Инновационная образовательная программа Нижегородского государственного университета им. Н.И.Лобачевского

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