Становление лаборатории как закономерный этап развития специальности "Прикладная математика и информатика" в Нижегородском государственном техническом университете им. Р.Е. Алексеева

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Становление лаборатории как закономерный этап развития специальности «Прикладная математика и информатика» в Нижегородском государственном техническом университете им. Р.Е. Алексеева

Актуальность темы обусловлена интересом к историческому аспекту становления лаборатории вообще, и лаборатории прикладной математики, в частности. Всегда считалось привычным, когда лаборатория как топос научной мысли коррелировала с естественнонаучным массивом знаний. А вот лаборатория прикладной математики - это относительно недавнее «приобретение» науки, трансформировавшейся в технонауку [1]. Вообще, лаборатория как место концентрации научной мысли, как организационная структурная единица науки - весьма привлекательный феномен исследования посредством философско-методологической рефлексии. Несмотря на молодость научно-исследовательской лаборатории МП и ТК, она имеет в своей основе сильную научную школу. В настоящее время лаборатория ведет свою работу в перспективных направлениях науки и техники [6]. Рассмотрим исторический аспект становления лаборатории, для этого погрузимся в контекст становления кафедры «Прикладной математики» НГТУ им. Р.Е. Алексеева [8]. Понятно, что история любой кафедры как структурного подразделении предполагает обращение к истории института как целостной системы [7]. Итак, коротко остановимся на его истории.

Нижегородский Государственный Технический Университет положил своё начало ещё в далеком 1898 году. Тогда, в ходе «Всероссийской промышленно-художественной выставки», городские власти, промышленники и купцы Нижнего Новгорода инициировали создание технического высшего учебного заведения, обратившись к правительству с просьбой открыть в городе на Волге технический ВУЗ. Через два года открывается Варшавский политехнический институт (ВПИ), давший жизнь НГТУ им. Р.Е. Алексеева. Итак, история технического университета в Нижнем Новгороде - это и история Варшавского политехнического института. В 1915 году, во время Первой Мировой Войны, Варшавский политехнический институт эвакуируют в Москву, где он просуществовал всего два года. В 1917 году, постановлением Временного правительства, в июне был упразднен Варшавский политехнический институт, на базе которого и был учрежден 1-го октября 1917 года Нижегородский политехнический институт (НПИ). В 1918 году в июне декретом СНК был учрежден Нижегородский государственный университет (НГУ), включивший в себя: Нижегородский политехнический институт (НПИ), Народный университет (естественно-гуманитарного) профиля, Высшие сельскохозяйственные курсы, а позже - и Высшие медицинские курсы, и Педагогический институт. Первым ректором НГУ стал профессор-зоолог Дмитрий Федорович Синицын. После многочисленных преобразований в НГУ входило шесть факультетов: медицинский, педагогический, агрономический, строительный, механический и химический. До 1990-х годов Нижегородский политехнический институт претерпел ряд изменений, как в учебном плане, так и в названиях. Появились новые факультеты и филиалы в других городах области - в Дзержинске, например. Только в 1992 году приказом Министерства науки, высшей школы и технической политики Российской Федерации от 24 декабря 1992 года №1133 Нижегородский политехнический институт, получив статус технического университета, был переименован в Нижегородский государственный технический университет [9]. Одиннадцать лет назад, в 2007 году, ему было присвоено имя знаменитого конструктора - Ростислава Евгеньевича Алексеева. Двадцать первого декабря 2005 года на базе факультета информационных систем и технологий организован учебно-научный институт радиоэлектроники и информационных технологий (ИРИТ). За 70 лет существования факультета, а затем и института, накоплен богатый и, что очень важно, признанный в стране и за рубежом опыт подготовки инженерных и научных кадров. Среди выпускников института: семь лауреатов Ленинской премии, более пятидесяти лауреатов Государственной премии, десятки докторов и сотни кандидатов наук, а также руководящий научный и инженерный персонал крупнейших отраслевых НИИ и телекоммуникационных фирм Нижнего Новгорода [7].

Специальность «Прикладная математика и информатика» была открыта в НГТУ в 1994 году при институте радиоэлектроники и информационных технологий [8]. Популярность этой специальности постоянно растет среди абитуриентов. Языки и методы программирования, технологии программирования, аппаратные средства ЭВМ, структуры и базы данных, теория компиляции, дискретная математика, формальные языки, численные методы, математический анализ, линейная и высшая алгебра, дифференциальные уравнения, математическая физика, математические модели окружающей среды, математические модели катастроф - основной перечень дисциплин, изучаемых студентами. Эти дисциплины преподаются опытными преподавателями с многолетним опытом работы: профессорами и доцентами.

Сама по себе прикладная математика как раздел математики, рассматривает возможность применения математических методов и алгоритмов на их основе к реальным аспектам этого мира, другим областям науки и техники. Одна из главных задач - построение математических моделей, описывающих всевозможные процессы, физические и технологические системы, биологические и другие. Основные дисциплины в прикладной математике: численные методы решения задач, дифференциальные уравнения, теория вероятности и теория игр, методы оптимизации, исследования операций, теория управления и алгоритмов. В курсе прикладной математики изучаются выкладки трудов таких ученых как Готфрид Лейбниц, Огюстен Луи Коши, Виктор Яковлевич Буняковский [10]. Примеры тесно связанных с прикладной математикой направлений: математическая физика, финансовая математика, эконометрика. Составив модель какой-либо системы, нужно понять, что с ней будет в будущем, как ей оптимально управлять, найти равновесное состояние. Зачастую это можно сделать только с помощью математического моделирования. Таким образом, специалист должен владеть и теоретической математикой, и программированием, иметь глубокие способности к логическому мышлению. Если обобщить, то работа выпускников данной специальности связана с моделированием математического обеспечения, обслуживанием и администрированием компьютерных сетей, комплексной разработкой программного обеспечения - автоматизированных и операционных систем, сервисов, баз данных. Выпускники устраиваются на работу инженерами-математиками, специалистами по математическому моделированию, разработке и внедрению информационных технологий, специалистами по информационной безопасности, системными администраторами, программистами, консультантами в области информационно-вычислительной техники - двери открыты практически во все сферы, где на первом месте стоит безупречное знание математики и вычислительной техники. Не случайно, что именно на такой квалифицированной кафедре возникла лаборатория моделирования природных и техногенных катастроф НГТУ им. Р.Е. Алексеева.

Научно-исследовательская лаборатория моделирования природных и техногенных катастроф в интересах устойчивого промышленного развития страны и региона (сокращенно НИЛ МП и ТК) создана Приказом ректора Нижегородского государственного технического университета им. Р.Е. Алексеева в 2012 году. Лаборатория проводит научные исследования по направлениям:

– генерация волновой активности для моделирования распространения волн цунами в океане;

– исследования экстремальных волновых режимов в различных классах океанических волн; - разработка многоцелевых программно-аналитических комплексов для моделирования волновых процессов в ограниченных и открытых морских акваториях;

– расчеты распространения загрязнений, примесей и донных отложений в природных водоемах; - анализ динамических эффектов при распространении волн и оценки их воздействия на гидротехнические сооружения в прибрежной зоне;

- лабораторное моделирование волновых процессов;

– разработка и пополнение базиса гидродинамических задач для верификации программных продуктов различного уровня сложности, реализующих модели уравнений гидродинамики; - разработка автономных мобильных робототехнических комплексов наземного и надводного базирования для мониторинга прибрежной зоны океана;

– разработка комплекса научно-технических решений для создания гидроволновых электростанций [6].

Высокая квалификация и профессиональный уровень коллектива лаборатории подтверждается активным участием в образовательной деятельности, большим числом публикаций в журналах с высоким рейтингом, опытом выполняемых научных проектов, полученными премиями и наградами, членством в научных сообществах и редакционных коллегиях ведущих научных журналов. Студенты, интересующиеся различными аспектами современной математики, ее приложениями к решению задач реального мира и программированию получают шанс развивать свои навыки и способности. Лаборатория дает шанс студентам-бакалаврам применять теоретические знания на практике, наглядно увидев, как работают алгоритмы и задачи в реальности. Интересующиеся наукой студенты имеют возможность получить неоценимый опыт выступлений на конференциях или студенческих конкурсах, представляя проекты лаборатории. Это влечет за собой награды и призвание не только кафедры, но и в личном зачете, что способствует поступлению в магистратуру или аспирантуру. Студенты-магистры занимаются наукой более углубленно, посещают серьезные конференции и выставки. Лаборатория трудоустраивает по трудовому договору, что позволяет накапливать стаж работы по профессии. Студенты-аспиранты могут уже выступать на конференциях со своими идеями и задачами, ибо накопленный багаж знаний и заслуг позволяет это осуществить. Особо выдающиеся студенты имеют шанс на стажировку за рубежом. Все это есть неповторимый опыт, который студенты применяют для поступления на работу, защите дипломов или диссертаций. Описание деятельности лаборатории по прикладной математике может быть более понято, если мы рассмотрим теоретический анализ лаборатории в произведении крупного социолога науки, для которого именно этот структурный элемент науки становится предметом анализа.

Бруно Латур в статье «Дайте мне лабораторию, и я переверну мир» анализирует деятельность лабораторий в качественно ином смысле. Разделяя проблемы «микро» и «макро» уровней, Латур говорит: «…имеет место разделение труда между исследователями организаций, институтов, общественной стратегии с одной стороны, и людьми, изучающими разногласия на микроуровнях внутри научных дисциплин, с другой. Действительно, непросто усмотреть общие элементы в анализе разногласий относительно лаетрила (Nelkin, 1979) и в семиотическом исследовании отдельного текста (Bastide, 1981); в исследовании индикаторов, указывающих на рост НИОКР (R&D) и истории гравитационного волнового детектора (Collins, 1975); или в расследовании взрыва реактора на заводе Виндскэйл и расшифровке нечленораздельного бормотания ученых, беседующих на скамейке (Lynch, 1982). Уловить общие черты среди этих разнонаправленных тематик настолько сложно, что люди склоняются к идее существования «макроскопических» проблем и к необходимости отдельного рассмотрения двух уровней исследования, осуществляемых учеными с различной специализацией с помощью различных методов» [3]. Прежде всего, Б. Латур говорит об осознании скрытых технологических возможностей исследовательской деятельности, в результате которых меняются функции лаборатории. Они становятся обителью прикладной науки, то есть науки, ориентированной на создание и совершенствование технологий. Именно лаборатории выступают в качестве отправной точки научно-технического прогресса. Вместе с тем все алгоритмы исследований, их результаты, полученные и первоначально отработанные в лаборатории, применяются не только для получения новых знаний и разработки новых технологий, но и для практического обслуживания многих сфер деятельности. Латур пишет, что ученые «будут делать все от них зависящее, чтобы распространить повсюду некоторые из условий, способствующих воспроизведению благоприятных лабораторных практик. Поскольку научные факты производятся внутри лабораторий, то для обеспечения их свободного распространения необходимо создать дорогостоящие сети, внутри которых будет поддерживаться их хрупкая эффективность. Если это значит превратить общество в большую лабораторию, то так оно и будет. Распространение лабораторий в те области, которые за несколько десятилетий до этого не имели ничего общего с наукой, является хорошим примером построения подобных сетей» [3]. Что особо значимо для нас в этом тексте? Суммируя мысли социолога, отметим новые черты, присущие лаборатории как элементу науки: 1. лаборатории - отправная точка технического прогресса; 2. лаборатория - обитель прикладной науки, способствующая воспроизведению лабораторных практик; 3. дорогостоящие сети - инструмент распространения произведенных в лаборатории научных фактов. Прикладнизация знания как составляющая процесса трансформации науки в технонауку становится общим местом современной науки. «Технонаука - это состояние современного производства научного знания, которое характеризуется не только тем, что технические средства - такие, как пузырьковые камеры, секвенаторы, хроматографы - постоянно используются для построения теорий и фактов, но и тем, что без воплощения нового научного факта или теории в работающем образце техники эти факты или теории могут быть поставлены под вопрос», - так определяет технонауку Бруно Латур [3, с. 10].

Не обошло это стороной и кафедру «Прикладной математики и информатики»: в 2015 году лаборатория НИЛ МП и ТК активно приступила к реализации этапа прикладнизации, когда наконец-то стало возможным накопленный потенциал в виде теоретических массивов наработанного знания проецировать на реальность, получая «работающие» практические результаты. В частности, студенты начали разработку макетов робототехнических комплексов, магистры и аспиранты продолжили заниматься математическим моделированием данных, полученных с помощью дорогостоящего оборудования. Как результат, в 2016 году в ходе натурных испытаний лаборатория МП и ТК была отправлена на остров Сахалин для тестирования научного оборудования и автономного комплекса. После получения результата в ходе испытаний лаборатория, набирая обороты, начала эффективно функционировать. Так, были разработаны новые научные комплексы, некоторые из них были так же подвергнуты испытаниям на острове Сахалин в 2017 году. Это знаменовало важный этап ее развития: лаборатория стала развиваться не только в области научной деятельности, но и в сфере решения актуальных проблем робототехники.

Бруно Латур, как видим, говоря о «научности» науки, сводит эту тему к проблеме проникновения исследовательской деятельности в различные сферы жизни, что становится возможным благодаря совершенствованию технологий. Наука как бы спускается с небес духа в саму жизнь, ее единичные проявления и случайные единичности. Следуя в ногу со временем, лаборатория активно развивает инженерное измерение технознания, а именно: робототехнику. Разрабатываются мобильные комплексы, применительно к научно-исследовательским целям в области динамики волновых процессов моря и океана. Лаборатория позволяет найти подходы к решению современных проблем изучения неосвоенных территорий, предупреждению катастроф, изучению экологической обстановки. Работа на стыке математики, программирования и механики позволяет воплотить в реальность инженерную мысль. Действительно, как когда-то предсказывали классики, территория стыка различных наук становится территорией открытий и продуцирования нового знания. Пройдя полный цикл - от идеи, до модели и действующего прототипа - робототехнические комплексы испытываются в целевых условиях эксплуатации. Для этого снаряжаются экспедиции в различные уголки нашей страны, команда инженеров-испытателей вместе работают над задачей - каждый в своей профессиональной компетенции. Созданные комплексы работают во благо, собирая ценные научные данные для дальнейшей обработки математическими аппаратами.

Так, современный этап науки, воплотившийся в технонауке, принципиально изменил место лаборатории в институте науки, сделав ее центральным звеном, ответственным за научнотехнический прогресс во всех сферах науки [2]. Прикладнизация науки из мечты - через теоретические конструкции философов - превратилась в реальность. И мы, сегодняшние магистры, оказываемся причастными к этой реальности, ее повседневному конструированию.

Список литературы

прикладной математика университет лаборатория

[1]. История, философия и методология науки и техники: учебник для магистров / Н.Г. Багдасарьян, В.Г. Горохов, А.П. Назаретян. - М.: Юрайт, 2016. - 383 с.

[2]. Клюкина, Т.Н. Научно-технический прогресс как предмет дискуссии сциентистов и антисциентистов / Т.Н. Клюкина, Т.Л. Михайлова // Будущее технической науки: сборник материалов XIV Международной молодежной научно-практической конференции. 2015. - С.

570-571.

[3]. Латур, Б. Наука в действии: следуя за учеными и инженерами внутри общества; пер. с англ. К. Федоровой. - СПб: Изд-во Европейского ун-та в С.-Петербурге. 2013. - 414 с.

[4]. Терентьева, И.Н., Михайлова, Т.Л. Философия: учебное пособие (практикум) для студентов вузов / Нижегородский гос. техн. университет им. Р.Е. Алексеева. - Н. Новгород. 2013. - 182 с. [5]. Чешев, В.В. Инженерное мышление в антропологическом контексте // Философия науки и техники. 2016. Т. 21. №1. С. 104-117.

[6]. URL: http: // www.nntu.ru / content / laboratrii

[7]. URL: http: // www.nntu.ru /faculs / irit 7

[8]. URL: http: // www.ineu.nntu.ru / kafedra / etie

[9]. URL: http: // www.1mnad.nntu.ru

[10]. Неравенство Коши-Буняковского / Сайт цифровых учебников [Электронный ресурс]. - URL: https://abc.vvsu.ru/books/discr/page0004.asp

Размещено на Allbest.ru