Реформа российского образования требует от вновь образованных высших учебных заведений, таких как Уральский федеральный университет, интеграции ресурсов, в том числе информационных, и ИТ-развития, согласованного со стратегией развития университета

«Очень важно создать единую среду общения и передачи информации», Ирина Богданович, директор по информационным технологиям Уральского федерального университета
«Очень важно создать единую среду общения и передачи информации», Ирина Богданович, директор по информационным технологиям Уральского федерального университета

Реформа российского высшего образования ведет к сокращению количества вузов. В странах Европы и США исторически сложилось, что в небольших городах расположен максимум один вуз, а иногда вуз вообще «разбросан» по нескольким городам. Считается, что крупные вузы легче содержать, на них выделяется больше средств и эти деньги не распыляются. Везде в мире идут процессы сокращения расходов на образование и «непрофильных активов». Волна объединений вузов прокатилась и по России — созданы Приволжский, Южный, Уральский, Дальневосточный, Сибирский федеральные университеты.

Стремясь получить международный статус, университеты переходят на Болонскую систему образования, принятую в 1999 году представителями 29 стран, из которых пока еще не все перешли на нее в полном объеме. Система предусматривает «образование через всю жизнь», разработку многоуровневых образовательных программ, вовлечение работодателей в процесс обучения, внедрение новых ИТ при построении систем управления знаниями, обеспечивающих интегральный подход к созданию, накоплению знаний и управлению ими.

«Поначалу мне казалось, что переход к двухступенчатой системе образования — бакалавриат и магистратура — не очень хорошее решение, но теперь я все больше убеждаюсь в преимуществах такого подхода. Сейчас, получив степень бакалавра и усвоив основы выбранного направления, есть возможность найти специализацию с учетом конъюнктуры рынка и уже сформировавшихся представлений о своей будущей деятельности. Появившаяся свобода профессионального выбора — основное достоинство новой системы», — считает Ирина Богданович, директор по информационным технологиям Уральского федерального университета (УрФУ).

Объединение университетов порождает проблемы, связанные с созданием единого информационного пространства. Задачи такого рода решает и Уральский федеральный университет, образованный в процессе реформы высшего образования путем слияния Уральского государственного технического университета (УПИ), крупнейшего технического вуза Уральского региона, и Уральского госуниверситета, классического университета.

Объединение

Сегодня в университете реализуется программа по развитию ИТ-инфраструктуры в целом и системы управления учебным процессом в частности.

«В первую очередь развивается сеть передачи данных. Очень важно создать единую среду общения и передачи информации, — считает Богданович, — для этого ведется модернизация проводной сети, развиваются беспроводные сети передачи данных: обеспечена беспроводная связь в общежитиях, учебных корпусах. Проектируются и новые технические решения, способствующие повышению качества беспроводного доступа к сети. Развиваются вычислительные ресурсы — в частности, создается новый распределенный кластер вычислительных ресурсов. На этом оборудовании будут функционировать системы разного рода: от систем бухгалтерского учета и управления персоналом на платформе «1С», до систем математического моделирования, автоматизированного проектирования, используемых в учебном процессе».

Слияние двух университетов потребовало объединения информационных систем. Речь идет прежде всего о системах административно-финансового направления. Часть функциональности, связанная с управлением учебным процессом, объединена на платформе Naumen University, внедрение которой было начато в УПИ в 2007 году.

«С помощью этой системы сейчас в объединенном университете осуществляется планирование учебной нагрузки, учет контингента и его движения, — рассказывает Богданович. — Посредством данной системы создается расписание, ведется рейтинг студентов — то есть практически все основные процессы, связанные с управлением учебным блоком, реализованы на этой платформе. Самым значимым проектом 2012 года стала разработка модуля «Абитуриенты», теперь около трети поступающих могут подать документы удаленно — через веб-интерфейс. В 2012 году внедрена подсистема «Талантливая молодежь», в которой формируется информация о том, какую работу находят выпускники вуза, работают ли они по специальности, — эти данные позволяют видеть реальные потребности рынка в специалистах. Также было реализовано решение, связанное с профориентацией абитуриентов: поступающие могут разобраться в существующих в УрФУ направлениях обучения, приняв участие в проф­ориентационном анкетировании. По его результатам абитуриент получает профессиональные рекомендации о том, какие направления подготовки могли бы подойти именно ему. При развитии функциональности системы управления учебным процессом учитываются методики и практики, наработанные в Уральском госуниверситете и реализованные на платформе Visual FoxPro, которая частично продолжает использоваться. Новая общая система впитывает все лучшее, что было наработано университетами до слияния. Создаются единый каталог пользователей и корпоративная почта, ведется большая работа по корректному переводу в домен urfu.ru многочисленных интернет-ресурсов двух университетов».

ДИТ и развитие

Интеграция касается не только информационного пространства, но и ИТ-служб. Недавно произошло объединение двух ИТ-команд университетов в единую ИТ-службу. У каждой команды свои история, субкультура, которые, по мнению Богданович, важно сохранить.

В настоящее время работу систем и сервисов обеспечивают порядка 140 ИТ-специалистов. Для взаимодействия с «клиентами» используются стандарты ITIL, прописаны процессы управления инцидентами, изменениями, сформирован каталог сервисов, внедрена система класса ServiceDesk. Планы работы дирекции по ИТ УрФУ в первую очередь касаются совершенствования форм и способов обращений в службу техподдержки. Будут развиваться веб-интерфейс для передачи сообщений и консультационная поддержка, планируется создание чатов для обсуждения проблем или потребностей в новых сервисах.

«Нужно развивать коммуникации с пользователями информационных систем, для того чтобы получать сигналы, позволяющие выделить злободневные проблемы и понять, каким образом нужно расставить приоритеты в работе по развитию информационных сервисов», — рассказывает Богданович.

Терафлопсы для микробиологов

Михаил Зырянов

 

Современная наука все чаще использует мощные ИТ-средства для проведения исследований в различных областях, а также для подготовки новых поколений специалистов. Один из ярких примеров — применение суперкомпьютеров для микробиологических расчетов в лаборатории Московского физико-технического института, созданной на средства гранта Минобрнауки РФ.

Лаборатория суперкомпьютерных технологий для биомедицины, фармакологии и малоразмерных структур (Intel super computer applications laboratory for advanced research, I-SCALARE) появилась в МФТИ в 2010 году, в ее создании приняла активное участие корпорация Intel. Возглавил лабораторию Владимир Пентковский, заслуженный исследователь Intel, в свое время внесший весомый вклад в развитие отечественной вычислительной науки, участвуя в проектировании суперкомпьютеров семейства «Эльбрус» и создании языка программирования Эль-76.

Среди ключевых направлений деятельности лаборатории — вычислительная поддержка исследований и подготовки специалистов в области биомедицины, фармакологии и малоразмерных структур, а также разработка архитектур вычислительных систем, ориентированных на этот спектр применений.

Научный кластер

Вычислительным инструментом лаборатории является комплекс, представляющий собой кластер из двух суперкомьютеров, содержащих в общей сложности 224 узла, на которых развернуты 448 процессоров Intel Xeon E5-2690. Всего в комплексе работает 3584 процессорных ядра с общей пиковой производительностью 83,14 TFLOPS. В основе коммуникационной сети вычислительного комплекса — технология Infiniband QDR. Поставщик кластера — компания «РСК Технологии», входящая в группу компаний «РСК».

В кластере применена система жидкостного охлаждения на базе архитектуры «РСК Торнадо», благодаря чему удалось обеспечить компактность (каждый из двух блоков занимает около 2 кв. м площади) и относительно невысокое энергопотребление.

По словам Пентковского, разработчики архитектуры вычислительного комплекса лаборатории I-SCALARE ориентировались на использование стандартных компонентов, чтобы обеспечить оптимальное соотношение цены и производительности и добиться высокой масштабируемости, при этом архитектура была адаптирована к решению задач биоинформатики. Как отмечает Александр Московский, генеральный директор «РСК Технологии», в рамках адаптации были подобраны оптимальные объемы оперативной памяти на каждом из узлов, топология взаимосвязей между узлами и некоторые другие параметры.

Первый вариант комплекса был введен в строй в 2011 году, он имел в своем составе всего 16 узлов и обладал мощностью в 3 TFLOPS.

В 2012 году его сменил кластер из 112 узлов с пиковой производительностью 41,5 TFLOPS. К концу 2012 года его мощность была удвоена. Планируется, что производительность следующего вычислительного комплекса, который может появиться в лаборатории уже через пару лет, составит около 8 тыс. TFLOPS.

В ходе проектирования будущих конфигураций вычислительного комплекса применяются программные модели, работающие на тех кластерах, которые имеются в данный момент. Программный симулятор многопроцессорного комплекса моделирует работу не только процессорных узлов, но и подключенных к ним периферийных устройств — на одном реальном процессоре моделируется до десяти виртуальных. Таким образом удается исправить возможные огрехи и ошибки проектируемой будущей системы задолго до того, как она появится в «железе», а заодно и подготовить для разработчиков ПО рекомендации по оптимизации их приложений, реализующих модели для научных исследований. Также изучаются границы роста производительности в проектируемых системах.

Атомарные модели

В настоящее время в лаборатории ведутся исследования по нескольким направлениям микробиологии, основанные на моделировании поведения вирусов, особенностей клеточных мембран бактерий, а также на изучении молекулярной динамики рецепторов центральной нервной системы.

Антон Чугунов, научный сотрудник лаборатории моделирования биомолекулярных систем Института биоорганической химии РАН, и его коллеги исследуют механизм воздействия природных антибиотиков на мембраны и клеточные стенки бактерий, чтобы, изучив его, создать новые, гораздо более эффективные виды антибиотиков.

Модели, которые применяются в этих исследованиях, включают 50–100 тыс. атомов. Исследуемые с их помощью биологические явления происходят за очень короткие по человеческим меркам, но весьма продолжительные по меркам жизни клеток интервалы времени — порядка микросекунд, что считается большим достижением (обычные компьютеры дают возможность смоделировать наносекунды жизни бактерий). «Мы смоделировали вещество, которое уничтожает клетки бактерий. Предстоит его синтезировать и исследовать реальное воздействие этого вещества на бактерии, после чего подтвердить или опровергнуть правильность нашего подхода», — поясняет Чугунов.

Группа под руководством Николая Зефирова, академика РАН, и Владимира Палюлина, ведущего научного сотрудника кафедры органической химии химического факультета МГУ им. М. В. Ломоносова, ведет научную работу в области моделирования оболочки флавивирусов и молекулярной динамики нейрорецептора NMDA.

Моделирование ведется с детализацией вплоть до уровня атомов, а их в составе вируса примерно 25–30 млн. «25 млн атомов — это практически верхний предел возможностей современных суперкомпьютеров», — поясняет Дмитрий Осолодкин, младший научный сотрудник кафедры органической химии химфака МГУ. Благодаря применению кластера удалось изучить и понять механизм задержки проникновения вирусов в клетки, а также идентифицировать соединения, способные затормозить поражение клеток. Активность предложенных веществ уже подтверждена экспериментально.

В перспективе они смогут стать основой для создания новых противовирусных препаратов.

Сфера исследований Палюлина — молекулярная динамика нейрорецептора NMDA, одного из важнейших рецепторов центральной нервной системы. Модель, которую использует Палюлин, строится на поведении 360 тыс. атомов. В ходе исследований удалось более детально изучить механизмы работы рецептора и воздействие так называемых модуляторов на открытие и закрытие ионного канала. «Нам удалось найти новый центр связывания модуляторов, который расположен очень близко к ионному каналу, — рассказывает Палюлин. — До нас никто не моделировал рецепторы целиком».

В результате были смоделированы несколько веществ, с помощью которых можно управлять поступлением кальция в нейроны. Эти вещества переданы для дальнейшего изучения в медицинские лаборатории Института физиологически активных веществ РАН в подмосковную Черноголовку, где исследования в области нейропротекторов ведутся уже десятки лет. Вполне возможно, что со временем на их основе будут разработаны лекарства для лечения болезней Альцгеймера, Паркинсона и других нейродегенеративных возрастных заболеваний.

Помимо научной, лаборатория I-SCALARE ведет и учебную деятельность: в ее стенах был подготовлен учебный курс по использованию симуляторов для моделирования различных вычислительных систем и выпущено учебное пособие для этого курса. Лаборатория регулярно организует научные семинары, а ее сотрудники выступают научными руководителями аспирантов и студентов МФТИ.

В дирекции информационных технологий работают не только дипломированные специалисты, многие из которых, кстати, являются выпускниками университета, но и нынешние студенты вуза. Казалось бы, проблем с кадрами быть не должно. Но ИТ-бизнес в Екатеринбурге развивается активно, сильно зависит от человеческого капитала, и существует определенный кадровый голод: как только возникает инициатива создания нового бизнеса, сразу начинается миграция кадров.

«Зарплата у сотрудников в университете ниже рыночной, потому здесь должны работать люди, способные к служению идее, — считает Богданович, — но при этом они должны иметь возможность профессионально вырасти, получить опыт, состояться в той или иной роли. Руководитель должен организовать определенное профессиональное движение работников, выстроить их карьеру, понимая, что кадровые изменения неизбежны: кто-то вырастет и уйдет, кто-то поднимется на ступеньку выше и, может быть, станет сочетать работу в ИТ-службе с преподаванием. Такое сочетание является одним из способов подпитки преподавательской среды практиками-профессионалами. Именно сейчас в дирекции собрались люди, которые вырастут в хороших преподавателей ИТ — например, некоторые наши сотрудники уже являются преподавателями, доцентами соответствующих кафедр».

Университет развивает партнерские отношения с ведущими ИТ-компаниями и, осваивая их опыт для создания собственных технических решений, выполняет функцию своеобразного проводника инноваций в образовательный процесс.

«Это одна из миссий нашей дирекции, не свойственная ИТ-службам предприятий других отраслей, — говорит Богданович. — Среди наших партнеров есть такие известные компании, как Microsoft, IBM, Intel. У нас существует большая практика по чтению курсов партнеров — в частности, уже несколько лет при университете существует инновационный центр компании Microsoft, ставший лучшим в России по итогам 2012 года. Есть академия Cisco, планируем открыть аналогичную с Intel и IBM».

Перспективные технологии

Сегодня идет уточнение ИТ-стратегии и приведение ее в соответствие со стратегией развития УрФУ, рассчитанной на достижение университетом международного статуса.

«Очевидна необходимость совершенствовать межвузовскую сеть, оператором которой мы являемся, развивать устойчивые каналы связи с теми университетами, где проходят стажировку наши студенты в рамках различных программ межвузовского обмена. Кроме того, следует обеспечить доступ к ресурсам университета, чтобы, уезжая на стажировки и обучение, наши студенты не выпадали из информационного поля. Нужно развивать коммуникации с местами дислокации различных образовательных ресурсов, библиотеками», — поясняет Богданович.

Наиболее перспективными сегодня, по мнению Богданович, являются такие технологии, которые обеспечивают мобильность студентов и преподавателей, позволяя им получать образование с помощью современных способов телекоммуникации: «Должна быть возможность, учась в одном университете, проходить стажировки в другом, затем возвращаться и гармонично входить в учебный процесс, несмотря на отсутствие в течение нескольких месяцев. Поэтому основная идея, которая должна приниматься во внимание при построении технических решений, — обеспечение мобильности. Отсюда — мобильные устройства, приложения, надежно защищенные информационные ресурсы».

Поделитесь материалом с коллегами и друзьями

Купить номер с этой статьей в PDF