Доклад на заседании Коллегии Рособрагентства 10 апреля 2007 Инновационная образовательная программа Нижегородского государственного университета им. Н.И.Лобачевского «Образовательно-научный центр «Информационно-телекоммуникационные системы: физические основы и математическое обеспечение» Инновационная образовательная программа ННГУ «Образовательно-научный центр «Информационно-телекоммуникационные системы: физические основы и математическое обеспечение» вошла в число победителей конкурса, проведенного в 2006 году в рамках ПНП «Образование». Основной целью центра, создаваемого в рамках указанной программы является проведение научных исследований и обеспечение высокотехнологичных фирм, предприятий и вузов региона высококвалифицированными специалистами по всему спектру проблематики информационно-телекоммуникационных систем. Для достижения указанной цели выполняемый проект обеспечивает развитие комплексной системы обучения, переподготовки и повышения квалификации кадров на базе интеграции образования, научной и инновационной деятельности для повышения качества и увеличения масштабов подготовки специалистов. Отмеченная выше цель программы, реализуемой ННГУ, имеет государственную значимость. На заседании Президиума Государственного Совета России, проходившем в Нижнем Новгороде 16 февраля 2006 года, и на предшествовавшей ему встрече Президента России В.В.Путина с научной общественностью отмечалось, что «вектор мировой конкуренции сейчас переместился в сектор создания программного обеспечения. И это — большой шанс для России, выпускающей высококлассных специалистов в области прикладной математики и программирования». На тех же совещаниях была подчеркнута и региональная значимость подготовки кадров в области информационных технологий. Губернатор Нижегородской области В.П.Шанцев отметил, что «Динамика развития сектора информационных технологий в экономике региона требует увеличения количества выпускников. Кадры сегодня являются критическим звеном развития информационных технологий. Поэтому поставлена задача увеличить количество квалифицированных кадров в области ИКТ в три раза к 2010 году». Инновационная программа университета поддержана многими научными и производственными организациями-партнерами, с которыми ННГУ имеет договоры о сотрудничестве. В их числе все институты РАН в Нижнем Новгороде, Российский федеральный ядерный центр (г. Саров), НИИ измерительных систем им. Ю.Е.Седакова, Отдельное конструкторское бюро машиностроения им. И.И.Африкантова, НПО «Полет», НПО «Буревестник», НИИ радиотехники, ЗАО НПП «Салют-27», компании «Интел», «Майкрософт» и многие другие. В рамках сотрудничества с российскими и зарубежными партнерами в университете (и при его участии) созданы: центр коллективного пользования оборудованием «Волновые и квантовые технологии» (грант ФЦНТП на приобретение уникального оборудования; 2005 г.); научно-образовательный центр «Физика твердотельных наноструктур» (в рамках программы «Фундаментальные исследования и высшее образование в России»); координационный центр по научному и технологическому сотрудничеству с Европейским Союзом в области информационных и телекоммуникационных технологий в Приволжском федеральном округе (2002 г.); 1 авторизованные центры Образовательной Академии компании Microsoft, Сетевой Академии компании Cisco Systems, компании National Instruments; центры компетенции компаний IBM и Microsoft; центр превосходства и лаборатория беспроводных средств связи компании Intel; центр компьютерной подготовки инвалидов по зрению, поддерживаемый компанией Intel и нижегородским отделением ООО «Волга-Телеком» и многие другие центры и лаборатории. В рамках программы Темпус-ТАСИС Европейского Союза ННГУ выполняет проект «Всеобщий менеджмент качества для университетов» (контракт UM_JEP-24069-2003), в рамках которого в университете создан ресурсный центр по качеству образования в области информационных технологий. Еще один проект этой программы «Университетский трансфер знаний для устойчивого роста» (контракт UM_JEP-26017-2005) включает организацию центра превосходства в области трансфера знаний и подготовку соответствующих специалистов, в том числе в области информационных технологий. Весь этот опыт и поддержка партнеров способствуют успешной реализации инновационной программы. Финансирование проекта и освоение средств отражены в таблицах (см. табл.1 и табл.2). Таблица 1 Финансирование проекта (2006, 2007 гг.) Направления расходования Субсидия Софинансирование средств (млн. руб.) (млн. руб.) Приобретение лабораторного 465 22 оборудования Разработка и приобретение 59 5 программного и методического обеспечения Модернизация материально0 108 технической базы Повышение квалификации и 20 1 переподготовка персонала Всего 544 136 Таблица 2 Освоение средств по проекту в 2006 г. Субсидия Софинансирование (млн. руб.) (млн. руб.) Планируемые Фактическое Планируемые Фактическое объемы расходование объемы расходование Приобретение лабораторного 224,300 224,300 18,000 20,053 оборудования Разработка и приобретение 39,700 39,700 4,000 4,527 программного и методического обеспечения Модернизация материально0,000 0,000 55,000 55,014 технической базы Повышение квалификации и 8,000 8,000 1,000 1,185 переподготовка персонала Всего 272,000 272,000 78,000 80,778 Направления расходования средств Создаваемый образовательно-научный центр ННГУ «Информационно-телекоммуникационные системы: физические основы и математическое обеспечение» включает три учебно2 научных инновационных комплекса (УНИК), обеспечивающих охват тематики инновационной программы: Новые многофункциональные материалы и нанотехнологии (УНИК-1); Физические основы информационно-телекоммуникационных систем (УНИК-2); Модели, методы и программные средства (УНИК-3). В составе указанных комплексов в исполнении программы участвуют все 7 естественно-научных факультетов (52 кафедры) и все НИИ ННГУ (см. табл.3). Таблица 3 Подразделения Учебно-научные инновационные комплексы (УНИК) ННГУ УНИК-1 УНИК-2 УНИК-3 Факультеты Физический, Радиофизический, Вычислительной математики Химический Биологический, и кибернетики, Высшая школа общей Механико-математический и прикладной физики НИИ ФизикоМикробиологи и Прикладной математики, технический, региональной экологии Механики Химический Многие направления исследований и образовательные программы, предусмотренные проектом, являются междисциплинарными. В связи с этим в составе УНИКов образовательно-научного центра ННГУ создаются межфакультетские лабораторные комплексы. В целях иллюстрации, состав таких лабораторных комплексов, создаваемых в рамках УНИК-2, представлен в табл.4. Таблица 4 Межфакультетские лабораторные комплексы Лаборатории в составе комплексов УНИК «Физические основы информационно-телекоммуникационных систем» Информационные сиИнформационные тех- Современные системы новых частотных нологии для изучения стемы передачи и диапазонов живых систем и мониобработки инфорторинга окружающей мации среды Информационные и те- Квантоавая медицина Лаборатория лекоммуникационные и биология, нейроими- средств связи. технологии в терагерцо- тирующие информаци- Современные сивом диапазоне длин онные системы и стемы обработки волн. нейродинамика. сигналов. Волоконно-оптические Молекулярно Безопасность системы связи и инфоргенетические и генноинформационных мационные технологии. инженерные исследосистем. вания. Плазменные технологии. Новые методы диагностики и мониторинга окружающей среды. Как показывают данные, представленные в табл.5, число междисциплинарных лабораторий, оборудование которых в зависимости от его назначения вводится в состав различных подразделений, является значительным (24 лаборатории из 47 являются междисциплинарными). При этом сами учебно-научные инновационные комплексы, межфакультетские лабораторные комплексы и учебно-научные объединения коллективного пользования объединя- 3 ют деятельность кафедр и лабораторий, административно входящих в состав различных факультетов и НИИ ННГУ. Таблица 5 Основные подразделения Учебно-исследовательские учебно-научных лаборатории (число) Число инновационных комплексов Междисциплинарные Структурные (УНИК) (проектные) Межфакультетские 5 15 4 лабораторные комплексы Учебно-научные объединения 6 9 19 коллективного пользования Всего 11 24 23 В связи с этим для руководства программой использована схема проектного управления. В соответствии с этой схемой: Во главе междисциплинарной лаборатории ставится научный руководитель из числа ведущих специалистов. Научный руководитель каждой лаборатории непосредственно подчинен руководителю — координатору соответствующего УНИК. Задачей руководителя лаборатории является реализация плана учебно-научной работы, утверждаемого Советом УНИК, в состав которого входят все деканы факультетов, директоры НИИ и ведущие специалисты УНИК. Указанный совет определяет и план работы самого учебно-научного инновационного комплекса, за реализацию которого отвечает руководитель УНИК, назначаемый из числа руководителей факультетов и институтов, входящих в комплекс. Председателем Совета УНИК является «профильный» проректор — куратор УНИК, подчиненный ректору университета (руководителю программы). Это позволяет административно разрешать затруднения (и конфликты интересов), которые могут возникать при реализации плана коллегиально принятого советом. Координаторы всех УНИК входят в состав дирекции программы, возглавляемой проректором ННГУ по развитию (директор программы — заместитель руководителя программы). Дирекция включает также специальную группу по организации закупок оборудования. Для управления программой в целом создан коллективный орган — Совет программы, включающий директоров НИИ ННГУ и деканов факультетов ННГУ, подразделения которых участвуют в выполнении программы. Совет программы возглавляет ректор университета. Для определения стратегии развития научно-образовательного центра создан также Наблюдательный совет программы. Совет возглавляют сопредседатели — крупные руководители, представляющие Российскую Академию наук, отраслевую науку и промышленность: академик А.Г.Литвак — директор института прикладной физики РАН и к.т.н. В.Е.Костюков — директор НИИИС им. Ю.Е.Седакова, вице-президент Нижегородской Ассоциации промышленников и предпринимателей. Следует отметить, что использование принципов проектного управления в реализации проекта существенно облегчалось значительным опытом исследовательской и практической работы ННГУ по этой тематике. Университет успешно выполнил проект Европейской программы Темпус-ТАСИС «На пути к предпринимательскому университету» (контракт UM_JEP-22240-2001). При этом европейскими партнерами ННГУ выступили Лондонский столичный университет и Европейский центр по стратегическому управлению университетами (Брюссель). В ходе выполнения проекта в ННГУ создан центр проблем университетского управления, разработан учебный курс, проведена переподготовка управленческого состава, выработан и принят документ «Миссия ННГУ». 4 Созданные структуры образовательно-научного центра, полученное оборудование и программные средства, проведенное повышение квалификации обеспечили уже в 2006 году существенное улучшение образовательной и научной деятельности ННГУ в области информационных технологий. Отметим несколько примеров. Межфакультетский лабораторный комплекс «Нанотехнологии», создан на базе подразделений физического факультета, физико-технического института и научнообразовательного центра физики твердотельных наноструктур. Тематика комплекса — МОС-гидридная эпитаксия и исследование полупроводниковых структур. В работе комплекса участвуют подразделения института физики микроструктур РАН (не финансируемые из средств проекта). В 2006 г. для оснащения комплекса были приобретены: установка водородной очистки “Infinity GPS-4H” (США), ближнепольный оптический микроскоп “Solver SNOM” (Россия), автоматический рентгеновский монокристальный дифрактометр с CCD детектором (Германия), растровый электронный микроскоп “JSM-6490” (Россия), спектрометр “Cary 6000i UV-Vis-NIR” (Нидерланды) и другое оборудование. Новые возможности обеспечили получение опытных образцов наноразмерных структур на основе арсенида галлия со встроенными ферромагнитными слоями с магнитоуправляемой степенью поляризации света 81%, работающие при комнатной температуре. Это лучшее мировое достижение на начало 2007 года. Материалы предназначены для создания структур спинтроники, обеспечивающих новые высокоскоростные приборы в системах преобразования и передачи информации. В этих работах активно участвуют многие молодые талантливые ученые ННГУ. В частности отметим А.Н.Михайлова — кандидата физико-математических наук, дважды лауреата стипендии Президента России, дважды лауреата стипендии имени академика Г.А. Разуваева. Отмечен премиями и дипломами международной конференции European Material Research Society Meeting (Strasbourg, France, 2003), 14th International Conference on Surface Modification of Materials by Ion Beams (Kusadasi, Turkey, 2005) и др. Является ответственным исполнителем НИР в рамках программ BRHE (Минобрнауки РФ, CRDF), Развитие научного потенциала высшей школы (Минобрнауки РФ), Шестой рамочной программы Евросоюза, а также руководителем работ по индивидуальным грантам CRDF и Минобрнауки России. Сотрудниками УНИК-2 при участии ИПФ РАН и ВНИИЭФ-РФЯЦ создан прототип лазерной системы для обеспечения безопасности воздушных судов, а также для обеспечения мониторинга окружающей среды, для дистанционного обнаружения утечек из трубопроводов и для других приложений. По своим характеристикам система, созданная на базе элементов отечественного производства, не уступает лучшим зарубежным образцам, создаваемым в США и в Западной Европе. Центр разработки и создания комплексов обработки сигналов в системах связи вышел на новое поколение систем, обладающих терафлопной производительностью и обеспечивающих распараллеливание работы. Достигнуто сокращение сроков работ за счет использования современных систем управления разработками типа “Rational Clear Case”. Обеспечено повышение универсальности за счет приобретения и освоения современных сред разработки микроконтроллеров для всех основных типов сигнальных процессоров и процессоров с программируемой логикой. Вычислительные мощности центра компетенции Майкрософт (УНИК-3) усилены приобретением первого в России настольного персонального 16 процессорного миникластера “T-Forge Mini 4” с пиковой производительностью 70 GFlops. Новое оборудование, приобретаемое по проекту (64 двухпроцессорных сервера), обеспечит пиковую производительность более 3 терафлоп и выводит лабораторию высокопроизводительных компьютерных систем ННГУ на 3 место в России. Эти мощности позволяют сотрудникам университета решать задачи особо высокой вычислительной сложности и трудоемкости. Отметим работы по моделированию динамических процессов в сердечной ткани. Предложенный модели, позволяющие рассматривать такие явления как одиночные спиральные волны, ведущие центры и хаос спиральных волн, включают 55 миллионов переменных. Анализ таких процессов с использо5 ванием супервычислителей позволяет предложить щадящие подходы к борьбе с основными сердечными аритмиями. Взаимодействие с лабораторией информационных технологий института прикладной физики РАН привело к созданию Нижегородского распределенного центра суперкомпьютерных вычислений. Проект позволил усилить разработку методов социальной адаптации лиц с глубокими нарушениями зрения на основе тифлоинформационных (компьютерных) технологий. Руководитель тифлоинформационного центра М.А.Рощина, относящаяся к указанной категории лиц, защитила в 2006 году кандидатскую диссертацию по тематике центра. В течение 2006 года выполнен значительный объем работ по учебно-методическому оснащению учебного процесса. Основные результаты характеризуются данными, представленными в табл.6. В рамках проекта в ННГУ создан зал научных демонстраций, позволяющий использовать новые формы взаимодействия с удаленными объектами. Новое оборудование позволяет не только проводить видеоконференции и осуществлять показы удаленных лабораторий, но и управлять удаленными работами и т.п. Отметим также, что по тематике проекта в 2006 году защищены 51 кандидатская и 5 докторских диссертаций. Таблица 6 Новые и модернизированные магистерские программы Новые и модернизированные специальности Модернизация учебных рабочих программ общих курсов, специальных курсов Разработка новых специальных курсов Разработка новых лабораторных работ Модернизация существующих лабораторных работ Учебники и учебные пособия Кандидатские диссертации по тематике проекта Докторские диссертации по тематике проекта УНИК-1 4 УНИК-2 5 УНИК-3 14 Итого 23 2 1 6 9 25 22 38 85 36 21 18 75 12 12 14 38 19 9 3 31 5 21 9 18 9 12 23 51 2 2 1 5 Выполненные учебно-методические разработки отличаются высоким качеством. Для иллюстрации отметим новые учебные курсы: «Технологии программирования» (на базе Microsoft Solutions Framework) — победитель конкурса “Microsoft Software Engineering Contest 2006”. «Методы и средства построения распределенных программных систем с использованием технологии “Java”» — победитель конкурса “Sun Microsystems Teaching Grants 2006”. «Теория и практика вычислений для высокопроизводительных кластерных систем» — победитель Всероссийского конкурса образовательных программ 2006 г. для современных многоядерных систем» (проведен компанией «Интел»). Курс представлен на Международной конференции SuperComputing 2006 (США) и на Международной выставке CeBIT 2007 (Германия). В методическое обеспечение курса входит программная система «Параллельная Лаборатория», обеспечивающая проведение вычислительных экспериментов на различных моделях многопроцессорных вычислительных систем (задаются топология, латентность, про6 пускная способность и способ передачи сообщений, другие характеристики сети, число и характеристики процессоров). Электронная версия методического комплекса, поддерживающего данный курс, включена в состав учебно-методического обеспечения операционной системы MS Windows Compute Cluster Server для кластерных вычислений компании Майкрософт. Указанный курс используется в 20 университетах России: МГУ, СПбГУ, СПбГПУ, ПермГУ, УГАТУ, ЮУрГУ, НГТУ, СарФТИ и др. Он используется при повышении квалификации сотрудников в ИПФ РАН, ОКБМ им. И.И.Африкантова, в лабораториях компании «Интел» и др., а также в работе молодежных школ «Высокопроизводительные вычисления на кластерных системах» (Нижний Новгород, Самара, Санкт-Петербург) и др. Значительное место в реализации проекта занимают приобретение современного оборудования, обеспечивающего развитие работ молодых талантливых исследователей, и предоставление им возможности повышения квалификации в ведущих отечественных и зарубежных научных центрах. Одновременно предусматривалась возможность получения ими фирменных сертификатов, дающих право эксплуатации сложного оборудования поставляемого в университет в соответствии с заключенными контрактами. Данные, характеризующие объемы работы по повышению квалификации научнопедагогического и инженерного состава, участвующего в реализации программы, представлены в табл.7. Кроме того, 56 преподавателей и сотрудников прошли стажировки в России и за рубежом. Таблица 7 Вид повышения квалификации Тема программы (семинара) Информационные технологии в управлении учебным и научным процессом Применение современных информационных технологий в Программы ценвузе тра дополниИнформационные технологии и компьютерная математика тельного образоТехнологии высокопроизводительных вычислений для вания ННГУ (72 обеспечения учебного процесса и научных исследований часа) Компьютерные сети и администрирование на базе операционной системы Windows Обучение технологиям National Instruments Информационные системы и технологии в радиофизике и телекоммуникациях — научные исследования и образование Обучающие семинары Новые материалы электроники и оптоэлектроники для информационно-телекоммуникационных систем Информационные системы в математике и механике Обучающие сеМодульные приборы фирмы “National Instruments” минары в Центре Системы сбора данных и обработки сигналов на базе про“National Instru- граммно-аппаратных средств фирмы “National Instruments” ments” Обучающие сеСистема управления электронными документами минары в Сете“LansDocs” вой академии Система финансово-экономического анализа «АБФИ» «Ланит» Количество слушателей 52 44 24 24 24 53 25 47 25 5 15 6 6 В ходе выполнения проекта его цели и результаты, а также важность всей программы ПНП неоднократно освещались в региональной и центральной печати (журнал «Высшее об- 7 разование сегодня», газеты «Поиск НН», «Земля Нижегородская» и др.), на различных каналах регионального и центрального телевидения, выпускались соответствующие брошюры. Опыт реализации инновационной образовательной программы в 2006 году показал необходимость совершенствования системы управления вузом, организации эффективного подразделения, специализирующегося на вопросах закупки оборудования на условиях конкурса, модернизации системы повышения квалификации научно-педагогического и инженерного состава. Фактически, в ходе реализации проекта формируется новая единая система менеджмента и финансового мониторинга. В этой связи следует отметить важную роль учебы и семинаров по указанным вопросам, проведенных Рособрагентством и НФПК. Желательно расширить работу по изданию соответствующих материалов, что значительно ускорит освоение вузами новых подходов к управлению масштабными проектами развития. Реализация проекта в 2006 году позволила университету оснастить высококлассным и в том числе уникальным оборудованием и современными математическими средствами все направления, составляющие комплекс ННГУ в области информационно-телекоммуникационных систем. Организация создаваемой лабораторной базы в форме тематических центров коллективного пользования обеспечивает возможность ее эффективного использования не только сотрудниками университета, но и партнерами ННГУ в регионе и в округе. Одновременно расширяются возможности прохождения в ННГУ послевузовской целевой подготовки. Все это усиливает системообразующую роль инновационной образовательной программы ННГУ. Все это создает условия для ускоренного развития научно-педагогических школ в области информационных технологий, обеспечивающего современный уровень, расширяет масштабы подготовки кадров высокой квалификации и создает реальные предпосылки интенсивного развития опытных производств по разработке информационного, программного, аппаратного и технологического обеспечения, превосходящего зарубежные аналоги или не имеющего аналогов. В целом, выполнение проекта повышает инвестиционную привлекательность города Нижнего Новгорода и Нижегородской области и, в конечном счете, усиливает роль Нижегородского региона как одного из ведущих центров информационных технологий в России. 8