ПУД_Обратные и некорректные задачи_2015_2016x

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
"Национальный исследовательский университет
"Высшая школа экономики"
Московский институт электроники и математики
Департамент электронной инженерии
Программа дисциплины «Обратные и некорректные задачи и методы их
решения»
для направления 11.03.02 «Инфокоммуникационные технологии и системы связи»
подготовки бакалавров
Автор программы:
Увайсов С.У., д.т.н, профессор, s.uvaysov@hse.ru
Одобрена на заседании департамента электронной инженерии
«___»____________ 2015 г.
Руководитель департамента Б.Г. Львов ___________________
Рекомендована Академическим советом образовательной программы
«___»____________ 2015 г., № протокола_________________
Утверждена «___»____________ 2015 г.
Академический руководитель образовательной программы
И.В. Назаров ______________
Москва, 2015
Настоящая программа не может быть использована другими подразделениями
университета и другими вузами без разрешения кафедры-разработчика программы.
Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики»
Программа дисциплины «Обратные и некорректные задачи и методы их решения»
для направления 11.03.02 «Инфокоммуникационные технологии и системы связи»
подготовки бакалавров
1
Область применения и нормативные ссылки
Настоящая программа учебной дисциплины устанавливает минимальные требования
к знаниям и умениям студента и определяет содержание и виды учебных занятий и
отчетности.
Программа предназначена для преподавателей, ведущих данную дисциплину,
учебных ассистентов и студентов направления подготовки бакалавра по направлению
11.03.02. «Инфокоммуникационные технологии и системы связи».
Программа разработана в соответствии с:

Федеральным государственным образовательным стандартом по направлению
подготовки бакалавра 11.03.02 «Инфокоммуникационные технологии и системы
связи»;

Образовательной
программой
подготовки
бакалавра
11.03.02
«Инфокоммуникационные технологии и системы связи»;

Рабочим учебным планом университета по направлению подготовки бакалавра
11.03.02 «Инфокоммуникационные технологии и системы связи», утвержденным в
2014 г.
2
Цели освоения дисциплины
Целями освоения дисциплины «Обратные и некорректные задачи и методы их
решения» являются:
Формирование базовых знаний по методам решения некорректных задач и углубление
знаний в области математического программирования, решения многопараметрических
оптимизационных задач с ограничениями применительно к особенностям радиоэлектронных
и телекоммуникационных устройств, а также развитие способностей анализа обратных задач
на корректность.
3
Компетенции
дисциплины
обучающегося,
формируемые
В результате освоения дисциплины студент должен:
в
результате
освоения
Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики»
Программа дисциплины «Обратные и некорректные задачи и методы их решения»
для направления 11.03.02 «Инфокоммуникационные технологии и системы связи»
подготовки бакалавров

знать основные термины и определения теории решения некорректных задач,
признаки корректности обратных задач по Адамару, основные методы решения
обратных задач, принцип регуляризации Тихонова А.Н., значения и роль
регуляризирующего и стабилизирующего операторов, зависимость коэффициента
регуляризации от погрешности измерения;

уметь анализировать обратные задачи на корректность по трем признакам, определять
виды операторов целевой функции при использовании метода регуляризации,
обоснованно выбирать методы учета ограничений в целевой функции;

владеть навыками решения некорректных задач из практики проектирования и
диагностирования радиоэлектронных и телекоммуникационных устройств.
В результате освоения дисциплины студент осваивает следующие компетенции:
Компетенция
Код по
ФГОС/
НИУ
Общепрофессиональная
ОПК-4
ОПК-6
Профессиональая
ПК-14
ПК-15
Дескрипторы – основные
признаки освоения
(показатели достижения
результата)
Способностью иметь навыки
самостоятельной работы на
компьютере
и
в
компьютерных
сетях;
осуществлять компьютерное
моделирование
устройств,
систем
и
процессов
с
использованием
универсальных
пакетов
прикладных
компьютерных
программ;
Способностью проводить
инструментальные измерения,
используемые в области
инфокоммуникационных
технологий и систем связи;
Способностью
применять
современные теоретические и
экспериментальные
методы
исследования
с
целью
создания
новых
перспективных
средств
электросвязи и информатики;
Способностью
Формы и методы
обучения,
способствующие
формированию и
развитию компетенции
Лекционные и
практические занятия,
домашние задания
Лекционные и практические
занятия
Лекционные и
практические занятия
Лекционные и
Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики»
Программа дисциплины «Обратные и некорректные задачи и методы их решения»
для направления 11.03.02 «Инфокоммуникационные технологии и системы связи»
подготовки бакалавров
организовывать и проводить практические занятия
экспериментальные
испытания с целью оценки
соответствия
требованиям
технических
регламентов,
международных
и
национальных стандартов и
иных
нормативных
документов;
Профессиональноприкладная
4
ППК-3
Умением организовывать и Лекционные и
осуществлять
проверку практические занятия.
технического состояния и
оценивать остаток ресурса
сооружений, оборудования и
средств инфокоммуникаций;
ППК-4
Способностью
применять
современные
методы
обслуживания и ремонта;
ППК-5
Умением осуществлять поиск
и устранение неисправностей
в электронных средствах;
Место дисциплины в структуре образовательной программы
Настоящая дисциплина относится к циклу дисциплин профессионального цикла и блоку
дисциплин вариативной части.
Изучение данной дисциплины базируется на следующих дисциплинах:
1. Математика
2. Физика
3. Математические
моделирование
физических
процессов
в
конструкциях
радиоэлектронных средств;
4. Специальные главы математики
5. Численные методы в автоматизированном проектировании электронных средств
6. Электротехника и электроника
7. Основы конструирования электронных средств
8. Техническая диагностика
9. Управление качеством электронных средств
Для освоения учебной дисциплины, студенты должны владеть следующими
компетенциями:
Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики»
Программа дисциплины «Обратные и некорректные задачи и методы их решения»
для направления 11.03.02 «Инфокоммуникационные технологии и системы связи»
подготовки бакалавров
- способностью использовать основы философских знаний для формирования
мировоззренческой позиции (ОК-1);
- способностью к самоорганизации и самообразованию (ОК-7);
- способностью решать стандартные задачи профессиональной деятельности на
основе
информационной
и
библиографической
культуры
с
применением
инфокоммуникационных технологий и с учетом основных требований информационной
безопасности (ОПК-2);
- способностью владеть основными методами, способами и средствами получения,
хранения, переработки информации (ОПК-3);
- готовностью содействовать внедрению перспективных технологий и стандартов
(ПК-1);
-
готовностью
изучать
научно-техническую
информацию,
отечественный
и
зарубежный опыт по тематике исследования (ПК-13);
- готовностью к организации работ по практическому использованию и внедрению
результатов исследований (ПК-16);
Основные положения дисциплины должны быть использованы в дальнейшем при:
● выполнении научно-исследовательских работ;
● при выполнении выпускной квалификационной работы
5
Тематический план учебной дисциплины
№
Название раздела
1.
Обратные задачи. Условия
корректности задач. Термины и
определения
Прямые и обратные задачи на
стадиях жизненного цикла
радиоэлектронных и телекоммуникационных средств
Особенности
радиоэлектронных и телекоммуникационных
средств, приводящие к некорректным задачам
Методы решения некорректных
задач при проектировании и
диагностировании радиоэлектронных и телекоммуникационных средств
Итого
2.
3.
4.
Всего
часов
Лекци
и
Аудиторные часы
Практиче Лаборато Курсов
Семин
ские
рные
ой
ары
занятия работы проект
Самостоятельная
работа
22,0
4,0
8,0
10,0
35,0
8,0
12,0
15,0
39,0
12,0
12,0
15,0
48,0
12,0
15,0
21,0
144,0
36,0
47,0
61,0
Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики»
Программа дисциплины «Обратные и некорректные задачи и методы их решения»
для направления 11.03.02 «Инфокоммуникационные технологии и системы связи»
подготовки бакалавров
Формы контроля знаний студентов
6
Тип
контроля
Текущий
Итоговый
Форма
контроля
Активность на
практических
занятиях
Домашнее
задание
Экзамен
3 год, модуль
2
3
*
*
*
Параметры
ответы на вопросы и участие в
дискуссиях, рассмотрении кейсов
*
Тест из 10 вопросов
*
Устный экзамен, 30 минут на
студента
6.1 Критерии оценки знаний, умений и навыков
Активность на практических занятиях оценивается по следующим критериям:

ответы на вопросы, предлагаемые преподавателем;

участие в дискуссиях по предложенной проблематике;

интенсивность консультаций с преподавателем по выполнению домашнего
задания.
 Домашнее задание оценивается по доле правильных ответов теста:
Доля
правильных
ответов
0,9-1
0,8-0,9
0,7-0,8
0,6-0,7
0,5-0,6
0,4-0,5
0,3-0,4
0,2-0,3
0,1-0,2
0–0,1
Оценка по
десятибалльной
шкале
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
Текущий контроль осуществляется по активности студента на практических
занятиях и по выполнению домашних заданий.
Итоговый контроль проводится в форме устного экзамена сдаётся в конце курса в
присутствии преподавателя. На экзамене студент выбирает экзаменационный билет, который
составляется с учетом пройденного материала и содержит три теоретических вопроса. После
подготовки ответов студент устно отвечает преподавателю на вопросы экзаменационного
билета. После ответа студента преподаватель может ему задать уточняющие вопросы по
Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики»
Программа дисциплины «Обратные и некорректные задачи и методы их решения»
для направления 11.03.02 «Инфокоммуникационные технологии и системы связи»
подготовки бакалавров
тематике билета.
Студент, имеющий накопленную оценку текущего контроля Отк за выполнение и
сдачу домашних заданий Одз1, Одз1 и за активность на практических занятиях Оауд от 6 до 10
баллов включительно, имеет возможность на получение итоговой оценки Орезульт за
экзамен, равной накопленной оценке Отк без непосредственной сдачи экзамена. При
желании получить более высокую оценку текущего контроля Отк студент приступает к сдаче
зачёта; ему предлагается для ответа один вопрос.
В остальных случаях на экзамене:
Студент выбирает экзаменационный билет, который содержит три теоретических
вопроса.
Студенту, имеющему оценку за выполнение и сдачу домашнего задания 1 Одз1 ниже 4
баллов, предлагается для ответа дополнительно вопрос по теме домашнего задания1.
Студенту, имеющему оценку за выполнение и сдачу домашнего задания 2 Одз2 ниже 4
баллов, также предлагается для ответа дополнительно вопрос по теме домашнего задания 2.
Ответы на предложенные вопросы излагаются в письменной форме. Использование
каких-либо текстов, калькуляторов, телефонов и др. средств связи запрещается. Время
написания работы – 30 мин; в случае, если вопросов больше двух – 60 мин.
Использование каких-либо текстов, калькуляторов, телефонов и др. средств связи
запрещается. Время на подготовку ответов на вопросы экзаменационного билета – 30 мин; в
случае, если вопросов четыре – 40 мин. По желанию студента и согласию преподавателя
возможен досрочный ответ.
7. Содержание дисциплины
Раздел 1. Обратные задачи. Условия корректности задач. Термины и определения
Прямые и обратные задачи. Термины и определения. Условия корректности обратных
задач по Адамару. Анализ примеров корректных и некорректных по Адамару задач из
области деятельности инженера в сфере радиоэлектроники и инфокоммуникаций.
Раздел 2. Прямые и обратные задачи на стадиях жизненного цикла радиоэлектронных и
телекоммуникационных средств
Стадии и этапы жизненного цикла радиоэлектронных и телекоммуникационных
средств. Анализ и синтез схемотехнических и конструкторско-технологических решений при
проектировании, производстве, испытаниях и эксплуатации электронных средств. Задачи
диагностики при оценке технического состояния и остаточного ресурса электронных
средств.
Раздел 3. Особенности радиоэлектронных и телекоммуникационных средств, приводящие к
некорректным задачам
Методы диагностирования электронных средств, основанные на моделировании.
Классификация методов обнаружения неисправностей. Сравнительный анализ методов.
Математическое и диагностическое моделирование электронных средств. Математическая
модель диагностирования параметрических отказов элементов электронных средств.
Математическая модель диагностирования внезапных отказов. Тестовые структуры.
Обратные задачи диагностирования по электрическим, тепловым и механическим
характеристикам. Их общность и отличия.
Раздел 4. Методы решения некорректных задач при проектировании и диагностировании
радиоэлектронных и телекоммуникационных средств
Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики»
Программа дисциплины «Обратные и некорректные задачи и методы их решения»
для направления 11.03.02 «Инфокоммуникационные технологии и системы связи»
подготовки бакалавров
Метод регуляризации Тихонова А.Н. для решения некорректных обратных задач.
Операторы целевой функции метода регуляризации. Регуляризирующий оператор.
Стабилизирующий оператор. Оператор ограничитель. Коэффициент регуляризации.
Зависимость коэффициента регуляризации от погрешности измерения. Анализ методов
многопараметрической
оптимизации.
Учет
ограничений
при
решении
многопараметрических экстремальных задач.
8 Образовательные технологии
Образовательные технологии, используемые при реализации различных видов
учебной работы: доклады, обсуждения, решение задач, рассмотрение кейсов.
9 Оценочные средства для текущего контроля и аттестации студента
9.1. Тематика заданий текущего контроля
Тема для каждого студента утверждается преподавателем в индивидуальном
порядке.
9.2. Вопросы для оценки качества освоения дисциплины
Примерный перечень вопросов для оценки качества освоения дисциплины.
Прямые и обратные задачи.
Термины и определения.
Условия корректности обратных задач по Адамару.
Анализ примеров корректных и некорректных по Адамару задач из области
деятельности инженера в сфере радиоэлектроники и инфокоммуникаций.
Стадии и этапы жизненного цикла радиоэлектронных и телекоммуникационных
средств.
Анализ и синтез схемотехнических и конструкторско-технологических решений при
проектировании, производстве, испытаниях и эксплуатации электронных средств.
Задачи диагностики при оценке технического состояния и остаточного ресурса
электронных средств.
Методы диагностирования электронных средств, основанные на моделировании
Классификация методов обнаружения неисправностей.
Сравнительный анализ методов.
Математическое и диагностическое моделирование электронных средств.
Математическая модель диагностирования параметрических отказов элементов
электронных средств.
Математическая модель диагностирования внезапных отказов.
Тестовые структуры.
Обратные задачи диагностирования по электрическим, тепловым и механическим
характеристикам.
Их общность и отличия.
Метод регуляризации Тихонова А.Н. для решения некорректных обратных задач
Операторы целевой функции метода регуляризации.
Регуляризирующий оператор.
Стабилизирующий оператор.
Оператор ограничитель.
Коэффициент регуляризации.
Зависимость коэффициента регуляризации от погрешности измерения.
Анализ методов многопараметрической оптимизации.
Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики»
Программа дисциплины «Обратные и некорректные задачи и методы их решения»
для направления 11.03.02 «Инфокоммуникационные технологии и системы связи»
подготовки бакалавров
Учет ограничений при решении многопараметрических экстремальных задач.
10. Порядок формирования оценок по дисциплине
Итоговая оценка по курсу дисциплины Орезульт формируется как взвешенная сумма
накопленной оценки текущего контроля Отк в течение курса и оценки за экзамен Оэкз.
Орезульт = 0.6Отк. + 0,4Оэкз
Итоговый экзамен (максимум 10 баллов): устный экзамен.
Оценка текущего контроля (максимум 10 баллов) включает оценки за выполнение и
сдачу домашнего задания Одз1, и оценку за активность на практических занятиях Оауд
Отк=0,5 Одз1+0,5 Оауд
Оценки по всем формам текущего и итогового контроля выставляются по 10-ти
балльной шкале и качественной шкале.
Количество
набранных баллов
9,5-10
8,5-9,4
7,5-8,4
6,5-7,4
5,5-6,4
4,5-5,4
3,5-4,4
2,5-3,4
1,5-2,4
0–1,4
Оценка по
десятибалльной
шкале
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
Оценка по
качественной шкале
отлично
отлично
отлично
хорошо
хорошо
удовлетворительно
удовлетворительно
неудовлетворительно
неудовлетворительно
неудовлетворительно
11. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины
11.1 Основная литература
1. Тихонов А.Н., Арсенин В.Я. Методы решения некорректных задач -М.: Наука: Главная
редакция физико-математической литературы, 1979. — 285.
11.2 Дополнительная литература
1. Тихонов А. Н., Гончарский А. В., Степанов В. В., Ягола А. Г. «Регуляризирующие
алгоритмы и априорная информация» (1983).
2. Тихонов А. Н., Гончарский А. В., Степанов В. В., Ягола А. Г. «Численные методы
решения некорректных задач» (1990)
12
Материально-техническое обеспечение дисциплины
Проектор для лекций и семинаров в общеинститутских аудиториях.
Автор программы: __________________/Увайсов С.У./