal tenzij’ voor bijvoorbeeld een hogeschool en ‘decentraal tenzij’ voor een universiteit). Een goede indeling valt te maken door de data en de functionaliteit apart te bekijken. In figuur 57 is voor een aantal categorieën informatiesystemen een voorbeeld gegeven.

Centraal versus decentraal

Figuur 57

Gezamenlijk

Centraal versus

centraal/faculteit

decentraal gebruik van

Data

Functionaliteit

x

x

informatiesystemen

Faculteitspecifiek

Projectspecifiek

Data

Data

Functionaliteit

x

x

Functionaliteit

Financiële en personele systemen Activiteitenbeheer

x

x

Studentenvolgsysteem

x

x

Databanken

x

(bijvoorbeeld GIS)

x

Wetenschappelijke applicaties

x

Kantoorautomatisering

x

x

x

Over figuur 57 is een aantal opmerkingen te maken. Zo verdient de categorie ‘financiële en personele informatiesystemen’ in hoge mate de aandacht van het management. De discussie tussen centraal en decentraal wordt hier bepaald door de vraag

191

192


waar de administratieve centra van de ho-instelling zijn gesitueerd. Zitten die alleen centraal of ook bij de faculteiten? Dit leidt tot een bepaalde indeling van de administratieve organisatie. Bij de informatieplanning zullen de bestaande administratieve procedures nog eens goed tegen het licht moeten worden gehouden. Als dit wordt nagelaten, zullen nieuwe informatiesystemen tot veel problemen binnen de organisatie leiden en tot kwaliteitsverlies van de informatievoorziening, zo leert de ervaring. Een voorbeeld van de categorie ‘informatiesystemen voor activiteitenbeheer’ is een projecteninformatiesysteem. Hierin voeren we een projectenadministratie waar geregistreerde uren worden gekoppeld aan projectactiviteiten. Deze zijn alleen op faculteitsniveau van belang, hoewel het informatiesysteem zelf in beginsel voor elke faculteit gelijkwaardig is. Hetzelfde geldt voor een studentenvolgsysteem, hoewel hier bijvoorbeeld de digitale studentenportfolio per faculteit kan verschillen. Bij de categorie ‘databanken’ moet gedacht worden aan geografische informatiesystemen (GIS), beeldbanken en andere wetenschappelijke databanken. De categorie ‘wetenschappelijke applicaties’ omvat onder meer statistische en simulatiepakketten, grafische hulpmiddelen en programmeertalen. Deze applicaties zullen vooral op projectniveau van belang zijn. Ze kunnen dus per project verschillen, maar hebben instellingsbreed toch vaak weer dezelfde functionaliteit. Het instellingsbestuur kan hier op geld sturen door instellingsbrede kortingen op licentiekosten te bedingen (bijvoorbeeld via SURFdiensten). De categorie ‘kantoorautomatisering’ omvat de voor de hand liggende applicaties als tekstverwerking, e-mail, spreadsheets, audio- en videoplayers, maar ook tekstverwerking voor wetenschappelijke artikelen (literatuurverwijzing, referenties). Vooral de laatste applicatie staat nogal eens op gespannen voet met de algemene kantoorautomatiseringapplicaties. Figuur 57 is van belang om binnen de ho-instelling consensus te bereiken over algemene standaarden en het gebruik van informatiesystemen door de individuele onderzoeker en docent. Toepassingscategorieën waarvan de functionaliteit bij verschillende instellingsonderdelen wordt gelegd, zijn vaak een bron van verhitte discussie. Tenslotte geldt dat naarmate het belang van een informatiesysteem groter is, er meer aandacht zal moeten zijn voor een goede keuze van de systemen en een goed gealloceerd applicatiebeheer.

De technische architectuur De technische architectuur bestaat uit de aanwezige hardware, de netwerken (inclusief de beveiliging) en de bijbehorende systeemsoftware. Ook behoort tot de technische architectuur de middleware, zoals e-mailfaciliteiten en databasesoftware. Van belang zijn hier de uitwisselingsstandaarden en de benodigde capaciteit voor het beheer. De technische architectuur is bij uitstek het domein van de automatiseringsdiensten van de ho-instelling. Bij gebrek aan belangstelling van het lijnmanagement is het ook vaak het exclusieve domein van deze diensten. De gebruikers hebben meestal alleen voor de werkstations en de pc’s belangstelling.

Organisatie

Als gevolg hiervan is de technische infrastructuur voor het management wat onzichtbaar, terwijl deze infrastructuur sterk bepalend is voor de beheerscapaciteit die moet worden ingezet. Bedacht dient te worden dat beheer en techniek tweederde van de informatiseringskosten uitmaken. Het loont derhalve, nauwkeurig naar de architectuur te (laten) kijken. In de meeste informatiebeleidsplannen richt de aandacht zich vooral op de techniek sec – hoeveel pc’s hebben we nodig en wat voor servers, moet de bekabeling worden vernieuwd – en de bijbehorende uitgaven. Meestal wordt vergeten dat besparingen te realiseren zijn door het beheer van de technische infrastructuur te verbeteren. Dit kan worden bereikt door een goede en transparante netwerkinfrastructuur te formuleren: bijvoorbeeld door het studentennetwerk te scheiden van het docentennetwerk en van het netwerk van de administratie. Het gebruik van specifieke instrumenten voor het systeembeheer kan ook de effectiviteit van het beheer aanmerkelijk vergroten. Dit laatste houdt in dat de beschikbaarheid van de instrumenten een belangrijke factor is in de besluitvorming. In het informatiebeleidsplan wordt eerst de huidige situatie beschreven door in elke faculteit het aantal pc’s, het aantal werkstations, het aantal servers en de netwerkvoorzieningen te inventariseren. Ten aanzien van het netwerk is het van belang te weten of de bekabeling in het gebouw gecombineerd wordt met de telefoonbekabeling. Dit om te bepalen welke dienst welke mutaties mag aanbrengen. Het hogere management dient bij de invulling van de technische architectuur zeer nadrukkelijk te sturen, en wel op kostenreductie. Als men beslissingen over de techniek overlaat aan de afdeling automatisering – wat in de praktijk vaak gebeurt – is het resultaat dat (te) veel geïnnoveerd wordt in de technische infrastructuur, en te weinig wordt bespaard. stelling 6

Binnen het hoger onderwijs stuurt het management de besluitvorming voor de technische infrastructuur te weinig aan. Investeringen zouden hier nadrukkelijker gericht moeten zijn op kostenreductie. Er bestaat een steeds sterkere trend om studenten met hun pc’s vanuit de thuissituatie te laten werken, onder andere in het kader van de elektronische leeromgeving. Bedacht dient te worden dat dit in de praktijk leidt tot communicatie met een groot aantal computers die variëren in hun anciënniteit en de gebruikte versies van de standaardprogrammatuur. Dit geeft aanleiding om in deze trend niet te veel voorop te willen lopen.

De informatiebeveiliging Omdat ho-instellingen meer en meer afhankelijk worden van informatiesystemen, is het van belang deze voldoende te beveiligen tegen schade. Schade kan ontstaan door het verloren gaan van gegevens, onthulling van gegevens aan onbevoegde derden, ongeautoriseerde wijziging van gegevens of verminderde beschikbaarheid. Vaak denkt men bij het bovenstaande vooral aan financiële en personele gegevens, maar wat te denken van studentenportfolio’s, cijferadministraties of toetsbanken? Het gaat ook niet alleen om calamiteiten als computervirussen of brand, maar evenzeer

193

194


– – – –

om technische mankementen, haperende kabels (door vraat van muizen) of vandalisme. In een informatiebeleidsplan wordt daarom expliciet aandacht gevraagd voor: het expliciteren van taken, verantwoordelijkheden en bevoegdheden; het nemen van een aantal infrastructurele maatregelen (firewalls); classificatie van informatiesystemen wat betreft gevoeligheid voor schade; het opstellen en onderhouden van een sluitende administratieve organisatie. Daarnaast moeten we bedenken dat in de open ho-cultuur met zijn talrijke gebruikers (studenten en personeel) schade niet te voorkomen is. Het is daarom van belang dat we ons niet alleen richten op het voorkomen van schade, maar evenzeer maatregelen nemen om eventuele schade snel te kunnen herstellen.

De organisatiearchitectuur De inrichting van de informatica-organisatie is de vierde en laatste architectuur waaraan aandacht moet worden geschonken. De informaticaorganisatie vloeit voort uit de systeem- en de technische architectuur. Het gaat bij de organisatie niet alleen om taken en bevoegdheden in uitvoerende zin, maar ook om de vraag welk bedrijfsonderdeel wat doet, en hoe het instellingsbelang als totaalbelang wordt bewaakt. Los van de gebruikelijke problematiek die in een arbeidsorganisatie voorkomt, is ook een aantal observaties van algemene aard te maken. Deze algemene observaties berusten op ervaringen met universitaire rekencentra. Daarbij is het goed om zich te realiseren dat binnen de automatisering een groot verschil bestaat tussen de professionals die het beheer van automatiseringssystemen uitvoeren, en de professionals die aan systeemontwikkeling doen. In de praktijk van alledag zijn dit gescheiden werelden. Vaak worden beide activiteiten in één afdeling ondergebracht. Dat is zonder goede aansturing door het lijnmanagement niet verstandig. Bij nieuwbouwtrajecten leidt de veelheid van doelstellingen gemakkelijk tot de volgende karikatuur: omdat de besluitvorming nogal politiek van aard is, wordt de stuurgroep die een project begeleidt bevolkt door een grote groep belanghebbenden of vermeende belanghebbenden. Omdat de projectleiding graag iedereen van dienst wil zijn, is de druk groot om alle wensen van gebruikers te honoreren. Dat vergroot immers het draagvlak – een in het ho zeer gerespecteerde en na te streven randvoorwaarde. Omdat de projectleiding bij nieuwbouwtrajecten weinig gebruik maakt van gespecialiseerde bureaus, die onder andere de functionaliteit van de gebruikerseisen kritisch onder de loep nemen, zien we eerder functionele kerstbomen ontstaan dan mean and lean applicaties. Ook standaardtechnieken als functiepuntenanalyse worden zelden toegepast. De beheersbaarheid van de projecten neemt daardoor af en, wat erger is, de mogelijkheid om gedurende het project zinvol bij te sturen wordt verkleind. Bij het inrichten van de informaticaorganisatie moet met bovenstaande ervaringen terdege rekening worden gehouden. Er is dus ook aandacht nodig voor checks and balances in de organisatie als geheel, door bijvoorbeeld een permanente stuurgroep in te stellen die nieuwbouw en implementatietrajecten in de gaten houdt. Ook moet

Organisatie

er regulier overleg tussen dienstverleners en de klanten worden opgezet. Een goede aanpak voor het toekennen van taken aan functionarissen, is het werken met kernfuncties. Hierbij wordt ervan uitgegaan dat we in een ho-instelling de volgende hoofdactiviteiten kunnen onderscheiden. Ten eerste de ‘systeemontwikkeling’, die zich richt op nieuwbouw en/of op implementatie van informatiesystemen. Verder de hoofdactiviteit ‘advisering en beleidsondersteuning’. Dan volgen ‘techniek en netwerken’, en tenslotte het ‘systeemgebruik’. Figuur 58 geeft een overzicht van de kernfuncties met een verdeling over het centrale apparaat en de faculteiten. Figuur 58 Voorbeeldverdeling kernfuncties informatica tussen centraal en faculteiten

Kernfunctie

Centrale staf

Faculteit

Centraal rekencentrum

Systeemontwikkeling

x

- projectadviseur

x

- ontwikkelaar ICT Advisering - beleidsadviseur

x x

- apparatuur en systemen - databankbeheerder - kantoorautomatisering

x x

x

Techniek

x x

- systeemmedewerker - netwerkbeheerder - systeembeheerder

x

Systeemgebruik

x x - functioneel applicatiebeheer x - servicelevel-manager - gegevensbeheerder

x x

Figuur 58 laat zien dat niet alle functionarissen overal voorkomen in de centraal/ decentraal-verdeling. Daardoor moet er veel aandacht in de organisatie zijn voor functionele sturing (en de daarbij behorende overleggremia). Verder kunnen verschillende kernactiviteiten tot één functie gecombineerd worden. Tenslotte zijn er mogelijkheden om aspecten van de functies bij andere medewerkers neer te leggen. Een voorbeeld van dit laatste is de pc-contactpersoon. Dit is een medewerker die op het niveau van een capaciteitsgroep de primus inter pares is op het gebied van de kantoorautomatisering, en die ervoor zorgt dat het systeembeheer in geval van een storing een gearticuleerde vraag krijgt. Met het vaststellen van de organisatiearchitectuur zijn de vier onderscheiden architecturen gereed. Wat nog rest in het informatiebeleidsplan is het vaststellen van de projectenkalender en het opstellen van een stappenplan. Voor het beschrijven van de invloed van de trends is dit echter niet meer van belang. Verder is het dermate instellingsspecifiek dat het behandelen ervan niet tot nadere inzichten leidt.

195

196


Conclusies

In het voorgaande is een aantal trends besproken die de ontwikkelingen binnen het domein ICT en organisatie zullen beïnvloeden. Deze trends zijn toegelicht in relatie tot de architecturen die de grondslag vormen voor de informatieplanning binnen een ho-instelling. Het maken van een informatiebeleidsplan voor de instelling als geheel is om die reden relatief gedetailleerd beschreven. Dit brengt ons tot de volgende conclusies. Verwacht mag worden dat aan ICT binnen ho-instellingen meer bestuurlijke aandacht geschonken zal worden. Omdat de WTR binnen het domein ICT en organisatie informatisering vooral ziet in termen van organisatieverandering, is een instrumentarium ontwikkeld dat past in de traditie van kwaliteitszorg op het gebied van onderwijs en onderzoek. Door te werken met informatiebeleidsplannen zullen innovatieve ICT-projecten beter in de instellingen worden ingebed. Door het beschikbaar komen van internettechnologie kunnen allerlei processen binnen de instellingen worden herontworpen: de organisatie wordt gekanteld in de richting van de student. De technische infrastructuur ontwikkelt zich in de richting van centrale faciliteiten van algemene aard. Het belang van institutionele standaarden (waaronder referentiemodellen voor de informatievoorziening) wordt groter.

Referenties Champy, J. (2002), X-engineering the corporation: reinventing your business in the digital age. New York: Warner Books IMpuls, jaargang 4, nr. 1 (2002). Maarssen: Ernst & Young Interimmanagement Kerr, J.M. (1991), The IRM imperative: strategies for managing information resources, pag. 99. New York: John Wiley Murphy, J. (1999),‘New consumerism: evolving market dynamics in the institutional dimension of schooling’. In: Murphy, J., en Seashore Louis, K. (eds.), Handbook of research on educational administration, 2e editie, pag. 405-419. San Francisco: Jossey-Bass Taylor, M.J., en J.L. DaCosta (1999),‘Soft issues in IS projects: lessons from an SME case study’. In: Systems Research, Vol. 16, No. 4, pag. 263-272

Organisatie

5 . 2 Informatietransparantie Robert Blom Inleiding In dit hoofdstuk kijken we met een helikopterview naar de ICT-dienstverlening en de ontwikkelingen in de kennisinfrastructuur. Welke trends zijn te verwachten? Dankzij ICT beschikt het management over steeds meer functionaliteit. Zo veel zelfs dat er bij complexe, wereldwijd opererende productieketens sprake is van management by surfing around: de relevante besturingsinformatie wordt op een webgebaseerd 19-inch-beeldscherm getoond. De komende jaren staan de instellingen voor een belangrijke systeeminnovatie, willen ze kunnen voldoen aan de kwaliteitseisen die aan het onderwijs gesteld worden. De informatie moet voor alle betrokkenen op ieder moment transparant toegankelijk worden gemaakt. Het centrale thema wordt dan ook: slimmer worden door meer en beter gebruik te maken van de informatie-infrastructuur. Deze bijdrage belicht eerst de ontwikkelingen in de ICT-dienstverlening, en vervolgens de thema’s die de kennisinfrastructuur de komende jaren drijven. Daarna komt het slimmer gebruiken van de informatie-infrastructuur aan de orde, gevolgd door een aantal conclusies.

Trends in ICT-dienstverlening De ontwikkeling van de ICT-dienstverlening rond de bedrijfsinformatiesystemen is eigenlijk snel verteld. Zo’n vijftien jaar geleden ontstonden op grote schaal lokale netwerken van gekoppelde computers. Die vormden een groeiend netwerk. Zo kwam er een infrastructuur voor digitaal dataverkeer waarbij de afstand tussen de mensen die aangesloten waren op het netwerk geen rol meer speelde. Iedereen kon relevante data ontvangen ongeacht functie, locatie en tijdstip. Pas de laatste vijf jaar is de beveiliging zodanig verbeterd dat alleen geautoriseerde personen toegang krijgen. De software transformeert de data tot informatie en vervolgens ontstaat – in combinatie met een activiteit van degene die de informatie gebruikt – toepasbare kennis: de waardecreatie begint. Hebben we de pc’s en laptops nog kunnen zien veranderen, voor de software is dat een stuk moeilijker. Er wordt steeds meer functionaliteit ‘onder de motorkap’ toegevoegd. We begonnen met teksten te schrijven in een tekstverwerkingspakket en cijfers te verwerken in een spreadsheet. Maar steeds vaker bewerken we nu teksten en cijfers die niet van onszelf afkomstig zijn. Op hun beurt gaan weer anderen met onze gegevens aan de slag. Kortom, een complete keten van personen werkt met één informatiesysteem. Iedereen heeft gereedschap dat past bij de functie binnen een bestaand organisatieonderdeel. De financiële afdeling heeft haar financiële systeem, de personeelsafdeling een personeelssysteem, de studentenadministratie een rooster- en een adressensysteem. ICT-deskundigen zien in dat voor al die systemen veelal dezelfde

Van losse componenten naar een geïntegreerd systeem

197

198


basisgegevens worden ingevoerd en dat centralisatie daarvan veel efficiënter zou zijn. Inhoudelijk verantwoordelijken hebben echter aanvullende dataverzamelingen nodig om hun eigen redenering te ondersteunen en daarmee hun toepasbare kennis te onderbouwen. Op dat moment ontstaat een machtsstrijd tussen de verantwoordelijke managers over het eigenaarschap van gegevens en applicaties. Die machtsstrijd is overigens in de meeste organisaties nagenoeg onzichtbaar.

Van een geïntegreerd systeem naar Business Intelligence

Ondanks de voortwoekerende discussie over eigenaarschap blijft het ICT-instrumentarium zich verder ontwikkelen tot geïntegreerde systemen, in de wandelgangen vaak ERP-systemen (enterprise resource planning) genoemd. Instellingen hebben daarmee de mogelijkheid om procesmatig te gaan werken. Er gebeuren dan twee dingen: 1) procesoptimalisatie en 2) het beschikbaar komen van meta-informatie. Door te denken in processen worden werkzaamheden geconcentreerd, gestandaardiseerd en eventueel uitbesteed. Een proces is een serie van activiteiten die in ketens achter elkaar worden geplaatst met een product als resultaat. Het is een product dat snel kan worden aangepast als de markt daarom vraagt. En dat kan weer omdat in het proces alle handelingen op elkaar zijn afgestemd. ERP-systemen faciliteren een dergelijke procesoptimalisatie. Een gunstig bijeffect van ERP is, dat allerlei data worden gegenereerd over het voortbrengingsproces zelf. Als deze data worden gekoppeld aan de data die worden verzameld over de klant, ontstaat allerlei relevante informatie voor management en bestuurders. Deze laatste toevoeging wordt wel Business Intelligence (BI) genoemd. Daarbij wordt planmatig gezocht naar informatie voor het realiseren van de bedrijfsdoelstellingen. Vrij vertaald is dit het transformeren van data naar informatie en van informatie naar toepasbare kennis. BI is gebaat bij de aanwezigheid van zo veel mogelijk historische gegevens. BI koppelt data voor operationele bedrijfsprocessen met data voor marketingactiviteiten. Het levert zo meerwaarde voor de besluitvorming. De vervolgstap op ERP en BI is Business Process Management (BPM). Deze aanpak bepleit minder hiërarchie en meer beweeglijkheid van de organisatie. Organisatieveranderingen zijn zo gemakkelijker door te voeren. Door BPM ontstaan meer horizontale structuren, matrixorganisaties en teams. Dan moet wel goed geregeld zijn, wie waarvoor verantwoordelijk is en wat de gewenste resultaten zijn op welk moment. Hiermee komen ICT’ers op het niveau van het instellingsbeleid en de manier waarop de kernprocessen zijn georganiseerd. De Jong1 spreekt in dat verband over de competitive forces en doelt daarmee op de activa in een organisatie die werkelijk bepalend zijn: de klanten, de leveranciers, de rollen, de aanwezige talenten, de kennis en ervaring van de medewerkers. De Jong wijst ook direct op de gevaren van de BPM-aanpak:“Als je een hamer in je hand hebt, ga je veel zaken als een spijker beschouwen.” Dit is het gevaar dat dreigt in het ICT-vakgebied. ICT’ers zijn geneigd de problematiek van de informatiehuis-

Van Business Intelligence naar Business Process Management

1

De Jong, 2003

2

De Waal, 2002

Organisatie

houding binnen een kennisorganisatie te beschouwen als een ICT-vraagstuk. Veel softwareleveranciers zijn daarvan sprekende voorbeelden. Het is echter management en niet technologie, dat de sleutel vormt tot het ontsluiten van waarde in processen. ICT kan de communicatie weliswaar sterk verbeteren, het verandert niet fundamenteel de wijze waarop deze processen worden uitgevoerd en bestuurd. Dat ICT’ers in staat zijn om een model te maken dat werkt, blijkt uit het voorbeeld van De Waal2. Met behulp van software die van hoog tot laag door de organisatie ‘kijkt’ en informatie genereert, is het mogelijk om vooraf gestelde prestatie-indicatoren te toetsen. Dit instrument, gebaseerd op informatietransparantie, maakt het mogelijk om snel te reageren op veranderingen in de markt en daarop snel de producten en de voortbrengingsprocessen aan te passen. Bovendien kan achteraf verantwoording worden afgelegd over het gevoerde beleid.

Het perspectief: management by surfing around

Figuur 59 Push en pull

Volgens dit model bepaalt elk managementniveau zijn eigen set van periodieke gestandaardiseerde managementinformatie. In figuur 60 is deze aangeduid met (1). Deze bestaat uit data van de daaronder gelegen managementniveaus, die aan dit niveau rapporteren. De overige managementinformatie is niet gestandaardiseerd en bestaat uit informatie die voor het eigen niveau wordt gegenereerd (2). Het hoogste managementniveau vraagt elke periode van elk managementniveau een beperkte set van gestandaardiseerde, voornamelijk financiële informatie op, om daarmee de winst- en verliesrekening en de balans van de organisatie samen te kunnen stellen. Dit alles is de zogeheten push-informatie. Een voorbeeld hiervan is een uniform rekeningschema met niet al te veel rekeningnummers (3). Ten slotte kan elk managementniveau, op ad-hocbasis, zowel managementinformatie als niet-gestandaardiseerde informatie van de lagere managementniveaus zelfstandig benaderen, bekijken en ophalen. Dit is de pull-informatie (4). Transparantie van informatie wordt bereikt door het opslaan van push-informatie in een datawarehouse op centraal niveau. Met business intelligence tools kunnen de opgehaalde data worden geanalyseerd via drill-down en slice & dice. Via het web

199

200


heeft iedere manager toegang tot de managementinformatie op elk organisatieniveau. Het gaat dan om de BSC, financiële (stoplichten-)rapportage, prognoses, analyses, actierapportage en strategische plannen. De vertaling naar het onderwijs staat nog geheel in de kinderschoenen maar is niet moeilijk te maken. Udink ten Cate geeft in het voorgaande hoofdstuk een vereenvoudigd voorbeeld hiervan: zie figuur 60. Figuur 60 De onderwijswaardeketen

Tijdens dit gehele proces kan er via webinterfaces worden gecommuniceerd met de student (klant). De eerste generatie studentenvolgsystemen is hiervan een goed voorbeeld. De vertaalslag naar het onderwijs vormt nog een grote uitdaging. Hoe maak je de vertaling naar bijvoorbeeld de benodigde capaciteit per docent, en de faciliteiten (collegezalen, studielandschappen)? Wie bewaakt de planning en controle over al die processen? Kijken we naar de manier waarop de Universiteit van Amsterdam dit proces nu ondersteunt, dan zien we de volgende instrumenten: werven: webklassen, website inschrijven: webinterface voor inschrijfapplicatie onderwijs: Blackboard tentamens verzorgen: Question Mark Perception uitslagen en resultaten: studieweb (webinterface naar ISIS)

De volgende stap is om deze toepassingen – daar waar relevant – te bundelen en voor de klant eenvoudiger toegankelijk en beheersbaar te maken. Dat kan bijvoorbeeld met behulp van single sign-on, één interface, een combinatie met portfolio, een opslagruimte en e-mail. Vooralsnog vindt de waardetoevoeging vooral aan de kant van het frontoffice plaats, dat wil zeggen in de communicatie met de klant (de student). Ze gebeurt minder aan de backoffice-zijde waar de processen worden bestuurd en gestuurd. Waarschijnlijk wordt dit veroorzaakt door het mikken op snel succes: de frontoffice-innovaties lopen meer in het oog en zijn technisch relatief simpel.

Conclusie

De trends in ICT-dienstverlening, en dan in het bijzonder die voor de bedrijfsinformatiesystemen, tonen een sterke toename van waardetoevoeging van ICT voor de bedrijfsvoering. Organisaties kunnen met behulp van die informatie-infrastructuur steeds slimmer worden. Dit proces is in het bedrijfsleven al gaande. Hoewel nog niet alles even goed geregeld is, kunnen in de komende jaren wezenlijke stappen voorwaarts worden gezet. De lonkende belofte is dat binnen afzienbare tijd door alle lagen van het bedrijf gekeken kan worden, dat er transparantie ontstaat. Besluiten

Organisatie

zijn dan voor iedereen te volgen. Desgewenst kan iedereen over dezelfde informatie beschikken in alle fasen van het proces, van strategische beleidsvoorbereiding tot verantwoording achteraf.

Transformatie van de kennisinfrastructuur De kennisinfrastructuur in Nederland wordt hier gedefinieerd als de verzameling van betrokken ministeries (OCW, EZ en LNV) en instellingen voor onderwijs en (toegepast) onderzoek. We zien daarbinnen allerlei bewegingen. De 47 hbo-instellingen gaan met hun lectoren ook toegepast onderzoek verrichten. TNO en DLO doen al toegepast onderzoek samen met universiteiten en bedrijfsleven, maar worden aangesproken op hun basisfinanciering. En in het BaMa-stelsel gaan alle 14 universiteiten en 47 hbo-instellingen bachelor- en master-opleidingen verzorgen. In de tekst zal kortheidshalve over ministeries en kennisinstellingen worden gesproken zonder verdere uitwerking, tenzij dat relevant is. Na bovenstaande beschouwing over de groeiende toegevoegde waarde van de ICT-dienstverlening voor bedrijven en instellingen dient zich de vraag aan, wat het ontwikkeltraject is voor de kennisinfrastructuur. De twee sleutelbegrippen in die infrastructuur zijn wetenschappelijk onderzoek en hoger onderwijs. Beide komen hieronder aan bod.

Innovatie in de onderzoeksketen

– – – –

Binnen het onderzoek is een aantal discussies in gang gezet die de komende vier jaar tot verdere professionalisering kunnen leiden. De eerste discussie betreft de toegevoegde waarde van het wetenschappelijk onderzoek voor de Nederlandse kenniseconomie. Met het oprichten van het Innovatieplatform wordt een communicatieplatform opgezet dat op Finse leest is geschoeid. De minister-president moet garant staan voor de beleidsintegratie tussen de drie betrokken ministeries. Aan de zijde van de kennisinstellingen zijn enkele spraakmakende hoogleraren en andere vertegenwoordigers van het veld uitgenodigd om deel te nemen. Met de oprichting van dit nieuwe platform is nogal wat onrust ontstaan over de werkwijze en de resultaten die verwacht mogen worden. De ambitie voor de komende vier jaar is dan ook niet gering. Er wordt geld uitgetrokken voor een aantal verrassende ideeën om een bijdrage te leveren aan de stimulering van de kenniseconomie. Beleidsdocumenten spreken van een focus op enkele innovatiethema’s: toename van het aantal hoger opgeleiden in de techniek; reductie van de versnippering van middelen, door te kiezen voor sterke onderdelen van de kennisinfrastructuur; benutting van nieuwe kansen (als belangrijke groepen worden jonge onderzoekers en vrouwelijke wetenschappers genoemd); kiezen voor de potentie van netwerken in de regio (kennisinstellingen en bedrijven); stimulering van kennisintensieve starters op de arbeidsmarkt (via incubators en ondersteuning bij opstarten van de bedrijfsvoering). De komende vier jaar kan deze on-Nederlandse aanpak bijdragen aan het debat over de kennisinfrastructuur, maar de middelen beperken zich tot de marge van het totale proces van onderzoeksactiviteiten. De zorg die er op dat punt bestaat, moet dan ook

201

202


niet naar de zijlijn worden verschoven met het inrichten van het Innovatieplatform. De kritische geluiden komen uit verschillende hoeken. We noemen bestuurders, hoogleraren en adviesorganen waaronder bijvoorbeeld de AWT:“De Adviesraad Wetenschap en Technologie (AWT) stelt vast dat het huidige wetenschapsbeleid te globaal is. De algemene doelstellingen van het wetenschapsbeleid moeten transparant en eenduidig worden vertaald in beleid. Bij overheidsbeleid ten aanzien van het universitaire onderzoek zijn meerdere departementen en directies betrokken. Niet één ministerie maar het kabinet moet meer samenhang brengen in het overheidsbeleid ten aanzien van het universitaire onderzoek. Van de zijde van universiteiten dient de inbreng in de beleidsrijke dialoog te bestaan uit de instellingsplannen, begrotingen, jaarverslagen en jaarrekeningen. Op basis hiervan moet de minister zich een beeld kunnen vormen van de beleidsvoornemens van de instellingen en van de mate waarin die zijn gerealiseerd. Daarom adviseert de AWT de minister erop toe te zien dat instellingsplannen, begrotingen, jaarverslagen en jaarrekeningen voldoende basis bieden voor een beleidsrijke dialoog.” “De afstand van universiteiten tot de minister,” zo vervolgt de AWT,“wordt soms als te groot ervaren. Het schort aan de communicatie tussen universiteiten en minister. Hierdoor functioneert de verantwoording van onderzoeksbeleid niet naar behoren. Bestuurlijk overleg vindt slechts incidenteel plaats. Bij de verantwoording van onderzoeksactiviteiten spreekt de minister de universiteiten niet actief aan. Hij reageert amper op jaarverslagen, laat staan op beleidsvoornemens. Om zijn verantwoordelijkheid voor het stelsel als geheel waar te maken, maakt de minister in hoofdzaak gebruik van weten regelgeving enerzijds en van financiële instrumenten anderzijds. Bestuurlijk overleg vindt nauwelijks plaats.” Recent heeft ook het CPB kritische kanttekeningen geplaatst bij de wijze waarop onderwijs en onderzoek worden gefinancierd en waarop de universiteiten verantwoording afleggen over de besteding van middelen. Het CPB adviseert om meer op basis van resultaten te financieren en minder op basis van aantallen studenten. Ook vertegenwoordigers van afzonderlijke instellingen laten geen moment voorbijgaan om hun bezorgdheid te uiten. Zo stelt rector Fokkema van de TU Delft:“Wij van TU Delft hebben twijfels over het bureaucratisch-administratieve systeem dat rond het onderzoeksproces is ontstaan en de sturingsambities die in dat systeem liggen besloten.” Dit systeem (van OCW) houdt te weinig rekening met de manier waarop wetenschappelijke vernieuwing en de maatstaven die daarvoor in de wetenschappelijke praktijk gehanteerd worden tot stand komen, meent Fokkema. En ook hoogleraar Strategie en management van innovatieprocessen Smits, van de Universiteit Utrecht, stelt:“De vraag speelt hoe de kennisinfrastructuur wordt gestuurd. De trend dat universiteiten zich steeds meer moeten verantwoorden is een van de manifestaties van een breed, zich ook internationaal manifesterend fenomeen, de vervaging van de scherpe scheiding tussen productie van kennis en gebruik van kennis. Wetenschappers verliezen steeds meer het exclusieve recht als producenten van wetenschappelijke en technologische kennis. De opkomst van kennisintensieve zakelijke dienstverlening (ingenieursbureaus, softwarebedrijven, kennisintensieve consultants) speelt hierbij een belangrijke rol.” De conclusie voor het kernthema ‘onderzoek’ is dat er tegelijkertijd verschillende communicatievormen ontstaan. De reguliere overlegvormen tussen het ministerie en de universiteiten vragen om verbetering. Tegelijkertijd wordt er een apart

Organisatie

Innovatieplatform ingericht om de aansluiting tussen onderzoek en bedrijfsleven te verbeteren. De kennisinfrastructuur kan op dit punt worden verbeterd door de inhoudelijke informatie en de procesinformatie over beleid en uitvoering beter uit te wisselen tussen de actoren. Voor het tweede kernthema, het hoger onderwijs, wordt de komende vier jaar een systeeminnovatie doorgevoerd die diep ingrijpt in de bedrijfsvoering van de kennisinstellingen. De Nederlands-Vlaamse Accreditatie Organisatie (NVAO i.o.) voorziet alle bestaande en nieuwe opleidingen in ons land van een kwaliteitsoordeel. Alles is gericht op kwaliteitsbewaking door een onafhankelijke beoordeling, het transparant maken van het gehele onderwijsstelsel en het bijdragen aan de internationale vergelijkbaarheid. Daarbij gaat het niet alleen om de inhoud van de opleidingen maar ook om de procesgang, lees de ‘bedrijfsvoering’. Tot nog toe visiteerden collega’s van andere instellingen en enkele deskundigen uit het bedrijfsleven de opleidingen. Zij keken vooral naar de inhoud. De NVAO kijkt naar de kwaliteit van de opleiding en maakt daarvoor gebruik van gegevens over in- en output, zoals aantallen studenten, uitvalpercentages, geslaagden en faciliteiten. De NVAO geeft geen cijfers, maar verleent wel een keurmerk. Wordt dit keurmerk niet verstrekt, dan vervalt het recht op bekostiging van de opleiding. Ook mag dan geen diploma meer worden afgegeven dat door de Nederlandse overheid is erkend. Overigens geldt het accreditatieregime niet alleen voor de bekostigde kennisinstellingen, maar ook voor de particuliere opleidingsinstituten (zoals de LOI en NTI). Hiermee heeft het ministerie in de dialoog met de kennisinstellingen een controlerend orgaan ingezet waarbij de kwaliteit van het gehele proces wordt gemeten. Voor bestuur en management van kennisinstellingen moet dit hét motief worden om de komende jaren hun focus te richten op de optimalisering van de informatie-infrastructuur. Het kernthema onderwijs brengt tegelijkertijd twee aanvullende vraagstukken op de agenda van de bestuurders in het hoger onderwijs. Ook deze twee zaken raken aan informatie- en communicatievraagstukken in de kennisinfrastructuur. Het betreft: – de nieuwe bachelor- en masterstructuur; – de profilering van kennisinstellingen.

Innovatie in de onderwijsketen

Het eerste punt gaat over de politieke context van een kennisinstelling. Het tweede betreft de transformatie naar een ‘onderwijsbedrijf’. Al sinds 1999 overleggen de Europese onderwijsministers over de bijdrage die zij kunnen leveren aan de strategische doelstelling om Europa in 2010 te hebben omgevormd tot ‘de meest concurrerende en dynamische kenniseconomie van de wereld’. De in Bologna gemaakte afspraak om het BaMa-stelsel in te voeren, is het meest bekend. Maar sindsdien zijn allerlei subdoelen geformuleerd over de professionalisering van de kennisinstellingen. Het gaat om het terugdringen van uitvallers tijdens de studie, om grotere deelname van vrouwen in de exacte en technische vakken, en om meer onderwijs aan werkenden (duaal onderwijs). Al deze doelstellingen zijn voorzien van streefgetallen en tijdstippen. Hoewel er bij studenten en kennisinstellingen vragen leven over het nut van deze

De nieuwe BaMa-structuur

203

204


Europese standaardisatie, levert het in ieder geval een transparanter en meer modulair systeem op. Er ontstaat ook ruimte voor nieuwe onderwijsproducten, zoals de minor. In deze onderwijsmodule, met de duur van een half jaar, kan multidisciplinair gewerkt worden aan een inhoudelijk thema. Het minor-onderwijs zal de komende vier jaar een grote vlucht nemen. De student krijgt keuzevrijheid binnen zijn onderwijsprogramma en de concurrentie binnen en tussen de Nederlandse kennisinstellingen wordt vergroot. Het BaMa-stelsel moet leiden tot mobiliteit van studenten en concurrentie tussen kennisinstellingen. Daarmee wordt de stap gezet naar een ‘onderwijsbedrijf’, een bedrijf met klanten, marketingvraagstukken en optimalisering van de bedrijfsvoering. De volgende vragen moeten beantwoord worden. Waar zitten de klanten en hoe gaan we die benaderen? Wat is onze productportfolio en hoe gaan we het etaleren? Hoe functioneert de planning- en controlecyclus in de bedrijfsvoering en waar zitten de bedrijfsrisico’s? Dit vraagstuk vergt een Business Intelligence-systeem zoals hiervoor beschreven. Wat weten we van de klanten en hun keuzeproces voor een bepaalde opleiding? Het is een onderwerp waar bedrijven al veel geld aan besteden, terwijl de meeste kennisinstellingen nog in een pioniersfase zitten. “Als een student hier wiskunde wil studeren en dat niet in Nijmegen kan doen, gaat hij niet naar Eindhoven, maar raakt hij voor de wiskunde verloren. Die student kiest een andere studie, in Nijmegen.” Dit citaat van de Nijmeegse rector Kees Blom illustreert de complexiteit van het keuzegedrag. De student wil een opleiding op reisafstand van het ouderlijk huis. Door de landelijke dekking van kennisinstellingen kan iedere instelling snel marktleider worden in de eigen regio. Twee bewegingen versterken dit proces. Allereerst is er het pleidooi om de bacheloropleidingen te verbreden. Ten tweede is er de tendens om bij iedere grotere kennisinstelling een vergelijkbaar aanbod te creëren van die brede bachelor-opleidingen. Daar staat de beweging tegenover om juist de uniciteit van een opleiding te versterken. Op verschillende gebieden kunnen kennisinstellingen zich profileren. Het gaat dan bijvoorbeeld om de gehanteerde didactiek, de elektronische leeromgevingen en de stage- en afstudeerprojecten met het (regionale) bedrijfsleven. Ook de genoemde minors kunnen de competitie en daarmee de marktwerking versterken.

Het productenportfolio

Een van de gevolgen van de BaMa-structuur is de modularisering van het onderwijs. Dat biedt kansen om de bachelors, de masters en de minors afzonderlijk in de etalage te zetten. Hiermee is ook het vraagstuk van de productontwikkeling (van de aangeboden opleidingen) een stap verder gekomen. Die productontwikkeling is heel logisch, want de eisen van het bedrijfsleven veranderen. Derek Bok, jarenlang de president van Harvard University, zegt daarover:“We kunnen leren van het bedrijfsleven. Door een continu proces van experimenteren en testen verbeteren bedrijven hun producten. Wasmachines, tv’s en auto’s – ze zijn allemaal beter dan vijftig jaar terug. Dat geldt niet voor het onderwijs. Op een beetje

3

Meeus, 2003

Organisatie

technologische opsmuk na bleef dat vrijwel hetzelfde. We zoeken niet uit wat studenten leren, wat er gebeurt als je iets zus of zo doceert, en of leren per computer beter gaat dan via hoorcolleges.” Ondanks dit kritische geluid werd er wel degelijk aan productontwikkeling gedaan. Veel gebeurt onzichtbaar op basis van resultaten van visitaties. Daarnaast lijkt er wel een wedstrijd gaande om – via een langdurig ambtelijk traject (CROHO) – nieuwe opleidingen te starten. De minister moet dit dan wel autoriseren. Uit analyses blijkt dat iedere minister daarbij zo zijn eigen koers vaart: Ritzen honoreerde 80 van de 318 aanvragen voor nieuwe opleidingen, Hermans heeft 250 van de 371 aanvragen goedgekeurd. Nijs is 3 nog te kort aan het roer om vergelijkbare cijfers op te kunnen leveren . Hier werken twee mechanismen door elkaar. Of er is centrale regie over welke opleidingen waar worden aangeboden, waarbij een optimale spreiding over het land kan ontstaan. Of er is een vrije markt waarbij de kennisinstellingen op jacht gaan naar iedere student. De komende jaren moet hierin helderheid ontstaan. Het lijkt erop dat met de verbreding van de bachelor-opleidingen de strijd zich richt op de concurrentie in de master-opleidingen.

De planning- en controlecyclus

Op het gebied van planning en controle maakt iedere kennisinstelling haar eigen ontwikkeling van professionalisering door. De communicatie en informatie-uitwisseling met het ministerie is echter in een diepe vertrouwenscrisis verzeild geraakt. De komende vier jaar moet hard gewerkt worden aan verbetering. In korte tijd stelde eerst het ministerie zelf en vervolgens de Rekenkamer vast dat er allerlei aanwijzingen zijn voor onvoldoende controle en onrechtmatig gebruik van de bekostiging:“Het toezicht van het ministerie van OCenW op de onderzochte onderwijssectoren functioneert niet goed. De bevindingen van de Algemene Rekenkamer bevestigen de diagnose die OCenW zelf al eerder stelde, maar waaraan – geheel in overeenstemming met die diagnose – geen gevolg werd gegeven: sterk in het midden van de beleidscyclus, maar zwak in ‘voor- en achterkant’ van de beleidscyclus. Verkenning, risicoanalyse, evaluatie en implementatie behoeven nog altijd dringend verbetering.” Ontevreden over de uitkomst van de Rekenkamer riep de staatssecretaris van OCW de Commissie Schutte in het leven:“‘De onderste steen boven’ betekent voor de commissie dat, hoewel haar onderzoek gericht is op het handelen van de onderwijsinstellingen met betrekking tot bekostiging, ook de context waarin dit plaatsvindt nadrukkelijk in het onderzoek moet worden betrokken. In deze context spelen verschillende actoren een rol, waaronder de diverse actoren binnen de ‘toezichtsketen’, bijvoorbeeld: de accountants welke de reguliere controle bij onderwijsinstellingen uitvoeren (verder: instellingsaccountants) en de accountantsdienst van het ministerie van OCenW, overige onderdelen binnen het ministerie van OCenW (waaronder de beleidsdirecties, CFI en de Inspectie van het Onderwijs), de Informatie Beheer Groep, enzovoort.” Het is een vertrouwenscrisis die zover oploopt dat externe deskundigen nu ook hun bezorgdheid uitspreken over het lamslaan van kennisinstellingen. Niemand durft er meer wat, uit angst voor de forensisch accountant. De creativiteit verdwijnt geheel. De Commissie Hendrikx verwoordde deze zorgen als eerste:“Door de nadruk te leggen op procedures, protocollen, planning en control en door een top/down-

205

206


benadering van cultuur dreigt het accent in de aansturing van de organisatie te komen liggen bij beheer en beheersing. Hiermee komt een van de sterke punten van de organisatie, het innovatievermogen, onder druk te staan. Voor een krachtige onderwijsinstelling is het van belang dat beheersing en innovatie met elkaar in balans zijn en elkaar versterken.” We zien dus bij het kernthema onderwijs nu een boeiende systeeminnovatie ontstaan, gebaseerd op de volgende drie trends: – de veranderende (Europese) politieke context; – de professionalisering van de kwaliteitstoets via het NVAO; – de ontwikkeling van een onderwijsbedrijf met markten, klanten en productontwikkeling. Alledrie leiden tot aanscherping van de bedrijfsvoering bij de kennisinstellingen. Lastig punt in deze professionalisering is de verdeling van verantwoordelijkheden tussen de minister die politiek bedrijft en de kennisinstellingen die een bedrijf moeten runnen binnen de toenemende concurrentie die de minister zelf heeft gecreëerd.

Conclusie

Voor het kernthema onderzoek zien we de komende vier jaar een stimuleringsinstrumentarium voor innovatie en een verantwoordings- en communicatiesysteem dat verbetering vraagt. Uit de genoemde ontwikkelingen komt naar voren dat de systeeminnovatie die is ingezet met de oprichting van het NVAO snel een vervolg moet krijgen. Voor het onderzoeksdomein moet een vergelijkbare kwaliteitssystematiek worden opgezet. Voor het kernthema onderwijs moet de focus gericht zijn op profilering en bedrijfsvoering. Beide kapstokken dienen om naar buiten toe te voldoen aan de kwaliteitstoetsing van het NVAO en resultaten te boeken met minors, bachelors en masters. Is het niet direct op Europese schaal, dan toch binnen de regionale verhoudingen. Het geheel vraagt een sterke uitbreiding en ontsluiting van de relevante bedrijfsmatige en bestuurlijke informatie. De student als klant kan alleen maar baat hebben bij het vergroten van inzicht in de manier waarop de kennisinstelling werkt.

Informatietransparantie als medicijn Informatie-uitwisseling is van belang voor de professionalisering van de kennisinfrastructuur. Ze helpt om bij de verantwoording achteraf terug te kunnen kijken naar de vooraf geformuleerde beleidsdoelen. Voorwaarde is wel dat het beleid is verwoord in meetbare eenheden, en dat er consensus is over wat er bereikt moet worden. In zijn rapport Het resultaat geteld 4 haalt Van Gelder een voorbeeld aan: “De introductie van computers in het onderwijs. Het zou een verarming van de eerste orde zijn als de afrekening alleen plaats vond op basis van aantallen computers. Het maken van toetsafspraken vooraf vereist lastig te formuleren toetsbare onderwijskundige doelen.”

4

Van Gelder, 2000

Organisatie

“Tegelijkertijd dient discussie over de redenen van het niet halen van bepaalde doelen mogelijk te blijven. In veel gevallen blijkt de overheid immers maar één van de relevante actoren. Zij heeft het niet volledig voor het zeggen. In het genoemde voorbeeld van computers in het onderwijs is dat evident: succes in onderwijskundige zin is afhankelijk van de manier waarop docenten ICT gebruiken, en van bijvoorbeeld de inspanningen van educatieve uitgeverijen.” “Dit neemt niet weg dat de politieke besluitvorming nadrukkelijker gericht dient te worden op de vraag op welke wijze later een debat kan plaatsvinden over de resultaten van beleid. Het regelen van de informatie die daarvoor nodig is, is een van de centrale vereisten. Reken je het onderwijs af op het aantal behaalde diploma’s, dan staat snel de kwaliteit van het onderwijs ter discussie.” De problematiek die Van Gelder aanstipt is terug te voeren op het gebrek aan meetbare beleidsdoelstellingen. Systeeminnovatie die begint bij de toetsing van opleidingen door de NVAO is een eerste stap. Maar daarmee zijn we er nog lang niet, gezien de complexe verhoudingen op de verschillende beleidsterreinen. De keuze om de kennisinfrastructuur ook te toetsen op de uitvoering en de resultaten is een logisch gevolg van toenemende maatschappelijke verzakelijking. Dat vergt echter wel een beter inzicht in het gehele proces van besturing en een daarop afgestemde (transparante) informatie-infrastructuur. Om de informatie beter in te bedden in de besturingscyclus hanteren we een eenvoudig model: zie figuur 61. Figuur 61 Besturingscyclus

‘Doe goed en zie niet om’ leek gedurende lange tijd het adagium voor overheidsbeleid. Informatie dient echter niet alleen ter beschikking te komen voor de besluitvorming, maar – minstens zo belangrijk – ook voor de verantwoording achteraf. Van Gelder gaat ook in op het gebruik van informatie in het politieke debat:“De hoeveelheid informatie die over kamerleden wordt uitgestort is zo groot en divers dat het moeilijk is de hoofdlijn voor ogen te houden. De kans is groot dat kamerleden ondergesneeuwd raken door de details. Ieder pikt uit de brei die gegevens die hem het best uitkomen. Verschil van opvatting over de relevantie en betrouwbaarheid van informatie belast de discussies nog eens extra. Erger nog: informatie is vaak onduidelijk of onvolledig. Die informatie blijkt ook niet langer ‘objectief’ te zijn en wordt van alle kanten ter discussie gesteld. Zelfs wetenschappelijk verworven informatie blijkt onderworpen aan politieke oordelen en toetsen.”

Conclusie

Transparantie van informatie maakt het mogelijk de juiste informatie in de juiste vorm op het juiste tijdstip bij de juiste mensen te krijgen, zodat deze de juiste beslissingen en de juiste acties kunnen nemen. Hierdoor zijn alle beleidsmakers,

207

208


bestuurders en managers te allen tijde goed geïnformeerd over de status en de ontwikkelingen binnen de organisatie. Zo kan snel gereageerd worden op waarschuwingssignalen. Door de besturingscyclus te ondersteunen met een voor alle betrokken gelijke set van informatie (bijvoorbeeld kengetallen) ontstaat een veel zakelijker werkomgeving. De communicatie kan zich hierdoor dan meer richten op de keuzen die gemaakt moeten worden. De huidige plannen om in de kennisinfrastructuur via het Virtueel Clearinghouse Hoger Onderwijs studentgegevens uit te wisselen, zijn op dit gebied een belangrijke stap voorwaarts.

Op weg naar minder, maar transparante informatie De vier ontwikkelingsfasen in de ICT-dienstverlening tekenen zich af: van (1) componenten naar (2) een geïntegreerd systeem, naar (3) Business Intelligence, en naar (4) Business Proces Management met ‘management by surfing around’. Vooral het internationale bedrijfsleven zit in de overstap van 3 naar 4. De kennisinstellingen staan op achterstand, bij de overstap van 2 naar 3. Dat oordeel is slechts indicatief, want robuuste analyses ontbreken en er zijn individuele verschillen. Voor de beeldvorming illustreert het echter de achterstand van de kennisinfrastructuur. Die achterstand kan pas worden ingelopen als de kennisinfrastructuur sterker wordt geënt op een uniforme informatie-infrastructuur die op feiten georiënteerd is. De meer zakelijke toepassing van informatie faciliteert een besturingscyclus bij overheid en kennisinstellingen, als deze gebaseerd is op informatietransparantie. Daarop voortbouwend kunnen meetbare doelstellingen en resultaten als prestatie-indicatoren worden vastgelegd. Voor het kernthema onderzoek betekent dit het opzetten van een kwaliteitssysteem dat vergelijkbaar is met de NVAO voor onderwijs. Voor het kernthema onderwijs betekent dit twee zaken. De NVAO-kwaliteitstoets voor opleidingen wordt uitgebreid met prestatie-indicatoren voor de bedrijfsvoering van de kennisinstelling. De minister en de kennisinstellingen maken een eenduidige rolverdeling over producten marktverantwoordelijkheden. Onderwerpen als beleid, productontwikkeling, inhoudelijke toetsing, bedrijfsvoering en controle worden vervolgens in de verschillende besturingscycli ingebracht. Communicatie wordt resultaatgericht, en alle actoren gebruiken dezelfde informatie-infrastructuur. Kortom: we moeten op weg gaan naar minder, maar transparante informatie.

Organisatie

Dankwoord Veel dank is verschuldigd aan Miro Schaap en Paul van Doorn voor hun constructieve commentaar.

Referenties AWT (2003), Wijsheid achteraf. De verantwoording van universitair onderzoek. AWT samenvatting advies 51, juni 2003 Europese Commissie (2002), Europese benchmarks in onderwijs en opleiding. Mededeling van de (Europese) Commissie, 20 november 2002 Fokkema, J.T. (2003), We have a question Van Gelder, W., et al. (2000), Het resultaat geteld. Het Expertise Centrum Commissie Hendrikx (2003), Tussen resultaat en rekenschap De Jong, J. (2003), De spin in het web. Hogeschool van Utrecht Van Leeuwen, A. (2003), ‘Universiteiten brengen het hoogste academische goed in gevaar’. Interview met Derek Bok in Elsevier Thema, oktober 2003 Meeus, T. (2003),‘Almaar meer studies’. In: Kiezen na school, De Volkskrant, oktober 2003 Nauta et al. (2003), Tijd om te kiezen, Kenniseconomie monitor 2003 Rekenkamer (2003), Onregelmatigheden bekostiging in het (hoger) onderwijs. Tussenrapportage commissie vervolgonderzoek rekenschap Smits, R. (2000), Innovatie in de universiteit De Waal, A. (2002), Prestatiemanagement in praktijk gebracht

209

210


5 . 3 Groeimodel of doelmodel Ysbrand van der Veen Groeimodel of doelmodel “Always design a thing by considering it in its next larger context: a chair in a room, a room in a house, a house in an environment, an environment in a city plan.” Eero Saarinen (architect/beeldhouwer 1910-1961)

De informatievoorziening van ho-instellingen is in de loop van de tijd op tamelijk willekeurige wijze gegroeid tot wat zij nu is. Van een fundamenteel op samenhang gebaseerde informatie-infrastructuur is geen sprake. Het IT-landschap van de instellingen is daardoor gefragmenteerd, applicaties sluiten niet goed op elkaar aan en het geheel vertoont inconsistenties, lacunes en overlappingen. De complexiteit van de informatievoorziening brengt bovendien hoge beheerkosten met zich mee, waarbij vooral de kosten van interfacing in het oog springen. De situatie van het informatielandschap in ho-instellingen (en andere grote organisaties) is vergelijkbaar met het telefoonnet vóór de uitvinding van de handbediende telefooncentrale (1878): toepassingen communiceren met elkaar via directe koppelingen (vergelijk figuur 62). Dit is een onhoudbare methodiek nu steeds meer applicaties met elkaar moeten kunnen communiceren – binnen de instelling maar ook naar buiten – en de roep om een grotere efficiency en slagvaardigheid van de ICTvoorziening toeneemt. Om doelstellingen te realiseren als een bedrijfseconomisch verantwoorde bedrijfsvoering (zie 5.1), hoge mate van informatietransparantie (zie 5.2), integratie (zie 3.2) en snel en flexibel op veranderingen kunnen inspelen, zal de sturing op ICT serieus ter hand moeten worden genomen. Om aan deze besturing vorm te kunnen geven is een samenhangend bestuurskader nodig, waarin niet de technische mogelijkheden, maar de strategische, tactische en operationele doelen van de organisatie voorop staan.

Ruimtelijke ordening: bestuurlijk kader Informatietechnologie wordt soms gezien als onderdeel van de competitive edge van een instelling. Afgezien van innovatieve ontwikkelingen binnen onderzoek, is daarvan feitelijk geen sprake. De noodzakelijke technologie is voor iedereen beschikbaar. Dat geldt echter niet voor het gebruik van de ICT-voorziening om de strategische, tactische en operationele doelen van de organisatie binnen bereik te brengen (Business-ICT alignment); hier valt voorsprong te behalen. Om de doelen te realiseren

1

Yukio Namba, Junichi Iijima,‘EII Meta-model’ on integration framework for viable enterprise systems – city planning metaphor based on structural similarity, in: Journal of systems science and systems engineering, Vol. 12, No. 1, pp. 111-126, March 2003; R. Schulte, Architecture and Planning for Modern Application Styles, Strategic Analysis Report, Gartner Group, April 1997.

Organisatie

Figuur 62 Het toepassen van directe koppelingen tussen systemen is onhoudbaar geworden door de toename van het aantal systemen, de noodzaak systemen steeds meer met elkaar te laten communiceren en efficiency en verregaande flexibiliteit te realiseren. Een klein rekensommetje om dit te illustreren: het aantal directe koppelingen om n systemen met elkaar te laten communiceren bedraagt: 6 directe koppelingen bij 4 systemen; 10 bij 5 systemen; 15 bij 6 systemen … 105 bij 15 systemen; 120 bij 16 systemen etc. Weet u hoeveel directe systeemkoppelingen er in uw organisatie aanwezig zijn en wat die kosten?

zal aan de ICT-voorziening een hoge prioriteit op de bestuursagenda toegekend moeten worden en de ICT Governance serieus opgepakt moeten worden.

a b c d e f g

Om grip te krijgen op het willekeurig gegroeide informatielandschap is het handig om in de virtuele wereld net als in de fysieke wereld aan ruimtelijke ordening te doen1. Er kan daarbij evenals in de fysieke wereld gewerkt worden met een Nota Ruimtelijke Ordening op het allerhoogste niveau, binnen de kaders waarvan vervolgens steeds concreter wordend streek-, structuur- en bestemmingsplannen worden opgesteld. De eigenaren van de bestemmingsplannen zijn formeel verantwoordelijk. Op alle bestuursniveaus ontstaan hierdoor handvatten om de ontwikkeling van het informatielandschap in voor ieder begrijpelijke termen in de gewenste richting te sturen en verantwoordelijkheden helder te beleggen, zonder dat dit hoeft te leiden tot knellende centralisatie. Hoofdstukken in de plannen kunnen gaan over; bestemmingen (wonen, industrie, recreatie, winkelen), functies passend binnen de bestemming, vervoer, verkeerscirculatie (eenrichtingverkeer, voorrangswegen), openbare diensten (gezondheidszorg, riolering, brandweer), bestuurlijke toetsingskaders, stad- en streekontwikkeling.

211

212


Een interessant initiatief om in dit verband te noemen is het in Korea ontwikkelde University Integrated Information System, een ‘process framework’ waarin drie bestemmingen worden onderscheiden ‘school affairs’,‘administration’ en ‘research’, met als binnen de bestemmingen passende functies:‘digital library’,‘electronic document management’,‘knowledge management’,‘groupware’,‘cyber lecture’ en ‘portal’2. Twee hiaten in het Koreaanse model zijn mijns inziens in ieder geval het ontbreken van de bestemmingen ‘Human Resource Management’ en ‘Inkoop’ (Supply Chain Management) waaronder alles valt wat een universiteit aanschaft, van boeken en tijdschriften tot en met nietjes en pennen (zie figuur 63). Binnen elk van de bestemmingen wordt de verantwoordelijkheid voor de instellingsgegevens helder belegd om inconsistenties tegen te gaan, bij voorkeur wordt daarbij per ruimtelijk domein van één database gebruik gemaakt. Om dit te realiseren zal de verwerkingsfunctie – binnen het onderwijsdomein zijn dat bijvoorbeeld de studentenadmininistratie, het Leer Management Systeem (LMS of ELO), Leer Content Management Systeem (LCMS) en Digitaal Portfoliosysteem van de instelling – losgekoppeld moeten worden van de dataopslagfunctie (zie 2.1). N.B. het gaat hierbij om de gestructureerde data van een instelling en niet om de lesstof, scripties e.d.

Enterprise Application Integration (EAI): technisch kader Is er eenmaal duidelijkheid over de ruimtelijke ordeningsprincipes, dan dient vervolgens een technische architectuur te worden gekozen waarbinnen de ruimtelijke ordeningsafspraken gerealiseerd kunnen worden. Dit technische kader wordt aangeduid met de term Enterprise Application Integration (EAI). EAI is het voortdurende proces van het creëren van een informatie-infrastructuur, zodanig dat een logische omgeving ontstaat waarin het eenvoudig(er) is om nieuwe, op ICT leunende bedrijfsprocessen te introduceren of bestaande bedrijfsprocessen te wijzigen en applicaties naar behoefte aan- of af te koppelen. EAI vormt daarmee tevens een uitstekende basis om legacy systemen te vervangen wanneer de tijd daarvoor rijp is. EAI kun je niet kopen, het is geen product in tegenstelling tot wat sommige softwareleveranciers beweren, maar een activiteit die erop gericht is om de toegevoegde waarde van ICT voor de organisatie te vergroten. De resultaten van EAI kenmerken zich door een hoge graad van abstractie, verregaande vormen van automatisering en vergroting van de organisatorische flexibiliteit en responssnelheid. Daaronder valt

2 3

http://www.lgcns.com/lgcns_e/industrynoffering/industry_01_08.jsp In Figuur 55 van de bijdrage van Udink ten Cate aan het trendrapport (5.1) wordt een informatiearchitectuur voorgesteld waarin een negental informatiegebieden is afgebeeld. Deze informatiegebieden weerspiegelen de hoofdactiviteiten van een instelling en zijn een afbeelding van de organisatie. Een abstractere benadering is de in dit artikel gekozen ‘ecologische’ benadering. Welke benadering ook gekozen wordt, de noodzaak van de ontwikkeling van een referentie informatiearchitectuurmodel voor het hoger onderwijs is evident. Komt een dergelijk model tot stand en groeit dit uit tot een standaard, dan is de kans groot dat Common Of The Shelf (COTS-)software steeds beter in de specifieke behoeften van het ho zal voorzien.

Organisatie

niet het oplossen van één specifiek probleem, zoals het aan de studentenadministratie koppelen van de Elektronische Leer Omgeving( ELO) of het Learning Content Managent System (LCMS). EAI is per definitie een strategische aangelegenheid gericht op het vinden van generieke oplossingen. Figuur 63 Voorbeeld van een service oriented architecture (SOA) gebaseerd op een process framework met vijf bestemmingen3.

Een belangrijk hulpmiddel om EAI te realiseren zijn web services. Kern van een volgens moderne technische architectuurprincipes opgezette informatie-infrastructuur is om de organisatie- en proceslogica te scheiden van de applicaties (Service Oriented Architecture, SOA). Teneinde dit te realiseren dienen de data access componenten en business- en proceslogica (het ‘wat’) gescheiden te worden van de applicaties die de functionaliteit bevatten en de gegevens bewerken (het ‘hoe’). Een centrale service backbone ook wel XML-bus genoemd (op basis van http en web services, zie 3.2) levert de functionaliteit om deze scheiding tussen ‘het hoe’ en ‘het wat’ mogelijk te maken. Om dit met een voorbeeld duidelijk te maken: in de huidige situatie zal het studentenadministratiesysteem zich via de directe koppelingen bewust moeten zijn van ‘het wat’ als het gaat om de aanvraag van studenteninformatie door bijvoorbeeld de ELO of het instellingsportal. Wijzigt één van de op de studentenadministratie aangesloten applicaties, dan moet in de traditionele situatie ook de studentenadministratie (en meestal zij niet alleen) worden aangepast. Binnen organisaties die ver gevorderd zijn met het aan elkaar koppelen van systemen zal een kerntoepassing als het studentenadministratiesysteem daarom met grote regelmaat moeten worden aangepast. Een interessante toetssteen is om de aanpassingen die in zeg de afgelopen twee jaar aan het studentenadministatiesysteem zijn gedaan eens op een rijtje te zetten en te bezien hoeveel van die aanpassingen voortvloeiden uit administratieve behoeften en hoeveel daarvan terug te voeren zijn op aanpassingen aan de omgeving. In een service georiënteerde architectuur zal het studentenadministratiesysteem zich er niet langer van bewust hoeven te zijn welke applicatie/ welk proces informatie opvraagt. Het studentenadministratiesysteem levert gewoon zijn dienst: studenteninformatie.

213

214


Enterprise Information Integration (EII): semantisch kader Ruimtelijke ordening en EAI scheppen kaders om van de ‘applicatiespaghetti’ een efficiënte, flexibele informatie-infrastructuur te maken met als resultaten: flexibiliteit en responssnelheid. De derde uitdaging is om tot informatie-integratie te komen met als gewenste uitkomsten: informatiehergebruik zonder de noodzaak van informatieduplicatie (store once, use many) en adaptatievermogen. Dit te realiseren voor de gestructureerde data is voor veel instellingen momenteel waarschijnlijk uitdaging genoeg. Achter deze horizon gloort echter al de volgende verlokking namelijk om het totale palet aan gegevensbronnen – gestructureerde data, e-mail, grafieken, web content, Officedocumenten et cetera – integraal te ontsluiten. Dus bijvoorbeeld gelijktijdig alle persoonsgegevens inclusief een foto beschikbaar kunnen krijgen van een student of onderzoeker èn de metadata van en links naar al zijn scripties respectievelijk wetenschappelijke publicaties; daar kan geen ‘smoelenboek’ tegenop. Of in één overzicht kunnen beschikken over de gestructureerde gegevens van een derde geldstroom onderzoeksproject voor een bepaald bedrijf of een bepaalde bedrijfstak, de financiële bijdrage die het bedrijf/de bedrijfstak levert aan opleidingen en de resultaten/producten van het betreffende onderzoek en onderwijs. Dit alles is het domein van Enterprise Information Integration (EII) waarin informatiestandaardisatie (zie 3.3) en standaards als Xquery, Common Warehouse Metamodel (CWM), OMG Meta-Object Facility (MOF) en XML Metadata Interchange Format (XMI) een belangrijke rol zullen spelen4. In het vervolg van dit artikel wordt – beperkt tot de gestructureerde data – uitgebreid stilgestaan bij het waarom, wat en hoe van de uitgangspunten voor de data-architectuur. Daar is een goede reden voor. Mensen hebben van nature veel meer affiniteit met applicaties en hardware omdat ze concreet of tastbaar zijn en je er ‘leuke dingen voor de mensheid’ mee kunt doen. Of omdat het gevoel bestaat dat je bij deze trend in de markt gewoon niet achter kunt blijven. De achterliggende data genieten over het algemeen veel minder belangstelling. Laat staan dat bij de aankoopbeslissing van een nieuw IT-systeem erbij stilgestaan wordt wat dit nieuwe systeem met alweer een datamodel (uit commerciële overwegingen bovendien vaak het geheim van de leverancier en zijn dure consultants) aan complexiteit aan de datahuishouding van de instelling toevoegt.

Waarom een data-architectuur?

Alle pogingen tot data cleansing en data warehousing ten spijt is in alle grote organisaties in de afgelopen jaren sprake geweest van een toenemende complexiteit en onbeheersbaarheid van het datalandschap. En dit zal ook in de toekomst zo zijn als applicatie-overwegingen boven data-overwegingen blijven gaan. Een goed Nederlands gezegde voor deze situatie is ‘dweilen met de kraan open’. Bovendien zijn data cleansing acties vaak geïsoleerde ad hoc werkzaamheden in

4

Uitvoerige informatie over deze standaards is te vinden op http://www.omg.org/

5

Vergelijk de titel van dit trendrapport!

Organisatie

plaats van dat zij onderdeel uitmaken van een breder, gestructureerd data-architectureel raamwerk. Richtlijnen voor aanschaf van nieuwe applicaties zijn ondergeschikt aan richtlijnen voor de data-architectuur.

stelling 1

Hoewel EAI, web services en SOA kunnen helpen om de complexiteit niet verder te laten oplopen, zijn ze ook geen tovermiddel. Voor het huidige sterk gefragmenteerde, inconsistente datalandschap met z’n vele lacunes en doublures bieden ze geen oplossing. Wat wel soulaas kan bieden is een adequate data-architectuur in combinatie met data governance en helder belegde verantwoordelijkheden voor de datakwaliteit als onderdelen van de totale ICT governance. En dat vraagt om besturen en een bestuurskader zoals bij wijze van voorbeeld in figuur 63 is voorgesteld. Het kerndoel van de data-architectuur is om de organisatie inzicht te verschaffen in welke data aanwezig zijn, wat hun waarde is voor de organisatie, waar ze zich bevinden, hoe ze gebruikt worden, hoe de datastromen lopen en wat de kwaliteit is van de data. Inventariseren, analyseren en documenteren van de bestaande (zij het gefragmenteerde) data-architectuur is een onmisbare stap om tot verbetering te komen en om vervolgens op basis van bestuurlijke prioriteitsstelling beginnend met het ‘laaghangende fruit’5 tot kostenreductie, transparantie en kwaliteitsverbetering te komen. Nadrukkelijk wordt hier gesteld dat het verbeteren van de datakwaliteit en -architectuur uitsluitend als een gezamenlijke activiteit van organisatie èn IT-afdeling opgepakt mag worden en nooit enkel en alleen het initiatief van de IT-afdeling kan en mag zijn. Weliswaar zullen in het laatste geval de naam, adres en woonplaats (NAW-)gegevens weer actueel zijn, van het realiseren van strategische, tactische en operationele doelen van de organisatie kan dan echter nauwelijks sprake zijn. Overstappen op een Service Oriented Architecture (SOA) kan in het gezondmakingprogramma van de datahuishouding een belangrijke rol spelen omdat de service georiënteerde architectuur er in belangrijke mate toe kan bijdragen dat complexe datastromen beheersbaar worden gemaakt en de noodzaak tot voortdurende aanpassing van koppelingen en applicaties voor data-uitwisseling wordt geminimaliseerd. En dan is er nog een ander, vaak vergeten aspect van de data-architectuur namelijk het verbeteren van de security. Een gefragmenteerd datalandschap maakt het moeilijk zo niet onmogelijk om onbevoegd toegang krijgen tot vertrouwelijke gegevens te voorkomen.

Uitgangspunten voor de data-architectuur

stelling 2

Een gefragmenteerd datalandschap maakt het onmogelijk om onbevoegd toegang krijgen tot vertrouwelijke gegevens te voorkomen. Modellen en architecturen zijn mooi, belangrijker is natuurlijk wat de implementatie van het model of de architectuur oplevert. Eerst de laaghangende vruchten plukken is daarbij een belangrijke overweging en dat betekent bestuurlijke beslissingen nemen. Bijvoorbeeld door de inspanningen te concentreren op het voor de instelling belangrijkste domein (vergelijk figuur 63) of proces. Samen dingen doen kan ook een belangrijke overweging zijn. Sanering, uitbesteding of bundeling van activiteiten

Tastbare resultaten boeken

215

216


Organisatie

Figuur 64 Een klassiek model voor de informatie-infrastructuur is het Zachmanmodel. Zestien jaar na publicatie in IBM Systems Journal is dit model nog steeds een inspiratiebron voor ICT-architecten.6

6

Bron: J. A. Zachman, A Framework for Information Systems Architecture, in: IBM Systems Journal, (26/3) 1987; J.F. Sowa and J.A. Zachman, Extending and Formalizing the Framework for Information Systems Architecture, in: IBM Systems Journal, (31/3) 1992.

217

218


is immers ook een belangrijke manier om tot reductie van de datacomplexiteit te komen. De recente samenwerking tussen RU Leiden en TU Delft op onder andere het gebied van inkoop is daarvan een voorbeeld. En waarom zouden niet meer ho-instellingen zich bij dit inkoopinitiatief aansluiten? Pennen, boeken, tijdschriften en tafels zijn tenslotte een me-too aangelegenheid. Onderstaand worden twee voorbeelden gegeven van hoe bestuurlijke keuzes en de data-architectuur met elkaar samenhangen.

Voorkomen beter dan genezen. Omdat voorkomen beter is dan genezen zal er een combinatie van maatregelen afgesproken moeten worden om te voorkomen dat ‘verleden opgebouwd blijft worden’. Gezien de zeer goede mogelijkheden voor validering van data al tijdens de gegevensinvoer zal XML een belangrijke bouwsteen bij dit alles zijn. En dat betekent op zijn beurt weer dat data-architectuur en applicatie-architectuur zeer nauw met elkaar verbonden zijn, immers validering van nieuwe data wordt gerealiseerd via de applicaties. En ditmaal spelen dan overwegingen vanuit de datahuishouding de hoofdrol!

Actueel en betrouwbaar klantbeeld. De studentenadministratie gaat in de kern over data: NAW-gegevens, bankrekeningnummer en andere ‘objectieve’ data, culturele achtergrond, studieresultaten en studiewensen. Medewerkers met directe klantcontacten – van call center medewerker tot en met onderwijsgevende – moeten altijd over een actueel studentbeeld kunnen beschikken en op de hoogte zijn van welke activiteiten er op het moment van klantcontact voor de student lopen. Maar ook om andere redenen moet er uit de data naar believen steeds een helder en betrouwbaar beeld van de student = klant en zijn leverings- en ondersteuningsverzoeken opgeroepen kunnen worden. Op het moment dat Aladdin uit de data niet Badroulbadour te voorschijn kan toveren maar geconfronteerd wordt met Abanazar is er sprake van een serieus probleem. Zeker self service, ook voor ho-instellingen een steeds belangrijker bedrijfsmodel, is dan tot mislukken gedoemd. En het imago van de instelling zal ernstig geschaad worden. Een goed inzicht in de studentgegevens is ook van belang voor de onderwijsplanning en de toewijzing van human resources. Nu studenten steeds gemakkelijker de overstap van de ene naar de andere instelling kunnen maken, zijn voorraadplanning en levertijden binnen het onderwijs van steeds groter belang voor het voortbestaan van een ho-instelling.

Groeimodel of doelmodel Ingrijpende vernieuwingen als EAI en EII hebben vanwege de paradigmaverandering alleen kans van slagen als de gebruikers – om wie het tenslotte begonnen is – de potentie en zinvolheid ervan kunnen aanvoelen. Een evocatieve, op principes van

7

Over storytelling is op internet veel informatie te vinden. Een bron is bijvoorbeeld http://www. creatingthe21stcentury.org/Intro4a-How-Larry&JSB.html waar John Seely Brown, onder andere Chief Scientist van Xerox Corporation en Director van Xerox PARC (Palo Alto Research Center), verslag doet van zijn ervaringen met storytellingtechnieken.

Organisatie

storytelling gebaseerde communicatie lijkt het meest kansrijk dit te bewerkstelligen.7 En dat al in het beginstadium van een project. Over het algemeen hebben ICT-projecten de neiging om zo snel mogelijk van de complexe, holistische werkelijkheid weg te vluchten. Reductionisme is in ICT onontkoombaar, maar dat van ‘het verhaal van de gebruiker’ na een paar maanden projectwerk over het algemeen niet veel meer terug te vinden is, voor zover dit zicht op de gebruiker hoe dan ook al bestond, moet zorgen baren. Gevolg: complexe user-interfaces, functionaliteit die niemand gebruikt en ook niet om gevraagd heeft en gemiste kansen. Dat moet anders kunnen. Doel: van het groeimodel van almaar meer applicaties te komen tot een doelmodel, ten behoeve van de gebruiker en van het realiseren van de strategische, tactische en operationele doelen van de ho-instelling.

219

Over de auteurs

Over de auteurs

Over de auteurs Prof.dr. J. van den Berg is vice-voorzitter van de Wetenschap-

Prof.dr.sc.techn. N. Petkov is lid van de Wetenschappelijk

pelijk Technische Raad en hoogleraar Informatiekunde aan

Technische Raad, hoogleraar Wetenschappelijke informatica

de Universiteit Utrecht. Zijn specialismen zijn alfa-informa-

en intelligente systemen aan de Rijksuniversiteit Groningen

tica en documentaire informatiesystemen.

en directeur van het Instituut voor Wiskunde en Informatica van de Rijksuniversiteit Groningen. Zijn specialismen zijn

Ir. J.R.W. Blom is lid van de Wetenschappelijk Technische

high performance computing, computational science en

Raad en voorzitter van de faculteit Natuur en Techniek van

beeldinformatica.

de Hogeschool van Utrecht. Zijn specialisme is ICT en Organisatie.

Dr. L.A. Plugge is secretaris van de Wetenschappelijk Technische Raad. Zijn specialisme is Intelligente systemen.

Dr. K.L.L.M. Dittrich is voorzitter van de Wetenschappelijk Technische Raad en vice-voorzitter van de Nederlands-

Prof.dr. P.R.J. Simons is adviseur van de Wetenschappelijk

Vlaamse Accreditatie Organisatie (NVAO i.o.). Zijn specia-

Technische Raad en hoogleraar Didactiek in digitale context

lisme is strategisch management in het hoger onderwijs.

aan de Universiteit Utrecht. Zijn specialisme is ICT en onderwijs.

Prof.dr.ir. E. Duval is lid van de Wetenschappelijk Technische Raad en hoofd van de onderzoeksgroep Hypermedia en

Dr. J. Steyaert is lector Sociale infrastructuur en technologie

Databases, departement Computerwetenschappen, van de

aan de Fontys Hogeschool Sociaal Werk in Eindhoven en

faculteit Toegepaste Wetenschappen Katholieke Univer-

research fellow aan de universiteit van Bath, Verenigd

siteit Leuven, België. Zijn specialismen zijn hypermedia

Koninkrijk. Zijn specialismen zijn technologietoepassingen

datamodellen, metadata en gedistribueerde hypermedia

in de sector Zorg & Welzijn, en technologie en de sociale

systemen en de toepassing van ICT in onderwijs en training.

kwaliteit van de samenleving.

Dr. J. de Haan is als wetenschappelijk medewerker

Prof.dr.ir. A.J. Udink ten Cate is lid van de Wetenschappelijk

verbonden aan het Sociaal en Cultureel Planbureau. Zijn

Technische Raad en hoogleraar-directeur van het directoraat

specialismen zijn cultuurparticipatie en de verspreiding en

Onderwijs van de Open Universiteit Nederland in Heerlen.

de gevolgen van moderne informatie- en communicatie-

Zijn specialismen zijn ICT-management en -organisatie in

technologie.

het hoger onderwijs.

Ir. C.C.M. Hendriks is adviseur van de Wetenschappelijk

Prof.dr. M. Valcke is lid van de Wetenschappelijk Technische

Technische Raad en werkzaam als beleidsadviseur ICT aan

Raad en hoogleraar Onderwijskunde aan de Universiteit

de Hogeschool Rotterdam. Zijn specialismen zijn de techni-

Gent, België. Zijn specialisme is ICT en onderwijs.

sche en organisatorische aspecten van het ontwerpen en beheren van eennetwerkinfrastructuur.

Drs. Y.M. van der Veen is lid van de Wetenschappelijk Technische Raad en learning architect afdeling Educational

Prof.dr.ir. I.G.M.M. Niemegeers is adviseur van de Weten-

Services van Fources (voorheen KPN Opleidingen). Als senior

schappelijk Technische Raad en hoogleraar Wireless

consultant is hij betrokken bij grote IT-vernieuwingsprojec-

Communications aan de Technische Universiteit Delft. Zijn

ten van KPN. Zijn specialismen zijn ICT en onderwijs, en

specialisme is Communicatiesystemen.

ICT-innovatieprojecten.

221

Colofon ‘De vruchten plukken’ is het vierde trendrapport van de Wetenschappelijk Technische Raad (WTR) van SURF. Het rapport bestaat uit twee delen: 1. Bestuurlijk document, 2. Onderzoek en visie. redactie dr. L.A. Plugge tekstadviezen drs. A.F. van de Wijngaart beeldredactie drs. Y.M. van der Veen vormgeving Dorel en anderen, Groningen druk Giethoorn ten Brink, Meppel

Exemplaren van de volledige uitgave zijn te bestellen door via www.surf.nl/publicaties een bestelformulier in te vullen. De kosten bedragen € 85 per exemplaar. Dit is inclusief verzendkosten.

De vruchten plukken Trends en Visie. Informatie- en communicatietechnologie voor het hoger onderwijs

Recommend Documents