Наука

            Научная работа кафедры

 На кафедре образован научно - производственный коллектив, ведущий работу по направлению "Методы создания информационно – вычислительных систем и сетей".

           В рамках научного направления на кафедре проводятся научные и практические исследования, направленные на решение следующих проблем:

·           - Компьютеризация учебного процесса.

Работы по данной тематике направлены на повышение эффективности обучения. Основной задачей является освоение технологии и программных средств создания мультимедийных учебников, учебных пособий и средств дистанционного обучения. Мультимедийные учебники и учебные пособия являются основным и наиболее эффективным средством компьютеризации учебного процесса, в том числе при внедрении систем дистанционного обучения.

- Разработка основ теории непрерывно-дискретных систем со структурами неканонического вида. 

Непрерывно-дискретные системы (НДС) со структурами неканонического вида образуют довольно представительный класс импульсных систем. Их особенность по сравнению с обычными импульсными системами состоит в том, что данные системы никакими топологическими преобразованиями, используемыми в теории импульсных систем, не приводятся к каноническому типу. В связи с этим целью рассматриваемого исследования является разработка элементов теории НДС со структурами неканонического типа, в том числе определение необходимых и достаточных условий физической реализуемости неканонических структур НДС и их приложения к решению задач аппаратно-программной реализации алгоритмов фильтрации, финитного управления и континуально-дискретного Wavelet-анализа. Аналого-цифровые фильтры объединяют в себе достоинства аналоговых фильтров (затухание огибающей АЧХ в полосе непропускания) и цифровых фильтров(стабильность характеристик).

- Разработка и исследование приборов для измерения артериального давления в составе автоматизированного рабочего места (АРМ) врача- терапевта.

Человек, страдающий гипертонией, должен регулярно измерять свое давление. Это помогает врачу оценить эффективность     лечения, правильно подобрать дозу препарата и оценить риск возможных осложнений. Для получения достоверных результатов измерения давления, нужно выбрать наиболее подходящий тип тонометра.

Одним из важнейших потребительских свойств современного тонометра является удобство использования и минимум подготовительных действий, поэтому актуальной является задача создания удобного тонометра, не требующего надевать на руку манжету.
  РТакого рода конструкцию можно применить как в составе АРМ врача-терапевта, так и при мониторинге давления в палатах интенсивной терапии.

 - Геометрическое моделирование и отображение пространственных сцен. 

Компьютерное моделирование и реалистическое отображение пространственной сцены предполагает включение в нее объектов, имеющих прототип в реальном мире. К таким объектам относятся характерные участки местности, природные явления, рукотворные пространственные объекты (здания, сооружения, транспортные средства). Разнородные объекты компонуются в единую сцену с заданными геометрическими и визуальными характеристиками. Для создания сцены необходим эффективный инструмент. Таким инструментом могут быть методы и программные средства, опирающиеся на современные информационные технологии. Области применения геометрического моделирования весьма широки: это САПР, ГИС, симуляторы, научная визуализация, компьютерные игры.

- Помехоустойчивая и криптографическая защита информации в компьютерных сетях.

Помехоустойчивая и криптографическая защита информации определяет качество ее использования в глобальных и локальных вычислительных сетях. Проблема повышения помехоустойчивости решается за счёт введения в информацию избыточности, которая ведёт к снижению криптографической стойкости. В связи с этим возникает задача повышения эффективности защиты информации. Цель проводимых на кафедре исследований состоит в разработке более эффективных методов и средств повышения достоверности и криптографической стойкости информации, а также скорости ее шифрования в компьютерных сетях.

- Нейросетевые методы решения краевых задач математической физики.

Решение краевых задач математической физики, описываемых дифференциальными уравнениями в частных производных,  представляет собой чрезвычайно актуальную задачу, возникающую при исследовании многих научно-технических проблем, например, аэродинамики, рациональной разработки и эксплуатации нефтяных месторождений, гидрогеологии, тепло- и массопереноса, управления объектами с распределенными параметрами и многих других. Эти задачи отличаются большой вычислительной сложностью и, как следствие, чрезвычайно широким спектром методов и средств решения.

Использование нейросетевой технологии позволяет существенно уменьшить затраты времени на решение указанных задач, обеспечив при этом требуемую точность решения.

 

Внедрение результатов научных исследований

По результатам выполнения НИР за время существования кафедры получено более 300 авторских свидетельств и патентов, опубликовано более 600 статей и тезисов докладов в центральной и ведомственной печати, опубликовано более 20 монографий и учебных пособий. Оригинальные научные разработки защищены патентами зарубежных стран США, Англии, Японии, Германии, Болгарии. Результаты НИР были внедрены в крупнейших научных центрах и организациях РФ и за рубежом. Среди научных центров и организаций следует отметить: центральный НИИ морского флота им. академика А.Н. Крылова, центр подготовки космонавтов им.  Ю.А. Гагарина, АО «НПП «Рубин» (г. Пенза), АО «НИИФИ» (г. Пенза), ОАО «ПКБМ»  (г. Пенза), Российское авиационное космическое агентство (г. Москва), НПО «Энергия» (г. Москва), Институт проблем передачи информации РАН (г. Москва), ОАО «НИИВТ»  (г. Пенза). 

Кафедра активно участвует в проведении НИР по грантам и госзаказам. В последние годы выполняются следующие работы:

1.    «Разработка путей реализации режимов микропотребления многоузловой беспроводной сенсорной сети» (составная часть научно-исследовательской работы «Датчик-ПГУ», ФГУП «Научно-исследовательский институт физических измерений», госконтракт № 783-0623/09). Объём финансирования 200 тыс. руб., завершена в 2010 г.

Работа посвящена развитию теории и практики построения беспроводных информационно-измерительных систем на базе интеллектуальных датчиков.

2.    «Исследование непрерывно-дискретных систем со структурами неканонического вида». Работа выполнялась на протяжении пяти лет по заданию Минобрнауки РФ, регистрационный №: 0120.052703, объём финансирования 1.5 млн. руб., завершена в 2010 г.

Проводилась разработка теории непрерывно-дискретных систем, которая позволяет решать задачи проектирования аналого-цифровых фильтров, вейвлет-фильтров, высокоточных сигма-дельта-аналого-цифровых преобразователей, средств измерения гетерогенной структуры, а также решать практические задачи проектирования распределенных информационных систем на базе автономных беспроводных датчиков.

3.   «Исследование нелинейных непрерывно-дискретных структур динамического хаоса». Работа выполнялась по заданию Минобрнауки РФ, регистрационный №: 1.4.1001201052991, объём финансирования 300 тыс. руб., завершена в 2012 г.

Содержанием работы являлось развитие теории нелинейных непрерывно-дискретных систем, работающих в режиме хаотических колебаний, и её применение для построения высокоточных аналого-цифровых преобразователей, использующих принципы нелинейного однобитного аналого-цифрового преобразования.

4. «Разработка теоретических и алгоритмических основ позиционирования, мониторинга и визуализации состояния мобильных объектов в информационном пространстве на основе самоорганизующихся беспроводных сетей» (госконтракт с Минобрнауки РФ № 02.740.11.0623). Работа выполнена совместно с кафедрой САПР, объём финансирования для кафедры ИВС 3,4 млн. руб., завершена в 2012 году.

5. «Исследование закономерности формирования флуктуационных шумов в непрерывно-дискретных системах, относящихся к классу систем динамического хаоса». Работа выполнялась в течение 2-х лет по заданию Минобрнауки РФ, завершена в 2013 г., объём финансирования 300 т. руб.

Работа направлена на развитие теории систем динамического хаоса применительно к системам с нелинейностью типа sign в задачах проектирования высокоточных сигма-дельта-аналого-цифровых преобразователей.

6. «Моделирование электрической активности сердца».

Работа выполняется с 2014 г. (Госзадание, базовая часть, проект №1034), объем ежегодного финансирования 650 тыс. руб.

Работа направлена на разработку оборудования неинвазивной диагностики состояния сердца, компьютерных систем симуляционного обучения.  

Результаты НИР активно используются при подготовке специалистов по специальности 09.05.01 «Применение и эксплуатация автоматизированных систем специального назначения», бакалавров по направлению 09.03.03 «Прикладная информатика» (профиль «Прикладная информатика в экономике») и магистров по направлению 09.04.03 «Прикладная информатика» (магистерским программам «Прикладная информатика в экономике» и «Прикладная информатика в дизайне»)

         В проведение научно-исследовательских работ активное участие принимают студенты кафедры.

Кафедра совместно с другими кафедрами факультета вычислительной техники и Политехнического института организует международные НТК «Информационные технологии в науке и образовании. Проблемы и перспективы», «Модели, системы, сети в технике».

Сотрудники кафедры регулярно публикуют результаты исследований в печати. За последние 5 лет опубликовано 4 монографии, 43 статьи в центральных изданиях, получено 10 патентов, 6 свидетельств о государственной регистрации программ для ЭВМ.

 Результаты научно-исследовательских работ преподавателей, сотрудников и студентов кафедры ежегодно докладываются на семинарах и конференциях различного ранга.

Подготовка кадров на кафедре ведется через соискательство, аспирантуру и докторантуру.

Подготовкой аспирантов по специальностям 05.11.01, 05.11.16, 05.13.05, 05.13.15, 05.13.17 и 05.13.18 руководят доктора технических наук, профессора Косников Ю.Н., Чувыкин Б.В., а также к.т.н., доцент Дрождин В.В. 

Ежегодно в аспирантуре обучается около десяти человек. 

За последние годы на кафедре защищены 1 докторская и 9 кандидатских диссертаций. 

Дата создания: 22.04.2012 18:51
Дата обновления: 17.05.2019 15:56