Научно-исследовательская работа на кафедре сапр спбгэту «лэти»

Замечание. Нечто аналогичное наблюдается при обсуждении вопросов о соотношении теоретико-модельной и процедурной семантик языков программирования, привлекаемых для представления вычислительных процессов.
Но такой же «двухслойной» онтологической структурой обладают и произвольные квантовые объекты. Здесь мы можем констатировать дуализм квантовых наблюдаемых и квантовых состояний. Квантовые наблюдаемые (результаты измерений) обычно понимаются как результаты актуализации квантовых потенций и, следовательно, по своей форме существования они соответствуют актуальному содержанию процесса. Тогда как квантовые состояния (описываемые с помощью волновой функции как «набор потенций») естественно было бы сопоставить со смысловой (декларативной) составляющей процесса. [22], [19], [14], [17]
6. Краткое описание технологической платформы (ТП) «Компьютерные технологии инжиниринга» (КТИ)
Основная идея разработанной кафедрой САПР СПбГЭТУ «ЛЭТИ» совместно с рядом предприятий аналитического и навигационного приборостроения (СПб) технологической платформы «Компьютерные технологии инжиниринга» (ТП КТИ) состоит в предоставлении возможно большему количеству территориально разнесённых участников инструментов и технологий для самоорганизации, общения и взаимодействия по реализации инженерной и экономической деятельности, направленной на разработку, изготовление и сопровождение наукоёмкой продукции. [7], [6], [9], [16], [18], [10], [12]
Содержание работ в рамках ТП КТИ состоит в проведении научных исследований, разработке методик и создании лингвистических и программных средств, способных обеспечить автоматизированное построение и внедрение в практику собственно программных комплексов или инструментов, используемых в различных видах инженерной деятельности. При этом функционал и мощность автоматизированно создаваемого инженерного инструмента будет определяться типом, объёмом и сложностью конкретной решаемой задачи, так как этот программный инструмент (комплекс) будет компоноваться и настраиваться каждый раз заново для решения новой инженерной задачи.
Содержательная метафора – активно думающий коллективный мозг, для создания которого необходимо прорабатывать стратегию, названную нами «модель взаимодействия». Очевидно, она должна включать в себя элементы самоорганизации. Предполагается использование ряда современных алгоритмов, составляющих основу т.н. «роевого интеллекта», а также многоагентных систем и комплементарных систем.
Изначально определяется, что предлагаемые комплексы Автоматизированного инжиниринга должны быть сетецентрическими, т. е. они должны:

• 
  уметь собирать необходимую для решения конкретной задачи информацию по сети;
  
• 
  предоставлять доступ к собранной информации и к результатам работы заданному кругу лиц также через сеть;
  
• 
  использовать сетевые ресурсы для собственного масштабирования, подстраиваясь под объём и сложность конкретной решаемой задачи.
  

Мы предполагаем, что ТП «Компьютерные технологии инжиниринга» может и должна стать ядром для объединения разрозненных и территориально разнесённых групп квалифицированных специалистов в различных видах инженерной деятельности.
6.1. Цели создания ТП КТИ
Главная цель ТП КТИ – обоснование, гармонизация и координация инновационных процессов в инженерии на базе активных информационных ресурсов, обеспечение лидерства в сфере автоматизированного инжиниринга.
Особая роль отводится организации сетевой (кластерной) инфраструктуры научно-технологической и образовательно-профессиональной среды для инжиниринга (как работы, производимой от идеи до сдачи (продажи) потребителю изделия «под ключ»), базирующейся на современных идеях управления информационным ресурсом производителя (продуктов, услуг). Благодаря этому возникает восприимчивое к инновационным процессам единое информационно-функциональное пространство среды, в которой разворачивается полный жизненный цикл изделия.
Здесь высокие инфокоммуникационные и когнитивные технологии играют доминирующую роль, так как позволяют решать проблему усиления интеллектуальных горизонтальных связей над вертикальными при создании наукоёмкой продукции. Возникает своего рода «коллективный интеллект». Гармоничное сочетание количественного объединения при качественном многообразии интеллектуального потенциала воплощает в реальность идеи программ технологической модернизации процессов создания наукоёмкой продукции, играющих решающую роль в достижении высокого уровня экономического роста, конкурентоспособности и занятости населения.
Переход к постиндустриальной экономике выдвинул ряд принципиально новых требований к управлению бизнесом в контексте рационального использования всех видов ресурсного обеспечения¹. Примечательно, что ещё в 1990-х гг. в области управления бизнесом сформировался новый подход, получивший название «инженерия бизнеса»².
Основные цели создания предлагаемой ТП КТИ включают в себя:

• 
  обеспечение национальной экономической безопасности страны в части повышения конкурентоспособности отечественной промышленности, как следствие этого, технологической независимости;
  
• 
  повышение производительности труда специалистов, использующих средства автоматизации инженерной деятельности;
  
• 
  резкий рост уровня и объёмов использования активных информационных ресурсов и технологий в инженерной деятельности, промышленности в целом, а также в государственном управлении и общественной жизни;
  
• 
  повышение уровня высшего технического и естественнонаучного образования, а также прикладных и фундаментальных исследований и разработок в области инфокоммуникационных технологий, связанных с автоматизацией инженерной деятельности;
  
• 
  развитие и повышение эффективности отечественных центров разработки и внедрения инфокоммуникационных технологий автоматизированного создания средств и инструментов обеспечения инженерной деятельности;
  
• 
  рост уровня конкурентоспособности отечественных систем CAD/CAM/CAE на отечественном и мировых рынках.
  

6.2. Задачи, решаемые с использованием ТП КТИ
С помощью ТП КТИ становится возможным решение ряда задач, среди которых:

• 
  повышение производительности труда специалистов, занятых эксплуатацией инженерных программных комплексов, вследствие автоматизированного формирования инструмента, по функционалу и мощности точно соответствующего текущей решаемой задаче;
  
• 
  возможность дистанционного привлечения специалистов соответствующего профиля для решения поставленных инженерных задач;
  
• 
  дистанционное интерактивное обучение и подготовка новых специалистов на простых задачах и с использованием простых средств автоматизации инженерной деятельности с возможностью последующего усложнения и того и другого;
  
• 
  привлечение специалистов и групп специалистов разного профиля для оперативного решения различных этапов сложных многоэтапных инженерных задач. Одновременно – гибкое изменение конфигурации, функционала и мощности используемых инженерных программных комплексов для каждого такого этапа;
  
• 
  более рациональное использование вычислительных ресурсов, доступных через сеть;
  
• 
  оперативное использование доступных через сеть фрагментов решений и иной интеллектуальной собственности для решения текущей задачи.
  

6.3. Технологии, которые планируется развивать в рамках ТП КТИ

• 
  технологии создания сред проектирования, управляемых разработкой [14], [24], [9], [16], [10];
  
• 
  технологии виртуализации встраиваемых систем для оборонных и авиационных приложений;
  
• 
  CALS-технологии;
  
• 
  технологии предоставления дистанционных услуг;
  
• 
  технологии распределённых и параллельных вычислений (GRID, облачные вычисления);
  
• 
  технологии разработки и создания систем автоматизированного инжиниринга;
  
• 
  математическая лингвистика в части формирования свойство-ориентированных языков;
  
• 
  технологии создания, сопровождения, использования и организации доступа к базам знаний по различным областям науки, техники, производства и общественной жизни;
  
• 
  технологии малоразмерных систем мехатроники;
  
• 
  образовательные технологии для подготовки и переподготовки специалистов.
  

6.4. Краткое описание рынков и секторов экономики, на которые предполагается воздействие технологий, развиваемых в рамках ТП КТИ

• 
  все отрасли разработки и изготовления средств радиоэлектронного оборудования и микропроцессорной техники, независимо от формы собственности;
  
• 
  все отрасли машиностроения, независимо от формы собственности;
  
• 
  другие отрасли отечественной экономики, которые будут использовать средства автоматизации инженерной деятельности, например: архитектурное проектирование, коммунальное хозяйство, дизайн и выпуск изделий в лёгкой промышленности и т. п.;
  
• 
  в части сопровождения, эксплуатации и утилизации разработанных и изготовленных изделий (артефактов) – все отрасли экономики, государственного управления и общественной жизни, использующих выпущенные отечественной промышленностью изделия и предлагаемые ею сервисы;
  
• 
  система высшего технического и естественнонаучного образования, а также организации, занятые прикладными и фундаментальными исследованиями и разработками в области инфокоммуникационных технологий, связанных с автоматизацией инженерной деятельности;
  
• 
  в перспективе – отрасли, занятые исследованиями, разработкой, выпуском и сопровождением изделий с использованием нанотехнологий;
  
• 
  в перспективе – секторы науки, высшего образования и промышленности, занятые исследованиями, разработкой, выпуском и сопровождением вычислительных средств на базе квантовых эффектов (квантовый компьютинг).
  

7. Значение САИПР для нанотехнологий
Развитие нанотехнологий в значительной степени зависит от возможности моделировать на компьютере изучаемые системы. [19], [15], [24] С одной стороны, огромная разница в масштабах между объектами привычного для нас мира и объектами атомарного масштаба делают экспериментальные исследования в этой области чрезвычайно трудоёмкими и дорогими. И, что более важно, информация, получаемая в экспериментах с атомарным пространственным разрешением, имеет косвенный характер. Эксперименты не дают напрямую знания о каких-либо сложных наноразмерных системах. Требуются специальные когнитивные процедуры извлечения знаний (knowledge discovery технологии).
7.1. Роль компьютерного моделирования
Под моделированием обычно понимают процесс исследования (познания) объектов на их моделях. На сегодня не существует единой классификации видов моделирования. В автоматизированном проектировании выделяют информационное, компьютерное, математическое и другие виды моделирования. Компьютерная модель (или численная модель) – программа, реализующая абстрактную модель некоторой сложной для аналитиков системы. Программные модели проще, удобнее и дешевле исследовать в силу простоты проведения экспериментов и широких возможностей настройки [19], [17], [21].
Химические и физические процессы, происходящие в наноструктурах, имеют характерные времена от фемтосекунд до наносекунд. Детальное слежение за процессами, протекающими за такое время, крайне затруднено: экспериментальные устройства точно так же состоят из атомов и молекул – и их временное разрешение ограничено теми же масштабами времени [25].
С другой стороны, к объектам сегодняшних передовых нанотехнологических исследований, всё сложнее применять соображения «физической (химической) интуиции» и простые понятные феноменологические модели. А это значит, что даже просто правильная интерпретация результатов эксперимента становится сложной творческой задачей. И здесь определяющее значение имеет непредсказуемое (эмерджентное) поведение нанообъектов.