Научно-исследовательская работа на кафедре сапр спбгэту «лэти»

Замечание. В настоящее время имеются две принципиально разные модели компьютеров: классический (основанный на машине Тьюринга) и квантовый (для его описания используют концепцию квантовой машины Тьюринга, как показал Д. Дойч из Англии). К нему проявляется очень мощный интерес во всём мире: сегодня практически все ведущие компьютерные лаборатории серьёзно занимаются проектами, связанными с КК.
Подтверждением этому служит Нобелевская премия по физике, присуждённая в 2012 г. французу Сержу Арошу и американцу Дэвиду Уайнлэнду «за новаторские экспериментальные методы, позволяющие измерять и контролировать отдельные квантовые частицы», что служит основой создания квантовых компьютеров.
Когда в 1990-х гг. в недрах отечественной оборонной промышленности стали поговаривать о квантовых вычислителях, то речь шла о создании материальной системы, обладающей такой физикой вычислительного процесса, которая бы обеспечивала обработку информации с надёжностью функционирования на уровне законов Природы. Поскольку речь шла о бортовых вычислителях, задача приобретала вид исключительно изящный: найти (построить, интегрировать) такую квантовую систему, динамические свойства которой в соединении с динамикой, предположим, ракеты-носителя обеспечивали бы естественную устойчивость полёта с абсолютной надёжностью.
В качестве одного из любопытных наблюдений заслуживают слова А. Китаева (выпускник МФТИ, научный сотрудник Института теоретической физики им. Ландау и один из авторитетнейших специалистов по квантовым вычислениям). В одном из интервью он заявил, что Российская общенациональная программа создания квантового компьютера может быть сравнима с программой создания атомной бомбы. Отметив попутно, что фигуры масштаба Курчатова у нас сейчас просто нет, «хотя руководителей для нескольких небольших проектов найти можно».
8. Генерация и применение знаний
в образовательных программах IT-сферы
8.1. Кадровый дефицит руководителей наукоемких проектов
в области компьютерных информационных технологий
В настоящее время информационно-технологические процессы (ИТ-процессы) приобретают лавинообразный характер. Перед Россией стоит задача интенсивного развития инновационного сектора экономики, связанного с высокими технологиями, в частности, с информационными. [4], [5], [6], [10].
Накопленный за годы советской власти научный, образовательный и индустриальный потенциал в этой сфере, несмотря на все трудности, удалось, в целом, сохранить и реализовать в последние десять-пятнадцать лет.
Заслуживают внимания следующие данные о состоянии ИТ-бизнеса. В 2005 г. объем зарубежных заказов, выполненных российскими компаниями, достиг миллиарда долларов. В 2006 г. он превысил $1,5 млрд., а в 2007 – $2,1 млрд. В России ИТ-сфера по темпам развития среди других направлений высоких технологий стала лидером, а технологии производства ПО включены в состав важнейших критических технологий Российской Федерации.
Характерен в этом контексте пример Санкт-Петербурга, в котором в настоящее время работают около 400 компаний-разработчиков ПО. Здесь трудятся порядка 20 000 высококвалифицированных специалистов. Среди этих компаний такие ведущие мировые компьютерные корпорации как Intel, Google, Sun Microsystems, Motorola, National Instruments, HP, EMC, Siemens, Alkatel, Borland, Samsung, LG, которые открыли в Санкт-Петербурге свои центры разработки компьютерных информационных технологий.
Развитие в Санкт-Петербурге индустрии высоких технологий и, прежде всего, в области информационных технологий и программирования, было одной из важнейших частей Программы развития города, которую предложила горожанам 9 лет назад (будучи в то время губернатором Санкт-Петербурга) Валентина Ивановна Матвиенко.
При этом, была поставлена задача позиционирования Санкт-Петербурга как столицы российского программирования. Эта установка была поддержана тогда и Президентом России Владимиром Владимировичем Путиным. Выбранная стратегия активно претворяется в жизнь. Подтверждением могут служить достигнутые в этом отношении успехи Санкт-Петербургского государственного университета информационных технологий, механики и оптики (СПбГУ ИТМО), который в 2009 г. вошел в число национальных исследовательских университетов.
Однако в последние несколько лет развитие отрасли сдерживается огромным кадровым дефицитом, поскольку наличие квалифицированных специалистов является решающим фактором для ее роста. Остроту ситуации можно проиллюстрировать на примере Санкт-Петербурга следующими данными. Минимальный ежегодный рост численности специалистов, работающих в петербургских компаниях, составляет 10-15 %. Следовательно, требуется ежегодно «вливать» в петербургскую индустрию разработки компьютерных информационных технологий (КИТ) не менее полутора-двух тысяч новых специалистов. Однако четыре ведущих вуза Санкт-Петербурга, являющиеся победителями конкурса инновационных программ (СПбГУ, СПбГУИТМО, СПбГПУ, СПбГЭТУ), все вместе выпускают ежегодно чуть более 300 студентов, которые учились на ИТ-специалистов с первого курса. В результате еще в середине 2004 г. в Санкт-Петербурге разразился кадровый кризис в рассматриваемой отрасли, что привело к резкому увеличению уровня зарплат компьютерщиков. При этом возросла степень риска потери петербургскими компаниями конкурентоспособности на мировом уровне [12].
Аналогичная ситуация складывается в Москве и других промышленно-развитых регионах. Таким образом, в стране возникает опасность резкого замедления темпов роста этого направления. С учетом демографического кризиса и роста зарплат ИТ-специалистов в области решения «простых» ИТ-задач Россия стала неконкурентоспособной по сравнению с Индией и Китаем. Поэтому российская «ставка» на мировом рынке производства ИТ-продуктов – это наукоемкие ИТ-проекты с привлечением высококвалифицированных специалистов, развитие и доведение инновационных идей до коммерческих продуктов и услуг, а также проведение междисциплинарных исследований.
Вместе с этой ситуацией, кадровый дефицит руководителей проектов проявляется в настоящее время в России еще в более острой форме по сравнению с упомянутым выше положением по кадровому обеспечению ИТ-индустрии. Одна из причин заключается в последствиях серьезного социально-экономического кризиса, переживаемого нашей страной. В результате из ИТ-индустрии, как и из многих других областей высоких технологий, оказалось выведено целое поколение «сорокалетних», которые закончили вузы в конце восьмидесятых – начале девяностых годов. Аналогичный, но еще более острый характер имеют кадровые проблемы в области научных исследований.
Ситуация осложняется тем, что в последнее десятилетие формирование научно-технического потенциала и кадров высшей квалификации в области КИТ в России, как, впрочем, и в других развитых странах, сталкивается с трудностями, обусловленными негативными социально-психо-логическими процессами. Речь идет об общем падении интереса молодежи к занятиям точными (интеллектоемкими) науками, сильным оттоком в бизнес наиболее активных и способных университетских работников, негативным воздействием на молодежь клиповой и Интернет-культур, компьютерных игр, телевидения и т. д., приводящих к сдвигам в психике молодых людей, препятствующим их долговременной сосредоточенной умственной деятельности и общим снижением настроя молодежи на напряженный труд.
Некоторые из указанных факторов лежат вне сферы образования. Однако, несмотря на это, в работу образовательных учреждений должны быть внесены изменения, которые позволили бы (хотя бы частично) компенсировать негативное влияние внешних факторов.
Изменения должны быть внесены в учебный процесс также и потому, что создание КИТ в последние годы превратилось в индустрию, а разработка всех видов обеспечения КИТ – в производство, которое неразрывно связано с процессом его проектирования.
Особо следует отметить, что в области производства программного обеспечения (ПО) огромную роль играет возрастной фактор, который необходимо учитывать при выборе учебно-методических и организационных решений. Для специалистов в области разработки ПО характерна весьма ранняя профессиональная подготовка и раннее начало профессиональной трудовой деятельности. Программирование – это занятие для очень молодых людей. Опыт показывает, что изучение фундаментальных основ информатики и программирования надо начинать еще в старшей школе. И, подчас, даже в весьма молодом, по общепринятым стандартам, возрасте.
Как показывает практика, малоэффективным является и переподготовка для работы в области КИТ даже недавних выпускников ВУЗов, получивших математические или физические специальности, но не получивших интенсивной программистской подготовки в студенческие годы. Такая переподготовка была возможна в 70-х – начале 80-х гг. Однако за последние десятилетия технологии производства ПО (software engineering) получили огромное развитие как самостоятельное инженерное и научное направление, включающее большое число специальных дисциплин и технологических компетенций, предусмотренных соответствующими международными стандартами.
Знания, умения и навыки, полученные в старших (и заключительных) классах средней школы, на первых трех-четырех курсах вузов при изучении фундаментальных дисциплин информатики и технологий проектирования играют огромную (если не решающую) роль в становлении высококвалифицированных разработчиков и исследователей.
В настоящее время в силу указанных выше обстоятельств срок, за который разработчик может стать руководителем проекта, существенно сократился по сравнению со сроками, существующими в традиционных инженерных отраслях.
Также, сжатые сроки профессионального становления обусловливают необходимость проведения раннего, начиная со старшей школы, поиска и подготовки будущих бизнес-лидеров.
В связи с изложенным, весьма актуальным является построение многоуровневой системы профессиональной подготовки в области КИТ «школа – колледж – ВУЗ – научные исследования – индустрия» и соответствующей образовательной технологии, которая в совокупности обеспечивала бы подготовку конкурентоспособных специалистов, способных выполнять функции руководителей широкого круга инновационных проектов.
Наряду с функциональной основой, которая формируется на базе объектно-ориентированных технологий и стандартов, активно используется глобальная информационно-компьютерная среда, которая становится носителем информационных потоков, сопровождающих производственные и деловые процессы.
8.2. Компетентностная модель специалиста
Применительно к конкретному ВУЗу, как звену системы высшего профессионального образования, закономерно возникает проблема обеспечения такого уровня компетентности выпускников, который гарантировал бы им успешную деятельность за счет эффективного использования информационного (знаниевого) ресурса [18], [10], [17].
В самом широком контексте – это достижение уровня информационной культуры, диктуемого условиями жизни в обществе, основанном на знаниях (информационном обществе).
Реализуемая на кафедре САПР магистерская образовательная программа «Компьютерные технологии инжиниринга» (КТИ) направлена на удовлетворение кадровых потребностей инновационной экономики – экономики, основанной на знаниях и компьютерных информационных технологиях нового поколения.
Отличительными признаками являются:

• 
  основное внимание концентрируется на самых различных видах образовательной активности, когда мотивация к усвоению знания достигается путем выстраивания отношений между конкретным знанием и его применением в профессиональной либо предпринимательской деятельности;
  
• 
  высокий уровень методологической культуры, превосходное творческое владение методами познания и деятельности, причем, не только методами классического естествознания, ориентированными на поиск единственного решения, но и формулирование и широкое внедрение в образовательную культуру многокритериальной постановки и решения инновационных проблем, поиском множества вариантов решения задач, методов трансдисциплинарного системного подхода к выбору оптимальных решений;
  
• 
  владение полным набором средств общения (компьютер – как средство информационной коммуникативности, иностранный язык – как средство международной коммуникативности, здоровый образ жизни, спорт – как средство межличностной коммуникативности); готовность к сотрудничеству, использование инновационных идей, управленческой и предпринимательской деятельности;
  
• 
  ориентация при определении содержания компетентностей на общепринятые международные стандарты качества результатов образовательной деятельности.
  

В соответствии с компетентностным подходом, конечным результатом образовательной деятельности является совокупность компетенций выпускника, образующих его компетентностную модель (КМ). Компетенция понимается как «способность применять знания, умения, опыт и личностные качества для успешной деятельности в определенной области». КМ представляет собой структурированную по группам совокупность компетенций [18].
Приведенный выше перечень признаков, дополняя компетентностную модель специалиста (рис. 9), содержит требования, которые напрямую не связаны с его профессиональными умениями. Отличительная их особенность в том, что эти признаки, в основном, характеризуют собственно процесс деятельности практико-ориентированных выпускников. Этот процесс непосредственно связан с функциональным структурированием их сознания, на базе которого и осуществляется системное мышление.
Мы придерживаемся следующего утверждения: профессионал неизмеримо усилит свой интеллектуальный потенциал, если сделает частью своей натуры способность планировать собственные действия, вырабатывать общие правила и способ их применения к конкретной жизненной ситуации, организовывать эти правила в осознанную и выразимую структуру, то есть, сделается программистом в широком смысле этого слова.
Именно наличием таких интегративных качеств характеризуется специалист как инициативная творческая личность, способная целенаправленно и рационально распорядиться собственным интеллектуальным ресурсом.