Виктор Павлович ГергельВ Нижегородском государственном университете им. Н. И. Лобачевского направление вычислительной математики и информационных технологий [1] одно из ключевых — в 1963 году именно здесь был открыт первый в СССР факультет вычислительной математики и кибернетики. О сегодняшнем дне факультета рассказывает его декан Виктор Павлович Гергель.

В прошлом году факультет ВМК ННГУ отметил свое 50-летие. Какие новости факультетской жизни можно выделить?

За последние пару лет на факультете произошли важные изменения. В 2012 году была образована новая кафедра биоинформатики, призванная организационно оформить перспективную работу по исследованию в области живых систем, проводимую на факультете. В 2014 году появилось новое направление подготовки — «Программная инженерия», ставшее отражением нашего стремления обеспечить широкий спектр возможностей обучения — от прикладной математики до компьютерных технологий. В этом году существенно расширены суперкомпьютерные ресурсы ННГУ — компьютер «Лобачевский» позволил создать в университете потенциал для развития науки, прикладных исследований и образовательных программ. И пожалуй, самое важное — в 2013 году ННГУ вошел в число 15 вузов страны, получивших право выполнения Национального проекта повышения конкурентоспособности российских университетов среди ведущих мировых образовательных центров. В рамках этого проекта одним из приоритетных для ННГУ является направление «Информационно-коммуникационные системы и технологии, суперкомпьютерные вычисления, защита информации».

Какие научные и прикладные проблемы, связанные с суперкомпьютерами, решаются на факультете?

Везде, где необходимо анализировать поведение сложных объектов и выбирать наилучшие варианты, невозможно обойтись без вычислительного эксперимента с применением высокопроизводительных вычислительных систем. Исследования с использованием суперкомпьютеров не ограничиваются факультетом ВМК — это направление является одним из ключевых для всего университета. Роль ВМК здесь, помимо собственных исследований, состоит в обеспечении надежного функционирования суперкомпьютерного комплекса, демонстрации его потенциала, реализации программ повышения квалификации сотрудников ННГУ, участии в совместных междисциплинарных работах, где необходима разработка параллельных программ. В качестве примеров проектов с применением суперкомпьютерных вычислений можно назвать задачи глобальной оптимизации, многомасштабное моделирование лазерной плазмы, разработку новых высокопроизводительных технологий для приложений биоиндустрии, ранней диагностики и терапии в медицине, моделирование сердечной деятельности, вычислительные эксперименты при проектировании скоростных судов на воздушной подушке. В рамках программы повышения конкурентоспособности Нижегородского университета планируется ряд важных работ, среди которых разработка наукоемкого ПО для суперкомпьютеров экзафлопсной производительности, расширение использования суперкомпьютеров научными коллективами из разных областей, разработка системы облачных высокопроизводительных вычислений, расширение возможностей подготовки кадров.

Что представляет собой система подготовки кадров для суперкомпьютерной индустрии?

Новизна и сложность суперкомпьютерной проблематики диктуют свои требования к подготовке. Например, необходима разработка новой параллельной вычислительной математики, поскольку большинство существующих алгоритмов последовательны и скрывают потенциал параллельных вычислений. Большую сложность представляет проблема переносимости параллельного программного обеспечения в силу того, что практически каждый суперкомпьютер уникален. И наконец, в параллельном программировании возникают совершенно новые задачи, с которыми мы не сталкиваемся при традиционной разработке программ. Это, например, декомпозиция вычислений на параллельные выполняемые подзадачи, обеспечение взаимоисключения при доступе к общим разделяемым ресурсам, синхронизация процессов и потоков и многое другое.

Суперкомпьютерные вычисления — это новая область человеческой деятельности, очень интересная, важная, но и чрезвычайно трудная. В организации подготовки кадров для нее мы исходим из того, что знания и умения в этой сфере необходимы практически каждому современному ИТ-специалисту. Поэтому подготовку нельзя свести к одному или нескольким учебным курсам — это должна быть комплексная система образования. На факультете разработан и уже более 20 лет читается учебный курс «Теория и практика параллельных вычислений», все материалы которого представлены в открытом доступе и используются многими российскими университетами. В прошлом году были переработаны 18 учебных курсов по направлению «Фундаментальная информатика и информационные технологии» с учетом проблем параллелизма.

В ННГУ действует межфакультетская магистратура для физико-математических факультетов по тематике параллельных вычислений. Ежегодно ВМК реализует программу повышения квалификации для преподавателей российских вузов, а также организует Всероссийский суперкомпьютерный форум, в рамках которого проходят школы для молодых ученых и специалистов. Ну и конечно, выполняются курсовые, дипломные и выпускные работы по тематике суперкомпьютеров — как правило, на проектной основе. В 2011 году совместная работа преподавателей нашего факультета с коллегами из МГУ по параллельному программированию была признана победителем международного конкурса образовательных материалов Европейской ассоциации Informatics Europe.

Как развивается сотрудничество в рамках Суперкомпьютерного консорциума университетов России?

Нижегородский университет вместе с МГУ, СПбГУ ИТМО и ЮУрГУ входит в число учредителей консорциума, объединяющего свыше 50 российских университетов. Основной результат его создания — консолидация усилий по подготовке кадров в области суперкомпьютерных технологий. Успешное выполнение национального проекта «Суперкомпьютерное образование», который стал главным делом консорциума, привело к формированию системы суперкомпьютерного образования в масштабах страны. Нижегородский университет активно сотрудничает с другими университетами — МГУ, Пермским политехническим, Самарским аэрокосмическим, СПбГУ ИТМО, Томским, Южно-Уральским и др. В качестве примера результата сотрудничества можно привести формирование национальной системы конференций и молодежных школ по суперкомпьютерной тематике.

На каких принципах строится новая учебная программа по программной инженерии?

В этой области объектом исследований являются сложные масштабные программные системы, состоящие из сотен миллионов строк. Сложность программных изделий сопоставима со сложностью серьезных материальных объектов — зданий, мостов, гидросооружений и т. п., а это означает, что нужна очень хорошая подготовка специалистов. Ключевое отличие программных систем состоит в их виртуальности. В отличие от материальных объектов мы не можем увидеть программы, они спрятаны внутри компьютеров и проявляют себя только в момент выполнения. Как логически спроектировать такие сложные программные системы и как доказать правильность их работы — одна из фундаментальных проблем программной инженерии.

Человечество занимается разработкой сложных материальных объектов тысячи лет, накопив в этом большой опыт, но предметная область программной инженерии еще нова, и мы находимся в начале пути. Это сложная интеллектуальная область деятельности, и у нас есть возможность заложить основы науки разработки сложных масштабных программных изделий. При разработке учебных планов по программной инженерии мы исходили из собственного опыта в этой области, провели анализ программ ведущих российских и зарубежных университетов и, конечно, учитывали рекомендации Computing Curricula по программной инженерии. В разработке многих учебных курсов и организации лабораторного практикума активно участвуют и наши партнеры из ведущих ИТ-компаний.

Как развивается партнерство с ИТ-индустрией?

Сейчас мы видим необходимость в более глубоком взаимодействии, прежде всего в организации совместных научно-прикладных проектов. Участвуя в них, преподаватели получат возможность повышать свое профессиональное мастерство, а студенты — применить на практике знания, полученные на аудиторных занятиях. Результатом станет значительное повышение качества подготовки специалистов в университете. А компании смогут задействовать научный потенциал ННГУ для решения реальных задач. Среди совместных работ последних лет можно выделить проект по сертификации специалистов по параллельному программированию, выполняемый в сотрудничестве с Intel.

Какие перспективы у дистанционного обучения, в частности в связи с ростом популярности программ МООС ( Massive Open Online Course — «массовые открытые онлайн-курсы» )?

Можно выделить несколько направлений использования дистанционного обучения в университете. Наиболее понятное и оправданное — это поддержка классической схемы очного обучения. Дистанционные инструменты помогают студентам осваивать пропущенный или плохо понятый материал, проходить тестирование. Это также дает хорошие возможности обратной связи преподавателю: если он видит, что определенный тест часть студентов не прошла, то может сделать вывод, что либо тест плохо подготовлен, либо ему не удалось донести материал — и нужно исправить ситуацию.

Второе направление — познавательное, когда средства дистанционного обучения используются для доведения знаний до всех желающих. Мы крайне заинтересованы в том, чтобы подготовка по параллельному программированию и суперкомпьютерам велась как можно более широко. Так появилась идея Интернет-университета суперкомпьютерного образования, реализуемая совместно с Вычислительным центром МГУ, ИПМ им. М. В. Келдыша РАН, СПбГУ и ИНТУИТ. Этот проект получил широкое признание в стране.

По своей идеологии курсы MOOC близки нашему интернет-университету, и это прекрасное начинание для введения в ту или иную область знаний, однако сложность такого обучения состоит в необходимости сильной мотивации у студентов. Мы высоко оцениваем потенциал MOOC, планируем в этом году разработать несколько учебных курсов в рамках этой идеологии — ННГУ уже направил заявку на участие в ресурсе виртуальных образовательных платформ Coursera.

Еще одно направление дистанционного обучения — организация подготовки на платной основе. В прошлом году мы разработали полную учебную программу дистанционного образования по направлению «Прикладная математика и информатика». Мы видим для этой программы хорошие перспективы, поскольку сейчас заметна большая заинтересованность граждан нашей страны в дополнительном образовании.

Какие новые задачи стоят перед факультетом?

Основным конкурентным преимуществом факультет ВМК считает взаимодополняющее сочетание подготовки высококвалифицированных кадров с научно-исследовательской и прикладной деятельностью в области вычислительной математики, математического моделирования, информационных технологий и высокопроизводительных вычислений. Новые стимулы для развития факультета получены в результаты вхождения Нижегородского университета в Национальный проект повышения конкурентоспособности российских университетов. Факультету, как и всему университету в целом, предстоит интенсивная работа, позволяющая достичь высоких мест в ведущих мировых рейтингах университетов. Мы должны будем существенно повысить публикационную активность сотрудников факультета, а также академическую мобильность сотрудников, аспирантов и студентов факультета.

Литература

  1. Наталья Дубова. ИТ на мощном фундаменте классического университета // Открытые системы.СУБД. — 2012. — № 7. — С. 46–50. URL: http://www.osp.ru/os/2012/07/13017644 (дата обращения: 22.05.2014).

Наталья Дубова (osmag@osp.ru) — научный редактор, «Открытые системы.СУБД» (Москва).

Поделитесь материалом с коллегами и друзьями

Купить номер с этой статьей в PDF