Развитие информационных технологий на факультете ВМиК МГУ
Моисеев Е.И., Березин Б.И.

---

Сегодня факультет вычислительной математики и кибернетики Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова является ведущим учебным центром России по подготовке кадров в области фундаментальных исследований по прикладной математике, вычислительной математике и информатике.

Факультет готовит специалистов по всем вопросам, связанным с технологией применения вычислительной техники к решению задач различных наук. Подготовка специалистов на факультете ведется по специальности «Прикладная математика и информатика» по следующим специализациям:

• математическая физика;
• математическое моделирование;
• обратные и некорректно поставленные задачи;
• численные методы;
• теория вероятностей и математическая статистика;
• исследование операций и системный анализ;
• актуарная математика;
• оптимизация и оптимальное управление;
• математическая кибернетика;
• математическое и программное обеспечение вычислительных машин;
• программное обеспечение вычислительных сетей;
• системное программирование;
• математическое и информационное обеспечение экономической деятельности;
• математическое и программное обеспечение защиты информации,
• нелинейная динамика, информатика и управление.

Поскольку факультет вычислительной математики и кибернетики является в первую очередь образовательным учреждением, данная статья посвящена преподаванию информационных технологий. Изначально, с момента создания факультета, обучение строилось по принципу, что выпускник должен иметь фундаментальное математическое образование и фундаментальное образование по программированию и информационным технологиям на современном уровне.

Об этой составляющей мы и будем говорить.

На факультете ВМиК МГУ реализуется несколько образовательных программ. Это традиционная для России подготовка специалистов по специальности «Прикладная математика и информатика», двухуровневая подготовка бакалавров и магистров по направлению «Прикладная математика и информатика», подготовка бакалавров по направлению «Информационные технологии».

На отделении специалистов в рамках пятилетнего обучения первые два курса все студенты проходят подготовку по общим программам. На третьем курсе студенты распределяются по кафедрам (их на факультете 16) и далее подготовка ведется в рамках 14 специализаций. С 1994 года обучение по дисциплинам, связанным с преподаванием программирования и информационных технологий, построено следующим образом.На первых двух курсах читается 5 курсов:

• Алгоритмы и алгоритмические языки;
• Архитектура ЭВМ и язык Ассемблера;
• Операционные системы;
• Системы программирования;
• Компьютерная графика.

Все курсы сопровождаются практикумом работы на ЭВМ, который поддерживает каждый из этих курсов, а также семинарскими занятиями и практическими заданиями.

На старших курсах продолжается чтение общих курсов по информационным технологиям:

• Базы данных;
• Параллельная обработка данных;
• Основы кибернетики;
• Практикум работы на ЭВМ.

На первых двух курсах преподавание программистских дисциплин занимает более 20% времени.

Кроме того, на каждом из потоков читаются дополнительные курсы: на первом потоке – 4-семестровый курс «Объектно-ориентированное программирование», на втором потоке – «Пакеты прикладных программ». На третьем (программистском потоке) таких курсов больше:

• Вычислительные системы;
• Сложность алгоритмов;
• Компьютерные сети;
• Методы формальной спецификации программ;
• Объектно-ориентированный анализ и проектирование;
• Языки программирования;
• Искусственный интеллект;
• Конструирование компиляторов;
• Распределенные операционные системы.

Подготовка бакалавров в целом сохраняет схему подготовки специалистов, но более ориентирована на практические приложения.

С 2003 года ведется прием на отделение бакалавров по направлению «Информационные технологии». Подготовка на этом отделении характеризуется большим объемом ИТ-дисциплин. Предполагается, что выпускник этого отделения будет более подготовлен к непосредственной практической работе сразу после окончания факультета.

Необходимые конкретные практические навыки работы и дополнительные знания по информационным технологиям студенты могут получить в рамках Учебного центра по компьютерным технологиям.

Математические методы давно и весьма успешно применяются в механике, физике, астрономии. Математика стала языком этих наук, относящихся к разряду «точных». Значительную роль играет также математика в технике. Еще несколько десятилетий назад этим, по существу, и ограничивалась область применения математики.

Ситуация резко изменилась с появлением компьютеров и бурным развитием новых разделов математики, связанных с применением компьютеров. Подобно тому, как паровая машина привела к резкому увеличению физических возможностей человечества и, в конечном счете, к промышленной революции, появление компьютеров привело к расширению интеллектуальных возможностей человечества и в корне изменило роль математики в системе наук и общества. Сейчас идет интенсивный процесс математизации не только таких естественных наук как химия, геология, биология, медицина, но и общественных. Например, важное значение приобрело применение математических методов в экономике, без использования вычислительной техники уже немыслимы современное управление производством, ведение финансовых операций, коммерческая деятельность. Математические модели, анализируемые с помощью компьютеров, начинают широко использоваться в психологии и лингвистике. Применяют компьютеры также юристы, историки, представители других наук. Все это привело к возникновению новых фундаментальных направлений математики, которые являются главной составной частью вычислительной математики и кибернетики.

При всей широте проводимых на факультете ВМиК научных исследований можно выделить некоторые основные направления.

Одно из направлений связано с применением вычислительной техники в разных областях научной и практической деятельности. В основе этого направления лежит разработка и исследование математических моделей. Исследование математической модели включает в себя постановку задачи, выбор модели, анализ и обработку исходной информации, численное решение с использованием вычислительной техники, анализ и интерпретацию вычислений и, наконец, вопросы реализации полученных результатов.

Другим направлением является разработка методов и алгоритмов решения задач, возникающих при исследовании математических моделей. Интенсивная разработка этого направления привела к созданию и развитию совершенно новых математических теорий, таких, как теория алгоритмов (с изучением их сложности), математическое программирование (в том числе линейное, динамическое и целочисленное), теория разностных схем, теория оптимального управления, теория игр и исследования операций, теория массового обслуживания, прикладная математическая статистика, автоматизация научных исследований, автоматизация проектирования сложных систем, теория информационной безопасности и ряда других.

Третье направление связано с вопросами совершенствования средств вычислительной техники и автоматизации общения человека с компьютерами, включая теорию и практику программирования задач для вычислительных машин, разработку сетевых и веб-систем. Развитие этого направления обусловлено необходимостью совершенствования организации работы вычислительных комплексов, состоящих из машин различного типа, компьютерных сетей и информационных систем, автоматизированных систем управления и проектирования.

Среди достижений факультета ВМиК следует прежде всего назвать ряд фундаментальных результатов:

• разработка устойчивых методов решения обратных задач, на основе которых, в частности, созданы эффективные методы автоматизации проектирования экспериментов и обработки их результатов (А.Н. Тихонов);
• разработка новых методов расчета излучающих систем (А.Н. Тихонов);
• развитие метода математического моделирования, получившего широкое применение в вопросах математического анализа протекания реальных процессов (вычислительный эксперимент) и проектирования сложных установок (например, в задачах физики плазмы) (А.А. Самарский, Д.П. Костомаров);
• разработка эффективных методов решения прямых и обратных задач оптимального управления в режиме реального времени (Л.С. Понтрягин, Ю.С. Осипов);
• проведение цикла работ по исследованию задач управления в условиях неопределенности и разработка на их основе программных систем для решения прикладных задач (С.В. Емельянов, С.К. Коровин);
• успешное развитие методов спектральной теории существенно несамосопряженных дифференциальных операторов, возникающих, в частности, при моделировании реальных процессов физики плазмы; изучение устойчивости колебательных процессов в критических ситуациях (В.А. Ильин, Е.И. Моисеев);
• проведение цикла работ по исследованию операций, в результате которых были выяснены принципы оптимального конструирования сложных систем (П.С. Краснощеков, Г.И. Савин, Ю.Г. Евтушенко);
• проведение фундаментальных исследований в области асимптотических методов теории вероятностей и математической статистики (Ю.В. Прохоров);
• разработка методов анализа и синтеза управляющих систем с практическим выходом на проблемы разработки и создания элементной базы вычислительной техники (Ю.И. Журавлев, К.В. Рудаков);
• разработка математического обеспечения для нового поколения компьютеров, включающего программные средства терминального доступа, средства, обеспечивающие работу локальных сетей и машинной графики; разработка программного обеспечения для персональных компьютеров, микро- и мини-компьютеров; исследование вопросов организации параллельной обработки данных на мультипроцессорных и векторных вычислительных системах; создание информационных систем различного назначения. (Л.Н. Королев, В.П. Иванников, Г.Г. Рябов, В.В. Воеводин, Вл.В. Воеводин)

Развитие ИКТ-технологий на факультете ведется в различных направлениях. Это и теоретические разработки, которые не привязаны к конкретной платформе или технике, и разработки, связанные с конкретным типом компьютерной техники.

В 2003 году на факультете появился 16-процессорный суперкомпьютер производства IBM. Это дало толчок в развитии подготовки специалистов и решения задач, так или иначе связанных с параллельным программированием. До этого на факультете использовался и продолжает использоваться высокопроизводительный кластер на 36 процессорах, работает несколько 4-х процессорных серверов производства SUN. В содружестве с академическими институтами РАН – Институтом прикладной математики, Институтом математического моделирования, Институтом системного программирования, Вычислительным центром РАН, Суперкомпьютерным центром РАН – был создан Учебно-научный центр по высокопроизводительным вычислениям. В настоящее время получены два сервера на базе сдвоенных процессоров Intel Itanium-2. Все эти вычислительные ресурсы могут быть объединены для использования в GRID-вычислениях наряду с персональными компьютерами, установленными в классах (их около 300).

Другим направлением является участие в разработке систем, связанных с мобильными технологиями, и их использованием в медицине, обучении и других областях жизнедеятельности человека.

На факультете внедрена и эксплуатируется интегрированная автоматизированная информационная система на базе SAP R/3. Разработка и внедрение осуществлялись компанией Редлаб на основе разработанной этой компанией системы «Университет». На факультете уже используются работающие совместно подсистемы «Планово-финансовый отдел», «Бухгалтерия», «Отдел кадров», «Учебный отдел», «Расписание». В процессе внедрения еще несколько подсистем.

В 2004 году факультет внедрил портал, интегрированный с порталом Российской академии наук. Обе разработки осуществлялись под руководством профессора В.А. Серебрякова. Информация, используемая в портале, берется непосредственно из ИАИС на базе SAP R/3. Создание этих двух информационных систем позволяет поставить вопрос о создании единого научного информационного пространства науки и высшей школы.

Единое научное информационное пространство (ЕНИП) РАН и Минвуза – это интегрированное информационное пространство распределенных и локальных цифровых (электронных) ресурсов организаций и ведущих ВУЗов и комплекс программно-технических средств, обеспечивающий использование этих ресурсов и полнофункциональное управление ими.

Факультет тесно взаимодействует с Российской академией наук и ее институтами. На факультете работают 25 академиков и членов-корреспондентов РАН, многие из которых являются директорами институтов. В их числе президент РАН Ю.С. Осипов, директор ИПМ РАН Ю.П. Попов, директор Института математического моделирования РАН Б.Н. Четверушкин, директор Института системного программирования В.П. Иванников, директор Института системного анализа С.В. Емельянов, директор ВЦ РАН Ю.Г. Евтушенко, директор Физико-технологического института РАН К.А. Валиев, директор Суперкомпьютерного центра РАН Г.И. Савин, а также Г.И. Марчук, А.А. Самарский и другие. Многие из них являются заведующими кафедрами факультета. Участие студентов в научных разработках, ведущихся в институтах, использование институтов РАН в качестве баз производственной практики, участие ведущих сотрудников академических институтов в преподавании на факультете – это только часть взаимодействия, лежащая на поверхности. Выше уже говорилось об Учебно-научном центре по высокопроизводительным вычислениям. Факультет тесно контактирует и с другими институтами РАН: Институтом общей физики, Институтом точной механики и вычислительной техники, Институтом проблем информатики и др.
Важной частью и образовательной, и научной составляющей является взаимодействие с известными компаниями – как зарубежными, так и российскими.

Даже простое их перечисление впечатляет. Это Microsoft и Intel, SUN и IBM, Hewlett-Packard и SAP, Samsung и Borland, Computer Associates и Oracle, Cisco и Cadence.Более 10 лет назад создана совместная с SUN лаборатория, на факультете работают лаборатория Samsung, студенческая исследовательская лаборатория Intel, студенческая лаборатория технологий Microsoft. Компании учреждают студенческие стипендии, предоставляют гранты и заключают договоры на контрактные работы, предоставляют оборудование и программное обеспечение. Ведущие специалисты компаний читают лекции для студентов, выступают на методологическом семинаре и научных конференциях, проводимых факультетом. В Учебном центре и в обязательных курсах читаются сертифицированные курсы по программам Microsoft IT-Academy, Cisco Academy. Факультет участвует в академических программах многих из этих компаний.

Многие выпускники факультета затем продолжают работу в этих компаниях в Москве и за рубежом.

Тесные связи факультет поддерживает и с российскими IT-компаниями: Люксофт и Консультант-Плюс, IBS и Гарант, Ай-Ти и ДВМ, Софтлайн и Ланит, Лаборатория Касперского и Диалог-Наука. Всех перечислить весьма трудно. Взаимодействие с каждой из компаний индивидуально, но весьма выгодно и для копании, и для факультета.

Упомянем лишь, что в 2004 году на факультете создана совместно с Лабораторией Касперского тестовая лаборатория для независимого тестирования антивирусных и антиспамовых программных продуктов. Уже многие из компаний, специализирующихся на выпуске антивирусных программ, предоставили лаборатории свои новейшие продукты для сравнительного тестирования.

В настоящее время на факультете работает более 300 компьютеров в учебных классах, примерно столько же в научных лабораториях, на кафедрах и в административных отделах деканата, более трех десятков серверов и несколько высокопроизводительных систем. Это требует развитой инфраструктуры. На факультете используется двухгигабитная оптоволоконная локальная сеть с выходом в сеть МГУ и интернет. К каждому компьютеру доступ осуществляется по 100 Мб линиям связи. Уже имеется возможность доступа в сеть по беспроводному каналу, правда, в ограниченном числе мест. В локальной сети имеется возможность проведения видеоконференций.

В настоящее время факультет ВМК МГУ имеет устойчивый профессорско-преподава тельский и научный состав, хорошее обеспечение вычислительной техникой, развитую инфраструктуру, широкие связи с ведущими научными институтами, университетами и ведущими компаниями как за рубежом, так и в России, устойчивый конкурс и спрос на выпускников. Это является основой для активного развития факультета в будущем.

---

Моисеев Евгений Иванович - Декан факультета вычислительной математики и кибернетики МГУ им. М.В. Ломоносова, академик РАН, кандидат физико-математических наук.

Березин Борис Иванович - Заместитель декана по учебной работе факультета вычислительной математики и кибернетики МГУ им. М.В. Ломоносова, кандидат физико-математических наук.

---

&copy Информационное общество, 2005, вып. 1, с. 7-10.