Тезисы докладов - Российское Агентство развития
advertisement
Всероссийская молодежная конференция «Сеточные методы в решении краевых задач и приложения» ТЕЗИСЫ ДОКЛАДОВ МФТИ 25 сентября 2012 г. Докладчик: А.А. Айгистов, руководитель Российского Агентства развития информационного общества «РАРИО» ПРИВЕТСВЕННОЕ СЛОВО МАТЕРИАЛ К ВЫСТУПЛЕНИЮ «О ГОСУДАРСТВЕННОЙ ПОЛИТИКЕ В ОБЛАСТИ РАЗВИТИЯ ИНФОРМАЦИОННОГО ОБЩЕСТВА» За прошедшие четыре года – с 2008 по 2012 гг., в стране стартовал целый ряд инициатив, связанных с развитием информационных технологий и использованием ИТ для повышения качества жизни граждан. Однозначно можно утверждать, что такого внимания ИТ-проектам на государственном уровне не уделялось до сих пор никогда. Об этом говорит и то, что информационные технологии вошли в пятерку стратегических сфер модернизации российской экономики, и то, что Россия значительно укрепила свои позиции в рейтинге стран по уровню развития электронного правительства. ООН опубликовала свое исследование и рейтинг уровня развития электронного правительства в мире. Как следует из документа, в рейтинге страны ранжируются на основе взвешенного индекса оценок по трем основным составляющим: масштаб и качество онлайн-услуг, уровень развитости ИКТинфраструктуры и человеческий капитал. Показатель по каждой из этих трех составляющих, в свою очередь, складывается из оценки ряда параметров. Так, высчитывая показатель по онлайн-сервисам, исследователи оценивали главный государственный портал страны, главный портал госуслуг, а также сайты различных министерств. Во внимание принимался как контент, так и доступность различных сервисов. Уровень развития ИКТ-инфраструктуры оценивался с учетом таких показателей как число интернет-пользователей на 100 жителей, число постоянных абонентов проводного интернета, число единиц оборудования ШПД на 100 человек, а также число пользователей фиксированной телефонной связи и мобильной связи на 100 жителей. При оценке человеческого капитала в расчет принимались такие показатели как уровень грамотности населения и совокупный процент учащихся на различных ступенях получения образования. Лидером нового рейтинга второй раз подряд становится Южная Корея. За ней следуют Нидерланды, Великобритания и Дания, а замыкают пятерку лидеров США. Россия в рейтинге поднялась до 27 места, улучшив свои позиции на 32 пункта – в прошлом рейтинге она находилась на 59 месте. Стоит отметить, что нынешнее положение стало лучшим результатом России за все время существования рейтинга с 2003 г. По оценкам исследователей ООН, дела с электронным правительством в России обстоят лучше, чем в Ирландии, Италии, Греции, Литве и Польше. Вспомним конкретные инициативы и проекты, позволившие России выйти на более высокие позиции. 1. Интернетизация 1 В 2007 г. пользователями всемирной паутины стали все российские школы (правда, некоторым регионам оказалось не по карману платить за доступ). Затем продолжилось обеспечение компьютерами и интернетом библиотек и медучреждений, но эти проекты были менее успешны. Подключить к интернету чиновников оказалось не менее сложной задачей. В 2011 г., по данным Минкомсвязи, только 13% органов власти обладали доступом в интернет со скоростью от 2 Мбит/с. 2. Свободное ПО Внедрение свободного программного обеспечения в российских школах и органах госвласти можно назвать и успешным и самым неоднозначным. Известны как положительные примеры, так и те, которые вряд ли можно считать таковыми. Позитивным опытом, среди прочего, является разработка дистрибутива школьного ПО и программная инфраструктура портала госуслуг, реализованная на СПО. В то же время, нельзя назвать успешным продолжение «школьного проекта» - отказавшись от внедрения СПО в учебных заведениях, органы власти ограничилось рассылкой дисков и обучением учителей. Отдельно стоит упомянуть ситуацию с Национальной программной платформой, которая, как предполагается, станет основой для использования в органах государственной власти. Это – предмет для обсуждения на будущих встречах. 3. Запуск портала госуслуг Проект по оказанию населению электронных госуслуг (ОГИЦ) должен был заработать с 1 января 2008 г., но этого не произошло. Обещанного пришлось ждать два года, когда в конце 2009 г. новая команда Минкомсвязи запустила проект Gosuslugi.ru. Шаг за шагом портал наполнялся различными возможностями и привлекал к себе все больше внимания. По данным Минкомсвязи, на конец 2011 г. воспользоваться электронными госуслугами смогли 20% граждан страны. 3. Программа «Информационное общество» В 2010 г. истек срок действия программы «Электронная Россия». Появившаяся новая программа «Информационное общество» (будет действовать до 2020 г.) оказалась более масштабной. В отличие от предшественницы она не ограничивается планами информатизации госаппарата, а планирует проникновение ИТ в самые разные сферы жизнедеятельности россиян – вплоть до культуры и сельского хозяйства. Впервые в документе подобного рода государство обратило внимание не только на предложение, но и на граждан, для кого, собственно говоря, эта программа и реализуется. В госпрограмме прописаны мероприятия по повышению компьютерной грамотности населения, внедрению систем электронной демократии и открытого правительства и др. 4. СМЭВ Система межведомственного электронного взаимодействия (СМЭВ), построением которой занимаются российские власти на протяжении последних лет, должна позволить гражданам получать госуслуги в режиме одного окна. Уже летом 2012 г. чиновники в регионах лишатся права требовать у обратившегося гражданина документы, которые они могут запросить у своих коллег из других ведомств. Предполагается, что ввод в эксплуатацию этой системы значительно сократит число контактов между гражданином и чиновником, и, соответственно, серьезно ускорит процесс получения необходимых услуг. 5. УЭК Универсальная электронная карта (УЭК) – еще один амбициозный проект, который в 2012-2013 гг. должен охватить всю Россию. Предполагается, что УЭК сможет получить каждый житель страны. Она заменит собой некоторые документы, транспортные и банковские карты, а также будет служить ключом для доступа к порталу госуслуг. Повсеместное распространение УЭК должно было начаться в 2012 г., но затормозилось в связи с переносом срока запуска региональных сегментов СМЭВ. 2 Необходимо проведение мотивационных и просветительских мероприятий среди населения. 6. Вертикаль ИТ-власти и персонализация ответственности Трудно переоценить важность появления в федеральных министерствах и ведомствах, а также в региональных правительствах чиновников уровня заместителей руководителя, отвечающих за информатизацию. Главный региональный информатизатор – теперь должность политическая. Кстати, теперь каждый россиянин может узнать, кто виноват в том, что интересующие его государственные сервисы работают плохо или не работаю вообще. Аналогичные инструменты оценки и прямого влияния на ситуацию появились у руководства страны. Хочется отметить и то, что правительство России готовит постановление, которое определит для чиновников три уровня владения компьютерными технологиями — "базовый", "расширенный" и "специальный". В отличие от «базового» уровня, «расширенный» предполагает более глубокое владение предметом и понимание таких вопросов, как, например, IT-политика правительства. А «специальный» уровень ориентирован на сотрудников госведомств, занимающихся именно высокими технологиями. Необходимый уровень владения IT впишут в квалификационные требования для госслужащих. 7. Единый подрядчик «Электронного правительства» «Ростелеком» стал единым исполнителем работ по реализации в России «Электронного правительства». Оператор, обладающий самой масштабной в стране проводной сетью, теперь, помимо оказания телефонных услуг, строит дата-центры, занимается подключением регионов к СМЭВ, продает ПО для организации электронных госуслуг, разрабатывает облачные сервисы. Именно «Ростелеком» был назначен генподрядчиком проекта по организации видеонаблюдения за президентскими выборами. Преференции государства подконтрольному оператору не вызвали восторга на ИТ-рынке, но, как выяснилось позднее, выполнять проекты только лишь своими силами «Ростелеком» не смог. Частные ИТ-компании одновременно выступают и в роли подрядчиков и в роли конкурентов госоператора. 8. Сколково Инноград Сколково еще не построен, но уже начал приносить первые плоды. Недавно один из его резидентов – компания Parallels – сообщила о выпуске первого коммерческого продукта для провайдеров облачных сервисов, разработанного на средства, полученные от фонда «Сколково». А компания Abbyy, к примеру, обещает, что на средства Сколково доработает технологию Compreno, которая в перспективе может произвести революцию в системах анализа, перевода и поиска текстов на различных языках. К началу марта 2012 г. 131 ИТ-компания стала участником Сколково. О сотрудничестве со Солково заявили 25 международных корпораций. 12 из них, среди которых IBM, Nokia, Intel, Ericsson, приняли решение о создании корпоративных центров НИОКР. 9. Массовое обучение граждан компьютерной грамотности и электронная демократия Нельзя заниматься только технологическими процессами, так как это вызывает большие социальные риски, особенно на региональном уровне. И мы понимаем, что если государство не будет комплексно решать вопросы модернизации всех сфер жизни, в том числе социальной, мы продвинемся, но создадим себе большие проблемы с людьми. Вы конечно понимаете, что здесь я хотел бы обратить внимание на важность комплексного обучения компьютерной грамотности и интернет-коммуникациям граждан среднего и более старшего возраста. Под этим понимается и мотивация граждан к использованию ИКТ в повседневной жизни, и психологическая адаптация граждан к активной жизни в информационном обществе, и, непосредственно, обучение граждан пользованию ИКТ и интернет-коммуникациями (в т.ч. и порталом госуслуг). 3 На днях Минкомсвязи РФ направило во все регионы информацию о том, что разработано методическое обеспечение обучения граждан навыкам пользования ИКТ и интернет-коммуникациями. Разработаны мотивационные материалы, в том числе и видеоролики телевизионного качества, направленные на мотивацию граждан, путеводитель по сайту госуслуг и брошюра, в которой простым языком излагаются преимущества использования ИКТ в повседневной жизни. Данная система методик включает в себя конкретную инструкцию для вице-губернаторов, курирующих отрасль информатизации, по организации массового обучения населения навыкам пользования ИКТ и интернет-коммуникациями с уже имеющейся инфраструктурой. Описанные в материалах методики включают в себя механизмы оптимизации бюджетных средств за счет активного привлечения к обучению волонтеров и некоммерческих организаций. Минкомсвязью разработан Единый портал электронной демократии, позволяющий всем гражданам выступить в качестве экспертов различных законопроектов, направить открытое публичное обращение в различные организации (в т.ч. и органы гос. власти). Мы столько говорим об инновациях и модернизации, но забываем, что компьютерное неграмотные люди не могут быть модернизаторами. А для того, чтобы жизнь в стране в действительности изменилась, модернизатором должен выступить весь народ, а не только политический класс, президент, некая элита, которая как-то хочет меняться. Если люди сами не почувствуют тягу к новой жизни на новом витке истории, тягу к тому, чтобы измениться и поменять окружающие условия, поменять экономику, поменять социальную среду, внести необходимые коррективы в политическую систему, то ничего не получится. Компьютерная грамотность в этом случае – особое окно в модернизацию. И задача руководителей, отвечающих за информатизацию, особенно в регионах, состоит в том, чтобы предоставить каждому гражданину возможность обучиться пользованию средствами ИКТ. Мы с вами понимаем, что модернизацией могут заниматься только люди, которые чувствуют себя свободными. Если человек боится компьютера, если он испуган, если он боится государства, боится правоохранительных органов, боится конкурентов, боится самой жизни, то, конечно же, он не может заниматься модернизацией. Поэтому, обучая компьютерной грамотности и интернет-коммуникациям, развивая институты электронной демократии, мы должны думать о том, что, раскрепощая людей, мы даем им дополнительные стимулы к модернизации. Докладчик: В.Е. Кривцов, декан Факультета инноваций и высоких технологий Московского физико-технического института ОБЩИЕ ВОПРОСЫ ТЕОРИИ СЕТОЧНЫХ МЕТОДОВ ДЛЯ КРАЕВЫХ ЗАДАЧ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ МАТЕРИАЛ К ВЫСТУПЛЕНИЮ «ИННОВАЦИОННЫЙ ПОДХОД » Цель, преследовавшаяся при создании ФИВТ, — организация подготовки современных специалистов в области разработки и внедрения наукоемких технологий и разработки инновационной системы механизмов вывода наукоемких новшеств на рынок — в целом достигнута. Факультет создан, обучением охвачены студенты всех курсов. Всего на 1-6 курсах обучаются 399 студентов (277 — в бакалавриате и 122 — в магистратуре), еще 20 человек учатся в аспирантуре. Базовую подготовку осуществляют 10 кафедр, примерно поровну распределившиеся между тремя направлениями — управление, экономика инноваций, информационные технологии. Сложилась активная студенческая организация. Предметом систематического изучения на факультете является весь инновационный цикл создания наукоемкой продукции и технологий, системы его поддержки и механизмы управления. 4 На это прямо или косвенно нацелены все общепрофессиональные и специальные дисциплины, а также исследовательская и внедренческая учебная работа. На факультете предпринята беспрецедентная попытка совместить в едином учебном процессе естественные и экономические науки. В учебном комплексе ФИВТ в единое целое сплетаются физика, математика, технологии, экономика, управление, финансы, право, психология. Аналогов такой подготовки в России сегодня нет. Главная задача на ближайшие 5 лет — завершить формирование факультета, выведя его на уровень высших мировых стандартов подготовки специалистов для наукоемкой инновационной деятельности. На факультете должно осуществляться обучение разных специалистов: авторов и разработчиков высоких технологий, инвесторов, управленцев, технологических предпринимателей и т.д. Выпускники факультета должны уверенно занять и начать обустраивать пустующую в настоящий момент в России нишу – инновационной деятельности в области высоких технологий на самых ранних ее стадиях — preseed, seed, start-up. Это именно та инновационная зона, за которой в мировой практике закрепилось название «долина смерти». Ранние стадии инноваций — естественная для Физтеха ниша. Все занятые здесь специалисты, независимо от того, являются они разработчиками или, скажем, управленцами, должны глубоко разбираться в технологической сущности осуществляемых инноваций — без этого не приходится надеяться на успешную кооперацию этих специалистов при создании высоких технологий и их «нацеливании» на рынок. Главная задача предполагает два тесно связанных совершенствование собственно учебного процесса и создание инновационного потенциала МФТИ. направления деятельности: инфраструктуры реализации I. Задачи совершенствования учебного процесса ФИВТ: Найти правильный баланс между естественно-научным и экономическим компонентами учебного плана ФИВТ, не снизив при этом планку традиционной физтеховской фундаментальности. Обеспечить безусловное выполнение принципа: бакалавр хорошо представляет все поле инновационной деятельности, способен самостоятельно генерировать инновационные предложения. Добавить магистерские специализации подготовки, связанные с венчурными инвестициями в наукоемкие инновации и маркетингом высоких технологий. Продолжить формирование на факультете группы базовых кафедр, осуществляющих подготовку в области современных информационных технологий. Совершенствовать программы читаемых на факультете курсов, повышая их профессиональный уровень. Особое внимание уделить развитию новых форм обучения: инновационных команд, использованию дистанционных методов обучения. тренингов, подготовки Создать на факультете инновационный практикум. Подготовить общеинститутский курс по наукоемким инновациям. II. Задачи создания инновационной инфраструктуры: Создать лабораторию инноватики, превратив ее в регулярный источник инновационных предложений. 5 Создать учебный инкубатор высоких технологий (УИВТ), работающий в тесной кооперации со всеми факультетами Физтеха. Основная идея инкубатора: на входе — инновационное предложение, внутри — работы по инженерному и деловому развитию идеи, на выходе — подготовленная стартап компания. Учебный инкубатор должен поставить «на поток» создание стартап компаний. Обеспечить тесное взаимодействие учебных структур ФИВТ (лаборатория инноватики, УИВТ) с базовыми организациями других факультетов, используя и организуя в инновационных целях их исследовательские, производственные, человеческие и другие ресурсы. Создать на основе базовых организаций ФИВТ инфраструктуру консультационной поддержки инновационных проектов, находящихся в УИВТ. Развивать партнерские отношения с инновационными инвесторами: венчурными фондами, бизнес-ангелами и их ассоциациями, другими инновационными структурами. Проводить ежегодные конкурсы студенческих инновационных проектов МФТИ. Докладчик: В.А. Гаранжа, доктор физико-математических наук., зав.сектором параллельных вычислений ВЦ РАН РАСПУТЫВАНИЕ И ОПТИМИЗАЦИЯ ТРЕХМЕРНЫХ СЕТОК Призматические расчетные сетки играют важную роль в повышении точности расчетов обтекания тел сложной формы вязкими течениями. Интуитивное представление при построении призматических сеток заключается в том, что они считаются тонкими, когда высота призм у тела существенно меньше диаметра основания. Однако при автоматическом построении слоя надо исходить из того, что на границе расчетной области могут присутствовать детали, скажем, выступы сложной формы, прорези, сложные трехмерные каналы, размер которых сравним с толщиной параболического слоя или меньше его. Таким образом, автоматическое построение подразумевает безотказное и предсказуемое поведение алгоритма в том случае, когда толщина слоя сравнима с диаметром сечения расчетной области. При этом длина поперечных ребер призматической сетки локально может оказаться существенно больше характерного линейного размера ячеек начальной расчетной сетки на поверхности. Для построения призматического слоя используется механическая аналогия. Предполагается, что около тела построен весьма тонкий слой упругого материала, который сильно сжат в направлении по нормали к границе тела. Внешнюю границу упругого материала можно отпустить. При этом он приходит в некоторое новое положение равновесия с потенциально большей толщиной. При численной реализации предполагается, что начальный слой содержит лишь одну ячейку в поперечном сечении. Для разрешения ситуаций потенциального наложения фрагментов слоя на себя используется специальный алгоритм, который можно рассматривать как приближенный алгоритм построения медиальных поверхностей (скелета области). После удаления самоналожений используется специальный вариационный алгоритм доразбиения и ортогонализации призматического слоя, который гарантирует отсутствие самопересечений и невырожденность призм в конечной сетке. В окрестности вершин поверхностной сетки, окрестность которых ни в какой системе координат нельзя представить липшицевой функцией, используется специальный алгоритм построения слоя. Этот же вариационный метод используется для построения гексаэдральных сеток. При этом возникает проблема вариационного построения поверхностных сеток на неявных поверхностях, а также задача одновременной оптимизации объемных и поверхностных сеток. Для решения этой задачи используется итерационный метод, который можно отнести к классу методов проекции градиента. Критическим этапом в задаче построения структурированных гексаэдральных сеток является этап 6 распутывания для построения допустимой начальной сетки. Предложена достаточно эффективная техника распутывания, позволяющая строить допустимые сетки с сотнями тысяч вершин. При этом также решается весьма непростая задача распутывания поверхностной сетки на изоповерхности. На следующем этапе, для построения сверхбольших сеток, можно использовать сравнительно простые локальные схемы доразбиения и оптимизации, не ухудшая качество сетки. Докладчик: А.С. Холодов, член-корр. РАН, и.о. директора ИАП РАН, заслуженный работник высшей школы РФ, профессор, д.ф-м.н., зав. кафедрой вычислительной математики МФТИ ВЫСОКОТОЧНЫЕ МОНОТОННЫЕ СХЕМЫ ДЛЯ РЕШЕНИЯ НЕЛИНЕЙНЫХ СИСТЕМ УРАВНЕНИЙ ГИПЕРБОЛИЧЕСКОГО ТИПА В лекции, на основе анализа разностных схем в пространствах неопределенных коэффициентов и сеточных функций для уравнений гиперболического типа рассматриваются разностные схемы, обладающие свойствами монотонности по Фридрихсу, С.К.Годунову, Хартену (TWD-схемы) и Ван Лиру. Рассматриваются способы обобщения ранее сформулированных для явных двухслойных разностных схем и широко распространенные при численном решении уравнений гиперболического типа критерии монотонности С.К.Годунова, TVD - А.Хартена, характеристический (Ван Лира) на случай многослойных, в том числе неявных сеточных шаблонов. На основе анализа разностных схем в пространстве сеточных функций и характеристического критерия монотонности излагается универсальный алгоритм построения нелинейных, монотонных при произвольном виде искомого решения схем высокого порядка аппроксимации: ряд новых монотонных разностных схем 4-3 порядка аппроксимации на трехслойном компактном сеточном шаблоне и на нерасширяющихся (трехточечных) сеточных шаблонах для продолженной системы, что позволяет обеспечить монотонность разностных схем как для искомой функции, так и для ее производных . Рассматриваются некоторые вопросы обобщения предлагаемых монотонных схем на случай многомерных гиперболических систем уравнений. Приводятся результаты тестирования предложенных разностных схем и решения ряда прикладных задач в области вычислительной экологии, медицины, ионосферно-магнитосферной плазмы, сетевых вычислительных моделей. Докладчик: И.Б. Петров, член-корр. РАН, профессор, д.ф-м.н., зав. кафедрой информатики МФТИ КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ГЕОФИЗИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ Компьютерное моделирование в механике сложных гетерогенных сред в настоящее время имеет важное прикладное значение во многих областях, в том числе: в сейсморазведке, сейсмологии, медицине, исследованиях композитных материалов. Сегодня сейсморазведка является одним из наиболее распространенных способов исследования пород перед глубоким бурением. Численные эксперименты дают возможность значительно уточнить результаты интерпретации данных сейсморазведки и оптимизировать процесс добычи нефти. Это одна из причин возникновения потребности в модернизации методов моделирования распространения волн в геологических средах с большим количеством неоднородностей: полостей, трещин, расположенных без строгих закономерностей и имеющих различную форму. Актуальными являются и задачи моделирования землетрясений. Полученная возникающая при этом волновая картина, как в толще земли, так и на ее поверхности и в расположенных на ней объектах, 7 позволяет определить области возможных разрушений жилищных и промышленных сооружений в целях повышения сейсмостойкости зданий. Таким образом, огромную практическую значимость имеет корректное описание волновых процессов, происходящих в земной коре с учетом многочисленных неоднородных включений (трещины, слоистость, карстовые образования и др.). Численное моделирование волновых процессов в композитных материалах возможно при представлении данного материала как гетерогенной среды со множественными контактными границами и позволяет выявлять области разрушения в результате действия различных типов нагрузок. Докладчик: Е.З. Зиндер, президент Фонда ФОСТАС ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЙ ЭКСПЕРИМЕНТ МАТЕРИАЛ К ВЫСТУПЛЕНИЮ «АРХИТЕКТУРА ПРЕДПРИЯТИЯ» «Архитектура предприятия» (АП) или Enterprise Architecture как самостоятельная дисциплина более 20 лет развивается с целью комплексного рассмотрения ИТ и их применения в интересах предприятий. Развитие этой дисциплины изначально стимулировалось тем, что слишком большое число ИТ-систем, разрабатываемых в стиле создания «научно-технической продукции», приносило предприятиям неоправданные затраты, а не пользу. Это было и остается следствием того, что ИТсистемы часто рассматриваются как технические «построения» вне связи с реальными потребностями предприятий и людей на них, а предприятия не рассматриваются как целостный организм. Например, из них выделялась только некая часть, которую выбрали для автоматизации. До сих пор роль АП многими специалистами в сфере ИТ обосновывается острой необходимостью уменьшать провалы в применении ИТ, хотя понимание и применение АП существенно расширились. В докладе кратко даются определения АП и ее компонентов, поясняются типы предприятий и проектов, для которых АП особенно важна, показываются достижения и направления развития АП сегодня. Однако в целом доклад предназначен для иного: в нем показано, как сегодняшнее развитие ИТ и способов их применения на предприятиях вместе с рядом "смежных" новаций и событий само кардинально меняет архитектуру конкретных предприятий и их систем. Анализируются перспективы интеграции новаций, порождающей мощные синергетические эффекты, влияющие на сам характер труда людей, причем далеко не всегда позитивно. Это, в свою очередь, будет стимулировать продолжение изменений ИТ. Знание этих изменений и взаимовлияний необходимо для понимания наступающих рисков и их предупреждения. При этом учитывается, что ИТ, коммуникации, управление, производство, экология, поведенческая и профессиональная культура тесно связаны взаимовлияниями. Анализируются предыдущие периоды изменения АП с середины 80-х годов. Показываются проявления нового периода изменений, который даст кардинальные изменения предприятий через 35-7 лет. Формулируются признаки того, какие архитектуры и системы предлагаются предприятиям в стиле позапрошлого периода, а какие архитектуры будут ориентированы на новые возможности. При этом рассматриваются как новые возможности применения ИТ и новые архитектурные облики предприятий, так и риски, которые они несут. Обсуждаются некоторые возможности управления этими рисками. Помимо прямого применения этих положений в процессах инжиниринга предприятий и ИС, излагаемый прогноз применения ИТ и развития АП показывает, какими методами должен владеть профессионал в сфере создания ИТ-систем через 3 года и далее для автоматизации (информатизации) предприятий, для развития предприятий на основе новых технологий, новых форм и методов труда. В числе направлений и форм развития ИТ и смежных технологий рассматриваются промышленная робототехника, традиционные базовые компоненты компьютеров (процессоры, память) и их параметры, "большие" хранилища данных и связанные с ними методы поиска и аналитической 8 обработки данных, феномены консьюмеризации ИТ и мобильности работников, новые возможности интерфейсов пользователя, включая бесконтактные, социализация и геймеризация рабочих процессов, 3D-принтеры и некоторые другие направления, феномены и эффекты. Показывается как качественное возрастание информационной вооруженности работника и способов ее использования сочетается с развитием массовой культуры применения ИТ и выходом на рынок труда поколения Z. Анализируется сочетание новых возможностей ИТ и новых способов их использования с потребностями деятельности предприятий, т.е. с деловыми стимулами. Рассматриваются возникающие особенности формирования АП, распространяющиеся на внутреннюю и внешнюю среду предприятия, начиная с развития уже известных архитектур Extended Enterprise и Enterprise 2.0, но с гибким и постоянным переопределением внутренних и внешних связей. Вычленяются новые формы выполнения рабочих процессов, позволяющие увеличить производительность труда и повысить эффективность управленческих процессов. Отмечается падение потребностей не только в ручном труде, но и в выполнении человеком учетных операций, изменение роли систем класса ERP на предприятиях. Анализ АП при этом выполняется, начиная с области бизнес-архитектуры. Рассматриваются возникающие при описываемом развитии АП риски и ограничения ("лишние люди", стрессы, меры тотального контроля, ограничения каналов связи и безопасности, и др., включая специфические социальные риски). Докладчик: Я.А. Холодов, старший преподаватель кафедры вычислительной математики МФТИ МОДЕЛИРОВАНИЕ ВЕРОЯТНОСТНЫХ ПРОЦЕССОВ МАТЕРИАЛ К ВЫСТУПЛЕНИЮ Моделирование – это методология научной и практической деятельности людей, основанная на построении, исследовании и использовании моделей. Моделирование решает задачи изучения и исследования объектов и систем, предсказания их функционирования и поведения. При управлении модели позволяют оценивать ненаблюдаемые переменные процесса функционирования системы, прогнозировать состояние процесса при имеющихся или выбираемых управлениях и синтезировать алгоритмы и стратегии управления. При проектировании и эксплуатации систем возникают многочисленные задачи, требующие оценки количественных и качественных закономерностей процессов их функционирования, проведения структурного, алгоритмического и параметрического синтеза. Решение этих проблем невозможно без использования математического моделирования, что обусловлено особенностями больших систем, такими как сложность структур, стохастичность связей между элементами и внешней средой, неоднозначность алгоритмов поведения, большое количество параметров и переменных, неполнота и недетерминированность исходной информации. Математическое моделирование позволяет существенно уменьшить время проектирования, во многих случаях позволяет найти оптимальное решение, исключить метод натурных проб и ошибок, перейти к параллельному процессу проектирования. Математическая модель представляет собой формализованное описание системы на некотором абстрактном языке, например, в виде совокупности математических соотношений или алгоритма. Именно математические модели рассматриваются как основной инструмент оценки эффективности альтернативных решений. С развитием вычислительной техники наиболее эффективным и универсальным методом исследования систем стало компьютерное (машинное) моделирование, сущность которого состоит в 9 проведении на ЭВМ экспериментов с моделью, представляющей собой программный комплекс, описывающий формально и алгоритмически поведение элементов системы в процессе её функционирования, т.е. их взаимодействие друг с другом и внешней средой. Важными понятиями моделирования систем являются понятия “система”, “внешняя среда”, “модель” и “моделирование” [8]. Система – это целенаправленное множество взаимосвязанных элементов любой природы. Таким образом, любой объект можно рассматривать как систему. Внешняя среда – это множество существующих вне системы элементов любой природы, оказывающих влияние на систему или находящихся под её влиянием. Функционирование системы – проявление функций системы во времени, означает переход системы из одного состояния в другое, т.е. движение в пространстве состояний. Состояние системы – минимально-необходимый набор переменных величин, способных однозначно определять положение системы в любой момент времени. Модель – изображение системы на основе принятых гипотез и аналогий. Другими словами, модель (лат. modulus – мера) – это объект-заместитель объекта-оригинала, обеспечивающий изучение некоторых свойств оригинала. Гипотезы – предсказания, основанные на небольшом количестве опытных данных, наблюдений, догадок. Аналогии – суждения о каком-либо частичном сходстве двух объектов. Гипотезы и аналогии, отражающие реальный, объективно существующий мир, должны обладать наглядностью или сводиться к удобным для исследования логическим схемам. Процесс создания модели – это диалектический процесс, заключающийся в раскрытии неопределенностей системы и постоянном усложнении модели с ростом знаний об исследуемом объекте. Схематично процесс создания модели представлен на рис. 1.1, где модель, являющаяся изображением системы, представлена бесконечно большой ёмкостью, заполняемой информацией об изучаемом объекте. При этом одной системе может соответствовать несколько моделей. В качестве модели может выступать словесное описание объекта, рисунок, музыкальное произведение и т.д. Перечисленные модели обладают тем недостатком, что они неоднозначно интерпретируются. Поэтому в технике для однозначного понимания при создании моделей используется язык математики. Математическая модель представляет собой совокупность математических объектов и отношений, которые отображают объекты и отношения, существующие в некоторой области реального мира (предметной области). Докладчик: И.И. Комарова, ведущий научный сотрудник Совета по изучению производительных сил при Министерстве экономического развития РФ и Российской академии наук ПРИНЦИПЫ СОЗДАНИЯ ОБУЧАЮЩИХ СИСТЕМ МАТЕРИАЛ К ВЫСТУПЛЕНИЮ «АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ ОБУЧАЮЩИЕ СИСТЕМЫ» Автоматизированные обучающие системы, построенные на основе мультимедиа-технологий, являются сегодня одним из наиболее эффективных средств обучения. Именно здесь в полной мере 10 реализуется древний, но по-прежнему верный принцип методики преподавания: лучше один раз увидеть, чем сто раз услышать. Принципы построения автоматизированной обучающей системы профессиональной подготовки Автоматизированные обучающие системы, построенные на основе мультимедиа-технологий, являются сегодня одним из наиболее эффективных средств обучения. Именно здесь в полной мере реализуется древний, но по-прежнему верный принцип методики преподавания: лучше один раз увидеть, чем сто раз услышать. Комбинированное использование компьютерной графики, анимации, живого видеоизображения, звука, других медийных компонентов – все это дает совершенно уникальную возможность сделать изучаемый материал максимально наглядным, а потому понятным и запоминающимся. Это особенно актуально в тех случаях, когда обучаемый должен усвоить большое количество эмоционально-нейтральной информации – например, производственных инструкций, технологических карт, нормативных документов. При разработке АОС необходимо решать целый комплекс различных проблем, включающих учебно-методические, психологические, организационные, технические, экономические аспекты, тесно связанные между собой. Рассмотрим подробнее поставленные вопросы в порядке очередности. Учебно-методические вопросы: 1. Постановка целей, достигаемых в процессе обучения. 2. Выбор различных способов управления учебной деятельностью. 3. Моделирование учебных ситуаций. 4. Тщательный отбор, структурирование практического материала, формулировка вопросов и тестовых заданий и др. 5. Учет ранее усвоенных знаний, умений и навыков. 6. Выбор или разработка аппарата оценки полученных знаний и уровня подготовленности обучаемых. Психологические вопросы: 1. Учет возможного негативного отношения к применению компьютерных средств как со стороны обучаемого, так и со стороны преподавателя. 2. Диагностика индивидуальных особенностей обучаемого для обеспечения индивидуализации обучения. 3. Разработка основных и вспомогательных диалогов "человек-компьютер", необходимых для активизации познавательной деятельности обучаемых, обеспечении обратной связи, адекватной помощи в случаях возникновения затруднений и т.д. 4. Обеспечение мотивации в обучении, интереса к познанию. 5. Анализ эстетического восприятия внешнего вида, формы предоставления информации и др. в обучающей программе. 11 Организационные вопросы: 1. Обеспечение взаимодействия в коллективе авторов АОС, в который обязательно должны входить профессиональный дидакт, специалист-предметник, программист, кроме того, желательно наличие психолога, художника-дизайнера, а также других специалистов. 2. Оценка эффективности обучающей программы. 3. Проведение тестирования с целью устранения ошибок или улучшения качества разрабатываемой АОС. Технические вопросы: 1. Выбор и обоснование программно-аппаратных средств для реализации поставленных целей. 2. Разработка ядра системы (компьютерной программы или комплекса программ). 3. Наполнение АОС конкретным информационным материалом (ввод в компьютер текстовой, графической, аудио-и видеоинформации). Установление логических связей между различными частями (кадрами) АОС. 4. Разработка системы электронной помощи и печатной документации. 5. Создание для преподавателей, обучаемых и администратора инструкций и рекомендаций по использованию и настройке АОС. 6. Возможность модификации системы в связи с изменением внешних факторов, например, развитием науки, изменением учебной программы. Возможность адаптации к различным аппаратным ресурсам компьютеров и личным вкусам обучающих и обучаемых. Экономические вопросы: 1. Сравнение экономических, технических, дидактических и других показателей разрабатываемой АОС с другими обучающими программами и АОС для оценки целесообразности ее использования. 2. Анализ минимальных и рекомендуемых аппаратных ресурсов компьютера или компьютерных систем. 3. Оценка дополнительных затрат, связанных с внедрением и дальнейшим использованием разрабатываемой АОС. В числе других вопросов: учет эргономических аспектов взаимодействия программы с пользователем (обучаемым и /или обучающим). В основе разработки АОС заложены следующие принципы: модульности, вариативности, проблемности и паритетности, стереоскопичности, открытости. 12 Докладчик: С.У. Уваисов, профессор Московского института электроники и математики, лауреат премии Правительства РФ МЕТОДЫ ПОСТРОЕНИЯ АВТОМОДЕЛЬНЫХ РЕШЕНИЙ МАТЕРИАЛ К ВЫСТУПЛЕНИЮ «ИТ В ОБУЧЕНИИ МАТЕМАТИЧЕСКОМУ МОДЕЛИРОВАНИЮ» Несмотря на развитие средств математического моделирования технических объектов его сложность остаётся весьма высокой и провести его качественно может только хорошо подготовленный специалист. Поэтому задача подготовки кадров для таких работ является актуальной. Однако, в условиях производства, по объективным причинам, бывает сложно организовать учебный процесс. В связи с этим важное значение приобретают информационные технологии, позволяющие проводить это обучение с минимальным вмешательством преподавателя. Такая программно-методическая система создана в Московском государственном институте электроники и математики. Система состоит из программ математического моделирования и тестирования обучающихся. Так же в её состав входят учебные материалы в виде гипертекста и методики обучения. Обучение состоит из модулей, каждый из которых делится на информационный и контрольный кадры. В информационном кадре дается изложение учебного материала, раскрывающего тему. В нем усваиваются как теоретические сведения, так и практические навыки, получаемые путем выполнения практических заданий и лабораторных работ. Информационный кадр призван развивать в обучаемых творческий подход к изучаемому материалу, формулировать у них общий метод мыслительной деятельности. Контрольный кадр предназначен для контроля степени усвоения материала обучаемыми, закрепления полученных в информационном кадре знаний путем направления усилий обучаемых на выработку верной системы действий в рамках решения, как конкретных задач, так и задач, решение которых основано на общих принципах. Поэтому в контрольном кадре выявляется метод, которым был получен ответ. Вопросы и задания контрольного кадра формулируются таким образом, чтобы в случае неверного ответа можно было с достаточной степенью достоверности определить пробелы в системе знаний обучающегося. Ответы обучающегося классифицируются как: правильные ответы, полученные верными методами; правильные ответы, полученные неверными методами; правдоподобные ответы, обусловленные пробелами в системе знаний; неверные ответы, свидетельствующие о полной неподготовленности обучающегося решить данную задачу вообще. Отдельные модули объединяются в группы, причем очерёдность следования модулей строго заданная. Это условие определено тем, что знания являются связанными между собой и их развитие возможно только в случае, если новые более сложные опираются на усвоенные ранее. Управление познавательной деятельностью обучающегося внутри группы осуществляется с помощью рубежного контроля, подобного отдельному контрольному кадру, но действующему на более высоком системном уровне. В соответствии с системным подходом модули, содержащиеся в разных группах, имеют значительно меньше связей между собой, чем модули одной группы. Поэтому разбиение всего множества знаний на отдельные информационные кадры, модули и группы позволяет упростить его 13 описание, облегчить обучающимся его осознание как взаимосвязанной единой системы, легче понять его структуру. В современном подходе к обучению главная цель – изменение состояния знаний ученика. Поэтому важно, чтобы на всех этапах обучения цели обучения были конкретизированы. Для этого используется таксономия целей обучения Блума, систематизирующая цели обучения на основе последовательности уровней усвоения учебного материала. 14