Научная-исследовательская работа

Научные исследования на кафедре ведутся в нескольких направлениях. Перечислим основные.

1. Доцентом кафедры, к.т.н. В.А. Фомичевым в математической лингвистике и математической теории интеллектуальных систем предложена новая теория математического описания процессов общения интеллектуальных систем (в первую очередь, человека и компьютера) на естественном языке (ЕЯ), т.е. на русском, английском, японском и других подобных языках, используемых людьми. Эта теория называется Интегральной формальной семантикой (ИФС). Ее центральной составляющей является теория К-исчислений (концептуальных исчислений), алгебраических систем концептуального синтаксиса и К-языков (К-теория). Сущность главного результата К-теории заключается в том, что впервые в мире был предложен способ математического представления смысловой структуры произвольных ЕЯ-текстов. В практическом плане это означает, что предложены математические средства и методы, удобные для проектирования сколь угодно сложных программ, понимающих ЕЯ, и для разработки языков общения компьютерных интеллектуальных агентов. Таким образом, внесен значительный вклад в теорию систем искусственного интеллекта и, как следствие, в теорию автоматизированных систем организационного управления, теорию многоагентных систем и теорию построения Семантической Всемирной Паутины (Semantic Web).

Перечисленные научные результаты получили широкое международное признание в 1990-е годы. Они представлены в 90 печатных работах, в том числе в более чем 50 работах на английском языке и двух работах на французском языке, опубликованных в 14 странах. Полученные результаты были обсуждены и одобрены на многих международных научных конференциях и конгрессах, в том числе на 14-м и 15-м Международных конгрессах по кибернетике (Намюр, Бельгия), Международной конференции по кибернетике и системам (Вена, Австрия).

В.А. Фомичев являлся председателем Первой международной конференции "Развитие творческих качеств и широкого кругозора в компьютерный век" (Университет г. Берген, Норвегия, 2000), является заместителем главного редактора международного электронного журнала "Образовательные технологии и общество" (Бонн, Германия), членом редакционных советов международных журналов на английском языке "Информатика" (Любляна, Словения), МЕТАЛОГИКОН (Рим, Италия). В качестве приглашенного редактора подготовил 4 спецвыпуска международных журналов на английском языке, опубликованных в Великобритании, Германии, Словении (1997-2001).

2. За последнее десятилетие сотрудниками кафедры под руководством доцента, к.т.н. Тюхова Б.П. внесен определенный вклад в развитие новых информационных технологий, базирующихся на фундаментальных результатах в области искусственного интеллекта - методах и концептуальных объектно-ориентированных языках (КООЯ) представления знаний 5-го поколения. Эти методы не имеют аналогов по теоретической обоснованности, выразительности, мощности механизмов вывода и возможностям концептуального моделирования сложных динамических предметных областей широкого класса.

Данные результаты позволили приступить к реализации языков, созданию соответствующего инструментария и технологий в новом классе систем - систем, основанных на знаниях (СОЗ).

Результаты получили положительный отзыв на международном совещании "New Technologies in Control System - 94", отмечены I-й Премией Российской ассоциации искусственного интеллекта за фундаментальные исследования (1995 г., Г.С. Плесневич), одобрены на 2-м Международном симпозиуме "Интеллектуальные системы" (1996 г.).

В рамках разрабатываемого направления получены студенческие гранты (1996 и 1997 гг.) по теме "Разработка трансляторов КООЯ" (I место на СНТК МГИЭМ-96, призеры Международной студенческой школы-семинара "Новые информационные технологии", Крым, 1996 г.).

3. Доцент кафедры, к.т.н., с.н.с А.Ю Истратов разрабатывает теорию искусственных нейронных сетей.

Теория искусственных нейронных сетей - одно из молодых, наиболее перспективных направлений информатики, объединяющее совокупность высокопроизводительных параллельных вычислительных процедур, "имитирующих" работу мозга человека. Возможности нейросетевой технологии позволяют реализовывать решение любой задачи из различных отраслей экономики и областей деятельности человеческого общества. Но наиболее эффективно с помощью искусственных нейронных сетей решаются задачи высокой вычислительной сложности, а также трудно формализуемые и не формализуемые, нередко неразрешимые средствами традиционной вычислительной техники.

К ним относятся:

распознавание и анализ образов, сцен (т.е. произвольных комбинаций образов) и ситуаций, например, финансовый анализ временных данных, анализ изображений в медицине, анализ спутниковой метеорологической информации и т.п.;
поиск оптимальных решений задач, описываемых сложным деревом целей, например - прокладка трафика вычислительных и телекоммуникационных сетей, игра в шахматы, принятие решений в экспертных системах и т.п.;
изучение и прогноз временной эволюции сложных многофакторных систем, включающих в себя экономические и социологические системы, системы управления и пр.;
поведенческие решения в робототехнике.

Современные нейросетевые технологиии относятся к одному из мощнейших направлений информационной индустрии. В 2001 году в мире было внедрено более 1 млн. прикладных разработок с использованием нейронных сетей. Практически все швейцарские банки и ряд других крупных банков мира применяют нейросетевые предсказатели. Крупнейшие автомобильные концерны, в частности, "Форд", "Рено" уже эксплуатируют нейросетевые автоматизированные системы. В космонавтике, авиастроении, сети Internet, медицине, экономике и др. областях и отраслях науки и техники бурными темпами внедряются нейросетевые приложения.

Сегодня нейросетевые технологии прочно вошли в повседневную жизнь. Например, одно из основных требований к современным квалифицированным маркетологам (наиболее дефицитной специальности на российском рынке) - знание и умение обращения с аппаратом нейронных сетей. Появившийся в продаже пылесос фирмы "Самсунг" с нейросетевым блоком управления произвел настоящий фурор в области бытовой техники; а заверения президента компании "Майкрософт" Билла Гейтца о том, что в ближайшем будущем 90% операционной системы компьютера будет реализовано на нейросетевой основе, указывает на широкие перспективы этого направления.

Лаборатория под руководством А.Ю. Истратова работает над данной проблематикой, начиная с 1994 года. За это время кроме фундаментальных исследований по этому направлению решены и реализованы следующие прикладные задачи:

система управления автономным транспортным средством (по заказу НЦ нейрокомпьютеров РАН) (в том числе подсистемы технического зрения, прокладки маршрута и исполнительная) - III-е место на выставке "Нейрокомпьютеры и их применение", Москва, 1996 г.;


Полномасштабный макет шасси	Микрополигон


Полномасштабный макет сканирующего лазерного дальномера	Масштабный макет шасси

система обнаружения целей в зоне обзора беспилотного летательного аппарата (по заказу ГосНИИАС);
система управления движением беспилотного летательного аппарата (по заказу ГосНИИАС);
система управления трафиком в телекоммуникационных сетях (по заказу АО РОСТЕЛЕКОМ);
система классификации сейсмической информации (распознавание землетрясений и взрывов) (по заказу НЦ "СИНАПС");
система распознавания дорожной информации (по заказу фирмы "Тойота");
система распределения вновь поступивших товаров по торговым точкам (по заказу ТД "Русь");
система прогнозируемого набора персонала для приема заказов на оказание услуг (по заказу АОЗТ "Пицца на дом");
система медицинской диагностики (по заказу МГБ № 52).

Опубликовано более 10 статей в отечественных и зарубежных журналах, среди них: "Автоматика и телемеханика", "Теория и системы управления", "Зарубежная радиоэлектроника", "Известия вузов. Приборостроение", "Нейрокомпьютер", "Информационные технологии", "Электросвязь", "IEEE Transactions on Neural Networks", "Neurocomputers: design and applications"; сделано более 60 докладов на международных и всероссийских научно-технических конференциях и семинарах; ежегодно организуется и проводится Всероссийская конференция "Нейрокомпьютеры и их применение" (А.Ю. Истратов - руководитель секции). Многие из полученных результатов внедрены или находятся в стадии внедрения. Готовится монография по теоретическим и прикладным аспектам проектирования интеллектуальных систем на нейросетевых структурах. В 2002 году издательством "Научлиттехиздат" (Москва) выпущена книга "Основы программирования на языке С/С++" (409 с., авторы: Истратов А.Ю., Агеев Д.А., Захарова Н.Ф., Ильиченкова З.В.), где в качестве примеров нашли отражение многие фрагменты из реализованных нейросетевых систем. По результатам НИР защищено две диссертации на соискание степени кандидата технических наук, готовятся к защите несколько других работ. Студенты, работающие по данной тематике, неоднократно становились лауреатами всероссийских конкурсов на лучшую студенческую работу. Можно отметить следующих лауреатов:

Ильиченкову З.В., 1994 г. - II-е место Всероссийского конкурса на лучшую студенческую работу под эгидой Министерства образования РФ (название работы "Прокладка маршрута автономного транспортного робота с помощью нейронной сети Хопфилда");
Агеева Д.А., 1995 г. - III-е место открытого конкурса МГИЭТ на лучшую работу студентов, аспирантов и молодых специалистов г. Москвы (название работы "Использование нейроподобной эластичной сети для планирования маршрута");
Агеева Д.А., 1996 г. - I-е место Всероссийского конкурса на лучшую студенческую работу под эгидой Министерства образования РФ (название работы "Нейросетевая реализация системы определения оптимального маршрута для АТР");

Подрябинникова А.А., 1999 г. - III-е место Всероссийского конкурса на лучшую студенческую работу под эгидой Министерства образования РФ (название работы "Применение нейронной сети с разделяемыми весами для распознавания визуальных изображений").

В обеспечение учебного процесса подготовлен цикл лекций с лабораторным практикумом по дисциплинам "Основы теории искусственных нейронных сетей" (190 ч.), "Применение нейрокомпьютеров в военно-промышленной индустрии" (72 ч.), "Применение нейросетевых технологий в экономике и бизнесе" (144 ч.)

4. Доцент кафедры, к.т.н., с.н.с. Андрей Анатольевич Внуков - область научных интересов - распределенная синхронная и асинхронная параллельно-поточная обработка данных в технических системах (систолические алгоритмы, транспьютерная технология).
Систолические алгоритмы применены в задачах робототехники, транспьютерная технология - в интеллектуальных системах при построении аппаратно-программных комплексов: цифрового гидропривода, графического интерфейса, модели системы динамических объектов, адаптивного электромеханического привода, манипуляционного робота. В работах разработана конфигурация аппаратных ресурсов и распределение на нее алгоритмов вычислений и коммуникации.
Результаты НИР публикуются и используются в лекциях и практических занятиях 2, 3, 5 курса ФПМ в дисциплинах "Основы ЭВМ, комплексов и систем" и "Транспьютерная технология".

Деловые игры являются новым направлением в учебном процессе института и внедряются в него с декабря 1997 года. С самого начала было решено внедрить современные научные и методические разработки в учебный процесс, использовать современную деловую игру "НиксдорфДЕЛЬТА", свободно распространяемую в России в рамках Программы Фонда Хайнца Никсдорфа (Германия), а затем после достижения успехов в ее освоении приступить к сотрудничеству с Фондом в разработке новых деловых игр.

Деловая сетевая компьютерная игра коллективного типа "НиксдорфДЕЛЬТА" (система имитационного моделирования управления предприятием) обучает управлению предприятием и помогает вырабатывать навыки стратегического управления предприятием в современных условиях рыночной конкуренции. В ее основе лежит математическая модель свободного рынка с целью максимального приближения к реальной экономической модели. Основная идея игры - свободная конкуренция между несколькими командами игроков. Задачей каждой из 2-6 конкурирующих фирм, производящих и продающих до 3 продуктов на 4 рынках, является принятие экономически оправданных решений по всем важным вопросам предпринимательской деятельности (ценообразования, инвестиций, закупок, складского хранения, обеспечения качества, работы с кадрами и др.) с учетом положения каждого предприятия на рынке.

Программное обеспечение состоит из 2-х модулей: руководителя и участника.

Студенты МИЭМ активно и успешно участвуют в соревнованиях по деловой игре "НиксдорфДЕЛЬТА" в стенах института, в Московском региональном и Российском финалах. Она используется с 19 декабря 1997 года в учебном процессе для проведения плановых ("Программное обеспечение автоматизированных систем") и факультативных ("Основы деловых игр" и "Имитационная модель деловой игры Дельта") занятий со студентами 2-5 курсов ФПМ и ФЭМ.

За последние 3 года в 1998/1999, 1999/2000 и 2000/2001 учебных годах подготовлены команды МИЭМ, составленные из студентов ФПМ и ФЭМ, ставшие победителями в Московских региональных соревнованиях по деловой игре "НиксдорфДЕЛЬТА". Главный приз региональных конкурсов - одна путевка в Российский финал. В финале Российского конкурса в январе 2000 года команда МИЭМ заняла 3 место в своей финальной группе и вошла в число 6 лучших команд России, а в январе 2001 года заняла 1 место и стала Чемпионом России (С.А. Балабанов, А.В. Беляев, А.А. Жажин, тренер А.А. Внуков), завоевав главный приз - поездку в Германию. В соревнованиях на разных этапах участвовало 561 учебное заведение и более 7000 человек в 184 населенных пунктах 50 регионов России.

За всем этим стоит большая проделанная работа со студентами не только в учебном процессе института, но и по подготовке их к проведению деловой игры "НиксдорфДЕЛЬТА" и участию с докладами на VII и VIII Международных студенческих школах-семинарах в г. Судаке в 1999 и 2000 годах, участию в Летних школах молодых менеджеров Фонда Хайнца Никсдорфа в Летнем городке в Подмосковье в 1999 году, в Велегоже под Тулой в 2000 году, в Нижнем Новгороде в 2001 году и в научно-технических конференциях.

26 июня 2000 года на кафедре МОСОИиУ был создан Центр "Деловой игры", который в настоящее время превратился в общеинститутский центр. Он создан в целях улучшения качества образовательного процесса в МИЭМ, учитывая большие успехи студенческих команд МИЭМ в проводимых Фондом Хайнца Никсдорфа соревнованиях по деловой игре "НиксдорфДЕЛЬТА", большой интерес студентов к освоению этой игры и несомненную пользу включения экономических деловых игр в образовательный процесс.

Основными направлениями работы Центра "Деловой игры" являются направления, показанные на рисунке ниже.

Направления работы Центра "Деловой игры"

Деловая сетевая компьютерная игра "НиксдорфТРАНСФОРМАЦИЯ" (имитационная модель общехозяйственного развития страны во время перехода от плановой к рыночной экономике) впервые появилась в России на Летних школах молодых менеджеров в 1999 и 2000 годах в качестве курса лекций и практических занятий, проведенных д-ром Р. Остеркампом (Германия). В 2000 году в этих занятиях со студентами принимали участие доценты кафедры МОСОИиУ С.М.Лавренов и А.А.Внуков, соответственно, в качестве ассистента руководителя занятий и участника студенческой группы.

Задача по созданию автоматизированной обучающей системы - деловой сетевой компьютерной игры успешно решена в 2000 году совместно: д-ром Р. Остеркампом (математическая модель, техническое задание), к.т.н. Ан.А. Внуковым и к.г.н. Ал.А. Внуковым (проект программного обеспечения), студентами ФПМ МИЭМ П.А. Лавренчуком, И.З. Ханиным, М.С. Томашевичем (реализация программ).

Программное обеспечение состоит из 2-х модулей:Руководителя и Участника.

В 2001 году в работах по разработке новых подходов к реализации программного обеспечения участвовали студенты ФПМ Н.Н. Ившин, Е.С. Богословская, Е.А. Морозова.

5. Под руководством зав. кафедрой, проректора МИЭМ Г.П. Путилова осуществляется реализация проекта развития единой образовательной информационной среды МИЭМ, направленной на дальнейшее совершенствование качества подготовки специалистов и организации учебного процесса. При этом особое внимание уделяется внедрению в образовательный процесс современных информационных технологий, созданию в вузе информационных систем управления вузом и оптимизации учебного процесса, широкому использованию отечественных и зарубежных периодических изданий и других оперативных источников научно-технической информации, обеспечив их наличие в корпоративной сети и библиотечных фондах вуза.

В рамках проводимых работ по внедрению в учебный процесс современных информационных технологий и новых форм обучения в МИЭМ созданы и развиваются информационно-образовательные среды по ряду специальностей, которые представляют собой совокупность объединенных посредством сетевых технологий программных и технических средств организационного, методического и математического обеспечения учебного процесса. Все виды занятий, а также расчетные, курсовые и дипломные работы поддерживаются современными пакетами программ: Mathematica, Spice, Statistica, MS Office и др. Проводится работа по автоматизации библиотеки МИЭМ на основе системы ИРБИС, разработанной ГПНТБ РФ. Создана и проходит опытную эксплуатацию инвариантная к дисциплинам система тестирования с обработкой результатов на сервере, позволяющая осуществлять текущий контроль знаний студентов.

В последнее время коллектив сотрудников МИЭМ под руководством Путилова Г.П. по заданию Министерства образования РФ участвует в научно-исследовательской работе "Разработка распределенной информационной системы для организации, проведения и анализа результатов единого государственного экзамена на федеральном и региональном уровнях".