Radiotekhnika
Publishing house Radiotekhnika

"Publishing house Radiotekhnika":
scientific and technical literature.
Books and journals of publishing houses: IPRZHR, RS-PRESS, SCIENCE-PRESS


Тел.: +7 (495) 625-9241

 

Научные школы кафедры «Системы обработки информации и управления» МГТУ им. Н.Э. Баумана

В. А. Матвеев - руководитель Научно-учебного комплекса «Информатика и системы управления» МГТУ им. Н.Э. Баумана д.т.н., профессор, лауреат премии Правительства РФ, заслуженный деятель науки и техники


Направление «Информатика и вычислительная техника» зародилось в конце 1930-х годов на кафедре «Счетно-решающие приборы и устройства» Московского государственного технического универси-тета им. Н.Э. Баумана (МГТУ им. Н.Э. Баумана). Создание кафедры было обусловлено потребностью промышленности в специалистах в области разработки и проектирования счетно-решающих приборов для различных отраслей приборостроения. Кафедра стала одной из первых в стране, начавших выпуск инженеров этого профиля. Под руководством заведующего кафедрой проф. Сергея Осиповича Доброгурского (1879–1967) проводились экспериментальные и теоретические исследования элементов вычислительных уст-ройств. Большое практическое значение имели работы ученых кафедры по созданию систем наведе-ния самолетов-перехватчиков, морских приборов, приборов для управления артиллерийским зенит-ным огнем. Значительный вклад в общую теорию автоматизированных систем управления, оснащенных вычислительными устройствами, внесли ученики С.О. Доброгурского – Л.Н. Преснухин, В.К. Титов, Ю.М. Смирнов, В.Н. Четвериков. Д.т.н., проф. Леонид Николаевич Преснухин принимал самое непосредственное участие в создании Московского института электронной техники и был ее первым ректором (1966–1988). Он награжден орденами Ленина, Октябрьской Революции, двумя орденами Трудового Красного Знамени. Созданная Л.Н. Преснухиным «Отраслевая лаборатория вычислительных средств и систем управления» в МГТУ им. Н.Э. Баумана не только разрабатывала новые образцы вычислительной техники, но и служила базой для обучения студентов. Многие из этих разработок были внедрены в промышленность, в том числе в ее оборонные отрасли. Полуавтоматические системы управления противотанковыми управляемыми реактивными снарядами (ПТУРС) с использованием в качестве носителей танков, вертолетов, самолетов; информационно-вычислительные системы и их программное обеспечение в зенитных ракетных и артиллерийских комплексах; системы отображения информации на подвижных носителях — вот далеко не полный перечень работ, выполненных отраслевой лабораторией. С 1968 по 1988 гг. кафедрой руководит д.т.н., проф. Владимир Николаевич Четвериков – автор учебников и многочисленных учебно-методических работ. Его книги «Основы теории и проектиро-вание ЦВМ» (1962, 1965, 1970), «Преобразование и передача информации в АСУ» (1974, 1977), «Подготовка и телеобработка данных в АСУ» (1981), «Автоматизированные системы управления предприятиями» (1979, 1984) и др. являются основой знаний многих поколений специалистов в об-ласти информатики, вычислительной техники и автоматизированных систем управления. В.Н. Четве-риков – инициатор создания новой специальности «Автоматизированные системы обработки инфор-мации и управления» (0646), первый выпуск студентов по которой состоялся в 1975 г. в МВТУ им. Н.Э. Баумана. Об актуальности новой специальности говорит факт ее востребованности более чем в 80 вузах страны. В это же время кафедра получила название «Системы обработки информации и управления». Именно к этому времени под руководством д.т.н., проф. В.Н. Четверикова сформировалась на-учная школа «Автоматизированные системы обработки информации и управления». В рамках этой школы в лабораториях кафедры проводились научные исследования. В лаборатории «Системы отображения информации» под руководством проф. В.М. Гасова про-водились работы по созданию систем отображения информации и средств взаимодействия человека с вычислительной средой, научные результаты которых нашли отражение в серии из семи книг «Орга-низация взаимодействия человека с техническими средствами АСУ» под ред. В.Н. Четверикова (1990). В рамках этого направления было защищено 6 кандидатских и 2 докторских диссертации. Научное направление «Проектирование автоматизированных систем организационного управ-ления» начало развиваться в «Отраслевой лаборатории вычислительных систем» (ОЛВС) под руко-водством д.т.н. В.Я. Петрова и д.т.н. А.В. Петрова, где выполнялись совместные работы с НИИ авто-матической аппаратуры (НИИАА) и с научно-исследовательским институтом «Восход». В ОЛВС проводились исследования по созданию новых подходов к построению аналитических моделей и ме-тодов проектирования автоматизированных систем (руководитель – П.Н. Шкатов), разрабатывались новые методы и средства имитационного моделирования (руководитель – В.М. Черненький), созда-вались программные средства получения и обработки данных на функционирующей системе (руко-водитель – Ю.А. Григорьев). Сотрудники лаборатории принимали непосредственное участие в созда-нии ряда крупных ведомственных и государственных АСУ. По результатам работ была подготовлена и издана серия из десяти книг «Разработка САПР» под ред. А.В. Петрова (1990). Сотрудниками лабо-ратории защищено свыше 25 кандидатских и 4 докторских диссертаций. Дальнейшее развитие аналитического и смешанного (аналитико-имитационного) моделирования пошло по пути разработки алгоритмов расчета сетевых моделей обслуживания, разработки методов представления и анализа моделей сложной иерархической структуры. Разрабатываемые на кафедре методы исследования реализовывались в виде пакетов прикладных программ, которые были внедре-ны на предприятиях оборонного промышленного комплекса, занимающихся разработкой сложных систем обработки информации. Так, под руководством д.т.н. Ю.А. Григорьева был разработан пакет автоматизации научно-технических экспериментов (ПАНТЭ), который обеспечивал автоматическое выполнение вычислительных экспериментов на параметрически настраиваемых программных моде-лях по различным планам и позволял строить регрессионные и аппроксимирующие зависимости по результатам этих экспериментов. В ОЛВС выполнялись работы по моделированию, настройке, измерениям, разработке архитектур многих заказов, выполнявшихся НИИ «Восход». Однако значительная часть работ лаборатории была выполнена в рамках проектирования комплекса «Контур». Начиная с 1990 г., кафедрой «Системы обработки информации и управления» руководит Вале-рий Михайлович Черненький – д.т.н., академик Международной Академии Информатизации, лауреат премии правительства РФ. По его инициативе в 1990 г. кафедра готовит своих выпускников в об-ласти проектирования и эксплуатации автоматизированных систем организационного управления, применяемых на различных предприятиях с использованием современных аппаратно-программных комплексов. В 1991 г. на Ученом Совете МГТУ им. Н.Э. Баумана утверждается новый учебный план специ-альности, в котором был значительно расширен круг дисциплин, связанных с информатикой. Базо-выми платформами обучения были приняты программирование, информационное обеспечение, вы-числительные сети и телекоммуникации, моделирование и системное проектирование АСУ. В 1992 г. кафедра, одна из первых в МГТУ им. Н.Э. Баумана, приняла многоступенчатую схему подготовки специалистов: после четырех лет обучения студенты защищают бакалаврскую выпускную работу и получают звание бакалавра вместе с бакалаврским дипломом о высшем образовании. Желающие продолжить образование обучаются еще два года и получают диплом инженера либо за-щищают магистерскую диссертацию. Под руководством д.т.н. В.М. Черненького активно развивались методы имитационного модели-рования в направлении создания и развития программных систем имитационного моделирования, об-работки результатов моделирования, методик описания процессов функционирования информацион-ных систем. Были разработаны языки и системы имитационного моделирования СТАМ (В.М. Чер-ненький, Б.С. Федоров, В.И. Лисин), СТАМ-КЛАСС (В.М. Черненький, Б.С. Федоров, С.А. Больша-ков, С.Б. Спиридонов, С.Н. Горшков), СТАМ-ПРОЦЕСС (П.С. Семкин, Н.А. Мартынюк). Система моделирования СТАМ-КЛАСС использовалась при моделировании распределенной системы управления газопроводом Уренгой-Помары-Ужгород по заказу НИИ «Союзгазоавтоматика». Теоретические и практические результаты направления широко применялись при проектировании АСУ государственного и военного назначения совместно с НИИ «Восход». В настоящее время проводятся работы по созданию теоретических основ процессного описания функционирования информационных систем, разработки метаязыка описания совокупности последо-вательно-параллельных процессов, методов отображения их на квазипараллельный процесс. В рамках программы МГТУ им. Н.Э. Баумана по созданию учебно-методического сериала «Ин-форматика в техническом университете» кафедрой подготовлены учебники «Телекоммуникации и вычислительные сети» (Ю.А. Григорьев, В.А. Галкин), «Базы данных» (Ю.А. Григорьев, Г.И. Ревун-ков), «Методы принятия решений в системах организационного управления» (В.М. Постников, В.М. Черненький). В начале 2000-х гг. возникла необходимость создания информационного комплекса «Электрон-ный университет», обеспечивающий объединение разработанных ранее подсистем управления дека-натов, кафедр, приемной комиссии, аспирантуры, бухгалтерии, отдела кадров, библиотеки, поликли-ники и включение новых подсистем управления различными фазами учебного процесса. Кафедра принимала самое активное участие в создание комплекса. Научный руководитель разработки – д.т.н. В.М. Черненький, главный конструктор – д.т.н. А.В. Балдин. Система управления «Электронный университет», созданная на принципах сервис-ориентированной архитектуры, продолжает развивать-ся и является базовой информационной системой поддержки управления МГТУ им. Н.Э. Баумана. Как развитие предыдущего направления на кафедре работают две новые научные школы: «Тех-нологии обработки больших данных» и «Когнитивные информационные технологии». Научная школа «Технологии обработки больших данных (BigData)» создана под руково-дством д.т.н. Юрия Александровича Григорьева. В ее задачу входит изучение современных подходов к обработке Больших Данных (BigData) и разработка методов анализа с целью прогнозирования по-казателей функционирования систем BigData на этапе их проектирования и реализации. В рамках этого направления к.т.н. А.О. Ухаровым были разработаны и внедрены методы при-ближенной обработки запросов к большим многомерным системам оперативного анализа данных (OLAP). В отличие от существующих подходов эти методы позволяют оценить погрешность выпол-нения запросов к сжатому хранилищу данных, а также решать и обратную задачу: для заданной по-грешности выполнения запросов рассчитать требуемую степень сжатия хранилища данных. Увеличение объема обрабатываемой информации привело к необходимости размещать данные в кластере (многомашинном комплексе). При переходе к дорогим параллельным системам реляционных баз данных (Teradata, OracleExadata и др.) стоимость реализации OLAP резко возросла, проявились также недостатки реляционной модели. Как попытка решить накопившиеся проблемы реляционных баз данных, появились альтернативные средства хранения и обработки данных, получившие название «базы данных NoSQL». Но в этих системах не поддерживается режим ведения транзакций и блокировок, поэтому возникает проблема оценки степени согласованности данных. Аспирантом Е.В. Цвященко разработаны модели процессов согласования реплик в базах данных NoSQL и по результатам натурных экспериментов доказана их адекватность. Разработанное им инструментальное средство было внедрено в корпорации «Блэк энд Витч Спешиал Проджектс Корп.» при проектировании аналитического модуля информационной системы «Надзор за заболеваемостью – NoSQL». Следующим этапом развития методов обработки Больших Данных стало использование техно-логии MapReduce, которая позволяет считывать и обрабатывать большие объемы данных (петабайты), распределенные по тысячам узлов. В частности, она была реализована на платформе Hadoop. К.т.н. Е.Ю. Ермаковым и аспирантом В.А. Пролетарской разработан и реализован метод доступа к многомерному хранилищу данных по технологии MapReduce без кэширования таблиц измерений в оперативной памяти, который позволяет резко сократить объем используемой оперативной памяти и тем самым снизить требования к мощности узлов кластера. Дальнейшие исследования в рамках этого направления связаны с разработкой методов обработки запросов к большим хранилищам данных на современной программной платформе Spark и анализом эффективности этих методов. Аспирантом В.А. Пролетарской разработан метод выполнения запросов к хранилищу данных со структурой «снежинка» с использованием фильтра Блума. Применение такого подхода позволяет уменьшить объем данных, пересылаемый между узлами, и при опреде-ленных условиях отказаться от операции соединения таблицы фактов с таблицами измерений. Направление «Технологии обработки больших данных» успешно развивается. За последние 5 лет были защищены 3 кандидатские диссертации, опубликовано более 40 статей, издана 1 моногра-фия. Научная школа «Когнитивные информационные технологии» создана под руководством д.т.н. Валерия Михайловича Черненького. Оно включает такие направления исследований, как: ин-теллектуальные системы поддержки принятия решений, гибридные интеллектуальные информаци-онные системы, системы интеллектуальной обработки и визуализации данных и знаний, автоматизи-рованные обучающие системы и управление знаниями. В рамках этого направления, начиная с 2003 г., защищено несколько докторских и свыше 10 кандидатских диссертаций. В частности, защищены докторская диссертация проф. кафедры О.О. Варламова «Системный анализ и синтез моделей данных и методы обработки информации в самоорганизующихся комплексах оперативной диагностики» (2003), докторская диссертация проф. кафедры В.Ю. Строгонова «Комплексная автоматизация и мо-делирование адаптивных процессов тестового контроля и обучения в системе аттестации и подготов-ки кадров предприятий промышленности и транспортного комплекса» (2004), кандидатская диссер-тация доцента кафедры Ю.Е. Гапанюка «Исследование и разработка модели, методики и средств соз-дания автоматизированных учебных пособий с использованием технологии XML» (2006), кандидат-ская диссертация доцента кафедры В.И. Терехова «Применение нейросетевых технологий при выборе варианта решения на создание системы инженерных заграждений» (2006). Работы в рамках этого направления связаны с развитием таких направлений, как миварный под-ход (Многомерной Информационной Варьирующейся Адаптивной Реальности) к построению СУБД, созданию на этой основе экспертных систем и интеллектуальных роботов (д.т.н. О.О. Варламов), ав-томатизированные обучающие системы и системы управления знаниями (д.т.н. В.Ю. Строгонов), гибридные интеллектуальные информационные системы на основе метаграфового подхода и обра-ботки метаграфов с использованием многоагентного подхода на основе холонической организации (к.т.н. Ю.Е. Гапанюк), технологии вычислительного интеллекта для принятия и визуализации решений в системах организационного управления (к.т.н. В.И. Терехов). В настоящее время все больше бакалавров и магистров выбирают названные направления исследований в качестве своих выпускных квалификационных работ, а аспиранты – в качестве тематики диссертационных исследований, что подтверждается участием бакалавров, магистров и аспирантов кафедры в научно-технических конференциях, российских и международных научных конгрессах, научно-исследовательских работах.
Список литературы:

© Издательство «РАДИОТЕХНИКА», 2004-2017            Тел.: (495) 625-9241                   Designed by [SWAP]Studio