Файл: Российской федерации федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 04.12.2023
Просмотров: 349
Скачиваний: 2
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
СОДЕРЖАНИЕ
136 ного рынка труда, так и сложившийся научно-педагогический коллектив, области и сферы его научных интересов.
Основную часть актуализации ОПОП взяли на себя общепрофессио- нальные и профессиональные компетенции. Предложенная нами концеп- ция такова: программа должна содержать обязательный блок фундамен- тальных математических дисциплин и такой же обязательный блок базо- вых ИТ-дисциплин. Базовый блок можно разбить на уровни, которые сов- падают с порядком их прохождения и в основном соответствуют курсу ба- калавриата, на котором изучаются данные дисциплины. Знания, умения и навыки, полученные при прохождении базовых дисциплин, необходимы для освоения двух основополагающих дисциплин части, формируемой участниками образовательных отношений: машинное обучение и искус- ственный интеллект. Эти дисциплины изучаются в 7 семестре. Кроме того, студент применяет базовые дисциплины при создании проектов первого, второго и третьего курсов, а также при получении первичных навыков научно-исследовательской работы. В конечном счете базовые дисциплины являются фундаментом производственной практики и выпускной квали- фикационной работы бакалавра. С точки зрения цифровизации, базовые дисциплины служат для освоения следующих сквозных технологий: ими- тационное и суперкомпьютерное моделирование продуктов, машинное обучение и искусственный интеллект, большие данные, облачные техноло- гии. Предложенную концепцию базовых дисциплин проиллюстрируем следующей схемой.
Для формирования важной общепрофессиональной компетенции, свя- занной со способностью выпускника понимать принципы работы совре- менных информационных технологий и использовать их для решения за- дач профессиональной деятельности в образовательную программу вклю-
137 чен новый курс «Цифровые инженерные технологии», который посвящен актуальным цифровым технологиям и который целиком разрабатывается на основе предложений работодателей, которые готовы реализовать акту- альный модуль или часть модуля внутри курса и/или сформулировать ко- роткий кейс, проектное задание и т.п. Время прохождения курса – послед- ний семестр, перед практиками. Этот курс позволит своевременно реаги- ровать на потребности рынка труда и оперативно осуществлять актуализа- цию программы.
Потенциальные проблемы, которые могут возникнуть при реализации данного курса, состоят в следующем: эклектичность содержания, разно- родность стиля представления учебного материала и оценочных средств, неудачи в реализации проектных заданий из-за их возможной переуслож- ненности, нехватки времени у студентов на овладение новым стеком тех- нологий и т.п. Тем не менее, разработчики ОПОП считают, что включение данной дисциплины в ОПОП существенно увеличит конкурентоспособ- ность выпускников на рынке труда.
Вариативность обеспечивается курсами по выбору двух типов. Пер- вый тип – это элективные дисциплины, направленные на более узкую спе- циализацию, чем дает направление подготовки в целом. Выбор конкрет- ных курсов разработчиками учебных планов обусловлен как потребностя- ми работодателей (условно говоря, компьютерные курсы), так и суще- ствующей научно-исследовательской базой, обеспечивающей подготовку научно-исследовательских кадров (математические курсы). При этом базо- вые курсы обеспечили задел по каждой из дисциплин, которые приведены в схеме ниже.
Второй тип курсов по выбору – это так называемые майноры.
Разработчики актуализированной программы предлагают, чтобы сту- дент вместо традиционных вузовских академических майноров других фа- культетах университета выбирал профессиональные майноры, то есть свя- занные цепочки вариативных курсов, содержание которых определяет, сертифицирует (а возможно и преподает) региональный работодатель.
138
В актуализированной программе таких майноров, или корпоративных тра- екторий – четыре.
1 ... 9 10 11 12 13 14 15 16 ... 28
1. Траектория Банка Центр-Инвест
Веб и мобильные технологии в корпоративных системах; Современ-
ные технологии разработки и архитектура сервисов в корпоративных си-
стемах; Применение .NET технологий в разработке BPM систем.
2. 1С:Автоматизация бизнеса
Основы программирования 1С; 1С: продвинутое программирование;
1С:автоматизация бизнес-процессов.
3. Java-программирование / Траектория Сбер
Основы языка Java, базовые библиотеки, введение в многопоточную
обработку данных; Java – лучшие практики, библиотеки многопоточной
обработки данных; Java – асинхронные протоколы взаимодействия, рас-
пределенная обработка данных, построение трехзвенной архитектуры.
4. Наукоемкий компьютерный инжиниринг
Параллельные алгоритмы вычислительной математики; Принципы
разработки быстрых программ; Конечно-элементное моделирование
научно-технических задач.
Три из этих траекторий предложены нашими крупнейшими работода- телями, реализуются в тесном контакте с ними. Четвертая обеспечивает внутренние потребности вуза (или других региональных вузов) в научно- педагогических кадрах.
Помимо указанных двух типов вариативных курсов и траекторий, студенту предоставляется возможность выбирать факультативы, которые также направлены на освоение сквозных цифровых технологий, но выхо- дят за рамки основной части образовательной программы.
В заключение отметим, что современные образовательные стандарты дают каждому вузу право самому определять профессиональные компе- тенции. Поэтому компетентностная модель выпускника в ее профессио- нальной части должна уточняться в каждом вузе, прежде всего, с учетом потребностей регионального рынка труда, потребностей тех организаций, фирм, компаний, в которые приходят на работу выпускники. А для этого к уточнению модели в каждом конкретном случае, в каждом вузе должны привлекаться свои работодатели. Предложенная в ходе выполнения проек- та общая схема взаимодействия с работодателями, учета их интересов и использования их возможностей и ресурсов в ходе разработки и реализа- ции образовательной программы по Прикладной математике и информати- ке, на наш взгляд, заслуживает распространения и на другие вузы страны.
А проект продолжается. По новой программе в 2021 году начал учиться первый курс мехмата. Следим, волнуемся, готовы при необходи- мости вносить коррективы.
139
АНГЛОЯЗЫЧНАЯ МАГИСТЕРСКАЯ ПРОГРАММА МЕХМАТА
ЮФУ В ОБЛАСТИ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ И
ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ: ИСТОРИЯ, ПРОБЛЕМЫ
И ПЕРСПЕКТИВЫ
Карякин М. И., Надолин К. А., Наседкин А. В.
ФГАОУ ВО «Южный федеральный университет»,
Институт математики, механики и компьютерных наук
им. И. И. Воровича
E-mail: kanadolin@sfedu.ru
Обсуждаются проблемы интернационализации университетского об- разования уровня магистратуры в новых условиях. Рассмотрен и проанали- зирован более чем десятилетний опыт преподавания на мехмате ЮФУ ан- глоязычных магистерских программ по математическому моделированию и информационным технологиям.
Дан краткий исторический экскурс и указаны цели, которые ставились на различных этапах развития англоязычных образовательных программ мехмата, а также описаны пути решения возникавших проблем.
Представлены сведения о санкциях со стороны западноевропейских партнеров в связи с событиями на Украине. Приведены некоторые сообра- жения относительно перспектив развития англоязычной магистратуры по математическому моделированию и информационным технологиям на мехмате ЮФУ.
1. Первая магистерская программа «Вычислительная механика и био- механика» («Computation Mechanics and Biomechanics») с преподаванием ряда предметов на английском языке была запущена на мехмате ЮФУ по направлению подготовки 010403 «Прикладная математика и информатика» в 2009 году [1]. Разработку учебно-методических комплексов дисциплин на английском языке инициировала и финансировала администрация
ЮФУ в связи с реализацией плана мероприятий по интернационализации образовательной деятельности, включенных в Программу развития Южно- го федерального университета.
Магистерская программа «Computation Mechanics and Biomechanics» стала основой договора о сотрудничестве между факультетом математики, механики и компьютерных наук ЮФУ и департаментом математики и фи- зики технологического факультета
Технического университета г. Лаппеенранта (Финляндия). Впоследствии этот договор о сотрудниче- стве преобразовался в совместную международную магистерскую про- грамму двух дипломов [2].
140
Именно на базе этой программы в период с 2011 по 2014 годы в рам- ках международного образовательного проекта ICARUS программы
«Tempus-IV», финансируемой Евросоюзом, была создана уже полностью англоязычная магистерская программа «IT in Biomechanics» [3].
2. Важнейшим этапом развития англоязычной магистратуры по мате- матическому моделированию и информационным технологиям на мехмате
ЮФУ стало выполнение международного проекта ICARUS – ―International- ised Curricula Advancement at Russian Universities in the Southern Region‖
(«Интернационализация учебных планов на уровне магистра в российских вузах в южном регионе»).
Проект был представлен Южным федеральным университетом сов- местно с тремя российскими и четырьмя европейскими университетами.
В состав консорциума вошли Южно-Российский государственный техни- ческий университет (г.Новочеркасск), Кубанский государственный уни- верситет (г.Краснодар), Воронежский государственный университет
(г. Воронеж), а также University of Linkoping (Швеция); University of Twen- te (Голландия); Lappeenranta University of Technology (Финляндия); Tech- nical University Braunschweig (Германия).
Проект стал победителем грантового конкурса "Tempus-IV", проводи- мого в 2011 году в рамках 7 Рамочной Программы Евросоюза и длился
3 года. Бюджет проекта составил 800000 евро.
Важным направлением работы по проекту ICARUS стало углубление и развитие партнерских связей между российскими и европейскими уни- верситетами, а также академическая мобильность студентов и преподава- телей [4].
В процессе выполнения проекта ICARUS была проведена значитель- ная методическая работа по согласованию учебных планов магистратуры вузов-партнеров и приведению их в соответствие, как российским феде- ральным государственным образовательным стандартам, так и положени- ям Болонской декларации [5, 6].
3. В 2015–2020 гг. англоязычная магистерская программа дорабатыва- лась и менялись ее названия: «Computation Mechanics and Information Tech- nologies», «Mathematical Modelling and Information Technologies», «Mathe- matical Modelling, Numerical Methods and Program Complexes» [7, 8].
За прошедшее время на мехмате ЮФУ накоплен большой опыт академи- ческого сотрудничества с зарубежными вузами, в результате которого бо- лее сорока выпускников мехмата получили дипломы европейских универ- ситетов [9–11].
При запуске в 2020 году магистерской программы «Mathematical
Modelling, Numerical Methods and Program Complexes» (Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ») была прове- дена модернизация с учетом образовательных задач лаборатории вычисли-
141 тельной механики мехмата ЮФУ, созданной в 2019 году в рамках проекта
«Модели, алгоритмы и программные средства для многомасштабного ана- лиза новых материалов и физически активных сред», поддержанного гран- том Правительства Российской Федерации для государственных научных исследований, проводимых под руководством ведущих ученых [12].
4. В 2022 году истекает очередной пятилетний срок действия договора о присуждении двух дипломов. До недавнего времени планировалось его переподписание на период 2023–2027 гг., но 14 марта координатор между- народной академической мобильности мехмата ЮФУ получил от своего финского коллеги электронное письмо следующего содержания: «В соот- ветствии с решением министра науки и культуры Финляндии, ЛУТ при- останавливает любое сотрудничество с российскими организациями- партнерами в сфере высшего образования и науки. Согласно новой поли- тике, ЛУТ не будет инициировать новые проекты и на время приостанав- ливает существующее сотрудничество. Среди прочего это включает в себя мобильность студентов и сотрудников, сотрудничество по двойным ди- пломам на уровне бакалавра, магистра и доктора и все сотрудничество на основе проектов… Как только мир, признанный международным правом, будет восстановлен, мы будем рады возобновить обсуждение возобновле- ния сотрудничества.»
Таким образом, на новом этапе развития англоязычной магистратуры по математическому моделированию и информационным технологиям на мехмате ЮФУ вектор интернационализации меняется в направлении стран
СНГ, ОДКБ, ШОС, Ближнего Востока и Юго-восточной Азии. Особую роль в международной академической мобильности, очевидно, будет иг- рать Китай, что подтверждается расширением сотрудничества с китайски- ми коллегами.
Литература
1. Батченко А. Г., Карнаухова О. А., Карякин М. И., Надолин К. А., Насед- кин А. В., Чернявская И. А. Перспективы международной образователь- ной программы по техноматематике и вычислительной механике в Юж- ном федеральном университете // XVII Межд. конф. "Математика. Ком- пьютер. Образование" (Дубна, 25–30 янв. 2010 г.). Тез. докл. – Ижевск:
НИЦ "Регулярная и хаотическая динамика", 2010. – С. 383.
2. Карякин М. И., Надолин К. А., Наседкин А. В. Блок ИТ-дисциплин как связующая основа магистерских программ двойных дипломов по при- кладной математике и инженерии // Научно-методич. конф. ―Современ- ные информац. технологии в образовании: Южный Федеральный округ‖.
11–13 мая 2011. Тез. докл. – Ростов-на-Дону: Изд-во ЦВВР, 2011. –
С. 151–152.
142 3. Буркель Н., Творогова С., Шендерова С. Примеры совместных программ между европейскими и российскими вузами // Инновации и изменения в транснациональном образовании. – European Union, 2014. – 178р. DOI:
10.2871/94451.
4. Надолин К. А. Проект ИКАРУС: консорциум и его задачи / В кн. «Ин- тернационализация учебных планов на уровне магистра в российских вузах южного региона: сборник материалов и докладов». Южный феде- ральный университет. – Ростов н/Д: Изд-во Южного федерального уни- верситета, 2014. – С.6–11.
5. Карякин М. И.
, Надолин К. А., Наседкин А. В. О концепции магистерской образовательной программы «IT in Biomechanics», разрабатываемой в
ЮФУ по проекту ICARUS программы Tempus-IV // Материалы XIII
Международной научно-методической конференции «Информатика: про- блемы, методология, технологии» и IV Школы-конференции для препо- давателей высшей и средней школы «Информатика в образовании», г. Воронеж, 7–8 февраля 2013 г. Т. 4. – Воронеж, 2013.– С. 158–161.
6. Карякин М. И. Надолин К. А., Наседкин А. В. Реализация в рамках про- екта ICARUS магистерских программ «IT in Engineering» с перспективой присуждения двух дипломов // Там же. – С. 154–157 7. Надолин К. А., Карякин М. И., Наседкин А. В. Учебные модули по био- механике в англоязычной магистерской программе мехмата ЮФУ
―Computational Mechanics and Informational Technologies‖ // Математиче- ское моделирование и биомеханика в современном университете. Тез. докл. XIII Всеросс. шк.-семинара, пос. Дивноморское, 31 мая – 3 июня
2018. Ростов н/Д, Таганрог: Изд-во ЮФУ, 2018. С. 57–58.
8. Карякин М. И., Надолин К. А., Наседкин А. В. Электронные ресурсы в англоязычной магистерской программе ―Computational Mechanics and In- formational Technologies‖ // Труды VI Межд. научно-методического сим- позиума «Электронные ресурсы в непрерывном образовании
«ЭРНО-2017», Адлер, 24–27 сентября 2017 г. – С. 50–53.
9. Надолин К. А., Карякин М. И., Наседкин А. В. Мехмат ЮФУ: путь в ев- ропейское образовательное пространство // «Русский язык в парадигме современного образования: Россия и Иберо-Американский мир». Мате- риалы Международного форума (10–11 мая 2018 г., г. Кадис (Испания) –
Ростов н/Д, Таганрог: Изд-во ЮФУ, 2018. – С. 186–188.
10. Nadolin K., Karyakin M., Nasedkin A. Virtual academic mobility in the con- text of the master‘s program ―Computational mechanics and information technologies‖ in the Southern Federal University // 20th European Confer- ence on Mathematics for Industry (ECMI 2018), 18–22 June 2018, Budapest,
(Hungary). Book of Abstracts, – Budapest, 2018. – P. 60.
11. Надолин К. А., Карякин М. И., Наседкин А. В. Десять лет международ- ной магистерской программе двойных дипломов на мехмате ЮФУ //
143
Современные информационные технологии: тенденции и перспективы развития: материалы XXVI научн. конф. (Южный федеральный универ- ситет, Ростов-на-Дону, 18–19 апреля 2019). – Ростов н/Д, Таганрог: Изд- во ЮФУ, 2019. – С. 199–201.
12. Надолин К. А., Карякин М. И., Наседкин А. В. О магистерской про- грамме мехмата ЮФУ «Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ», ориентированной на научно- исследовательскую профессиональную деятельность и обучение в ас- пирантуре // Сб. трудов XXVIII Всеросс. конференции-школы молодых исследователей «Современные проблемы математического моделиро- вания», пос. Абрау-Дюрсо, 16–21 сентября 2019 г. – Ростов н/Д: Изд-во
ЮФУ, 2019. –С. 85–90.
144
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СРЕДСТВ ГЕОЛОКАЦИИ В ANDROID ДЛЯ
СОЗДАНИЯ ФИТНЕС-ИГРЫ
Каспаров А. В.
ФГАОУ ВО «Южный федеральный университет»,
Институт математики, механики и компьютерных наук
им. И. И. Воровича,
г. Ростов-на-Дону
E-mail: kasparov@sfedu.ru
Фитнес-игра – целый жанр игр, преимущественно для мобильных устройств, способствующих поддержанию здоровья игрока. Этот жанр позволяет игрокам геймифицировать процесс своих тренировок в том или ином виде: какие-то игры рассчитаны на конкретную активность, другие – позволяют комбинировать разные занятия. Третьи – предлагают свои собственные виды активности для игрока. Часто такого рода игры обладают минимально достаточным пользовательским интерфейсом и тесной интеграцией с устройствами отслеживания состояния игрока, включая, но, не ограничиваясь данными с датчиков умных устройств
(браслеты, весы, часы, телефон, и т. д.). Игра, разрабатываемая в рамках данной работы, будет геймифицировать один вид активности – бег.
В процессе анализа технических рисков были определены базовые блоки функционала приложения:
1. Обработка геолокации.
2. Управление воспроизведением аудио.
3. Движение игрока по сюжетной линии.
4. Ядро управления геймификацией активности.
5. Базовый пользовательский интерфейс.
6. Отслеживание и ограничение длительности игровой сессии.
Получать данные о геолокации устройства в Android можно несколькими способами:
1. Используя методы обращения к сервисам устройства, получить доступ к сервису геолокации, проверить методы геолокации (GPS,
Сеть) и на их основе совершить «запрос геолокации», получив результат.
2. Использовать методы FusedLocationProvider [1] из пакета Google
[Play] Services, которые самостоятельно определят сервис получения геоданных и вернут результат.
В рамках данной работы был выбран второй вариант. Для этого был подключен пакет play-services-location из пакета com.google.android.gms.
145
Для получения дополнительных данных о физической активности пользователя устройства был подключен пакет play-services-fitness из того же пакета, что и сервис геолокации выше.
В качестве базы данных была выбрана система SQLite [2], представляющая из себя базу данных в одном файле, хранящемся на устройстве пользователя.
Для упрощения работы с базой был использован пакет Android
Room [3]. Он предоставляет возможность применения некоторых уровней абстракции для работы с данными из базы, такие как Сущность (Entity),
DAO (Data Access Object, объект доступа к данным), а также такие концепты как LiveData (объект доступа к данным в реальном времени) и
ViewModel (объект, связывающий данные с компонентом представления пользовательского интерфейса). Данные о геолокации хранятся в базе данных, доступ к которой производится через библиотеку Android Room, создающую некоторые абстракции для управления сущностями, объектами доступа к данным и объектами связи данных с макетом содержимого экрана.
Объект класса AppDatabase, наследующийся от системного
RoomDatabase, реализует паттерн проектирования Singleton [4], доступен в единственном экземпляре на протяжении всей работы приложения и используется для следующих целей:
1. Инициализация базы данных с нуля согласно автоматически сгенерированной схеме на основе известных приложению объектов типа Сущность.
2. Инициализация репозитория с существующими данными, также реализующего паттерн проектирования Singleton, что делает его доступным в единственном экземпляре на протяжении всей работы приложения.
После инициализации базы и репозитория вся работа с данными производится с помощью методов объекта класса LocationDao, который реализует CRUD модель доступа к содержимому репозитория.
С помощью объекта LocationUpdatesBroadcastReceiver приложение подписывается на получение обновлений от сервиса геолокации Google
Services – FusedLocationProviderClient. Далее создается PendingIntent – ожидающее действие, которое при получении нового широковещательного сообщения с данными о геолокации запускает метод сохранения полученных данных в базу.
Доступ к сервису геолокации
FusedLocationProviderClient производится через класс-обертку
LocationManager, который отвечает за хранение флага активности отслеживания и настроек отслеживания, таких как частота отслеживания, приоритет получения данных и требуемая точность данных.
146
Ядро управления геймификацией активности представляет из себя класс, который на основе заранее заданного сюжета (набора инструкций для геймификации процесса) вызывает методы управления другими компонентами приложения: таймеры, сервисы управления воспроизведением аудио, сервис отслеживания физической активности и сервис управления точками интереса на карте.
Длительные интенсивные тренировки могут быть потенциально опасны для неподготовленного пользователя. Чтобы этого избежать, в приложении настроена система информирования о необходимости отслеживать свое самочувствие, а также предусмотрено автоматическое завершение тренировки, если ее длительность превышает заранее заданное пороговое значение.
Литература
1. Fused Location Provider API // Google Developers [Электронный ресурс].
URL: https://developers.google.com/location-context/fused-location- provider?hl=ru (дата обращения: 07.01.2022).
2. SQLite
Documentation
[Электронный ресурс].
URL: https://www.sqlite.org/docs.html (дата обращения: 07.01.2022).
3. androidx.room // Android Developers [Электронный ресурс]. URL: https://developer.android.com/reference/androidx/room/package- summary?hl=ru (дата обращения: 07.01.2022).
4. Паттерн Singleton – Одиночка. Описания паттернов проектирования.
Паттерны проектирования. Design pattern ru [Электронный ресурс]. URL: http://design-pattern.ru/patterns/singleton.html
(дата обращения:
07.01.2022).
147
1 ... 10 11 12 13 14 15 16 17 ... 28
139
АНГЛОЯЗЫЧНАЯ МАГИСТЕРСКАЯ ПРОГРАММА МЕХМАТА
ЮФУ В ОБЛАСТИ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ И
ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ: ИСТОРИЯ, ПРОБЛЕМЫ
И ПЕРСПЕКТИВЫ
Карякин М. И., Надолин К. А., Наседкин А. В.
ФГАОУ ВО «Южный федеральный университет»,
Институт математики, механики и компьютерных наук
им. И. И. Воровича
E-mail: kanadolin@sfedu.ru
Обсуждаются проблемы интернационализации университетского об- разования уровня магистратуры в новых условиях. Рассмотрен и проанали- зирован более чем десятилетний опыт преподавания на мехмате ЮФУ ан- глоязычных магистерских программ по математическому моделированию и информационным технологиям.
Дан краткий исторический экскурс и указаны цели, которые ставились на различных этапах развития англоязычных образовательных программ мехмата, а также описаны пути решения возникавших проблем.
Представлены сведения о санкциях со стороны западноевропейских партнеров в связи с событиями на Украине. Приведены некоторые сообра- жения относительно перспектив развития англоязычной магистратуры по математическому моделированию и информационным технологиям на мехмате ЮФУ.
1. Первая магистерская программа «Вычислительная механика и био- механика» («Computation Mechanics and Biomechanics») с преподаванием ряда предметов на английском языке была запущена на мехмате ЮФУ по направлению подготовки 010403 «Прикладная математика и информатика» в 2009 году [1]. Разработку учебно-методических комплексов дисциплин на английском языке инициировала и финансировала администрация
ЮФУ в связи с реализацией плана мероприятий по интернационализации образовательной деятельности, включенных в Программу развития Южно- го федерального университета.
Магистерская программа «Computation Mechanics and Biomechanics» стала основой договора о сотрудничестве между факультетом математики, механики и компьютерных наук ЮФУ и департаментом математики и фи- зики технологического факультета
Технического университета г. Лаппеенранта (Финляндия). Впоследствии этот договор о сотрудниче- стве преобразовался в совместную международную магистерскую про- грамму двух дипломов [2].
140
Именно на базе этой программы в период с 2011 по 2014 годы в рам- ках международного образовательного проекта ICARUS программы
«Tempus-IV», финансируемой Евросоюзом, была создана уже полностью англоязычная магистерская программа «IT in Biomechanics» [3].
2. Важнейшим этапом развития англоязычной магистратуры по мате- матическому моделированию и информационным технологиям на мехмате
ЮФУ стало выполнение международного проекта ICARUS – ―International- ised Curricula Advancement at Russian Universities in the Southern Region‖
(«Интернационализация учебных планов на уровне магистра в российских вузах в южном регионе»).
Проект был представлен Южным федеральным университетом сов- местно с тремя российскими и четырьмя европейскими университетами.
В состав консорциума вошли Южно-Российский государственный техни- ческий университет (г.Новочеркасск), Кубанский государственный уни- верситет (г.Краснодар), Воронежский государственный университет
(г. Воронеж), а также University of Linkoping (Швеция); University of Twen- te (Голландия); Lappeenranta University of Technology (Финляндия); Tech- nical University Braunschweig (Германия).
Проект стал победителем грантового конкурса "Tempus-IV", проводи- мого в 2011 году в рамках 7 Рамочной Программы Евросоюза и длился
3 года. Бюджет проекта составил 800000 евро.
Важным направлением работы по проекту ICARUS стало углубление и развитие партнерских связей между российскими и европейскими уни- верситетами, а также академическая мобильность студентов и преподава- телей [4].
В процессе выполнения проекта ICARUS была проведена значитель- ная методическая работа по согласованию учебных планов магистратуры вузов-партнеров и приведению их в соответствие, как российским феде- ральным государственным образовательным стандартам, так и положени- ям Болонской декларации [5, 6].
3. В 2015–2020 гг. англоязычная магистерская программа дорабатыва- лась и менялись ее названия: «Computation Mechanics and Information Tech- nologies», «Mathematical Modelling and Information Technologies», «Mathe- matical Modelling, Numerical Methods and Program Complexes» [7, 8].
За прошедшее время на мехмате ЮФУ накоплен большой опыт академи- ческого сотрудничества с зарубежными вузами, в результате которого бо- лее сорока выпускников мехмата получили дипломы европейских универ- ситетов [9–11].
При запуске в 2020 году магистерской программы «Mathematical
Modelling, Numerical Methods and Program Complexes» (Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ») была прове- дена модернизация с учетом образовательных задач лаборатории вычисли-
141 тельной механики мехмата ЮФУ, созданной в 2019 году в рамках проекта
«Модели, алгоритмы и программные средства для многомасштабного ана- лиза новых материалов и физически активных сред», поддержанного гран- том Правительства Российской Федерации для государственных научных исследований, проводимых под руководством ведущих ученых [12].
4. В 2022 году истекает очередной пятилетний срок действия договора о присуждении двух дипломов. До недавнего времени планировалось его переподписание на период 2023–2027 гг., но 14 марта координатор между- народной академической мобильности мехмата ЮФУ получил от своего финского коллеги электронное письмо следующего содержания: «В соот- ветствии с решением министра науки и культуры Финляндии, ЛУТ при- останавливает любое сотрудничество с российскими организациями- партнерами в сфере высшего образования и науки. Согласно новой поли- тике, ЛУТ не будет инициировать новые проекты и на время приостанав- ливает существующее сотрудничество. Среди прочего это включает в себя мобильность студентов и сотрудников, сотрудничество по двойным ди- пломам на уровне бакалавра, магистра и доктора и все сотрудничество на основе проектов… Как только мир, признанный международным правом, будет восстановлен, мы будем рады возобновить обсуждение возобновле- ния сотрудничества.»
Таким образом, на новом этапе развития англоязычной магистратуры по математическому моделированию и информационным технологиям на мехмате ЮФУ вектор интернационализации меняется в направлении стран
СНГ, ОДКБ, ШОС, Ближнего Востока и Юго-восточной Азии. Особую роль в международной академической мобильности, очевидно, будет иг- рать Китай, что подтверждается расширением сотрудничества с китайски- ми коллегами.
Литература
1. Батченко А. Г., Карнаухова О. А., Карякин М. И., Надолин К. А., Насед- кин А. В., Чернявская И. А. Перспективы международной образователь- ной программы по техноматематике и вычислительной механике в Юж- ном федеральном университете // XVII Межд. конф. "Математика. Ком- пьютер. Образование" (Дубна, 25–30 янв. 2010 г.). Тез. докл. – Ижевск:
НИЦ "Регулярная и хаотическая динамика", 2010. – С. 383.
2. Карякин М. И., Надолин К. А., Наседкин А. В. Блок ИТ-дисциплин как связующая основа магистерских программ двойных дипломов по при- кладной математике и инженерии // Научно-методич. конф. ―Современ- ные информац. технологии в образовании: Южный Федеральный округ‖.
11–13 мая 2011. Тез. докл. – Ростов-на-Дону: Изд-во ЦВВР, 2011. –
С. 151–152.
142 3. Буркель Н., Творогова С., Шендерова С. Примеры совместных программ между европейскими и российскими вузами // Инновации и изменения в транснациональном образовании. – European Union, 2014. – 178р. DOI:
10.2871/94451.
4. Надолин К. А. Проект ИКАРУС: консорциум и его задачи / В кн. «Ин- тернационализация учебных планов на уровне магистра в российских вузах южного региона: сборник материалов и докладов». Южный феде- ральный университет. – Ростов н/Д: Изд-во Южного федерального уни- верситета, 2014. – С.6–11.
5. Карякин М. И.
, Надолин К. А., Наседкин А. В. О концепции магистерской образовательной программы «IT in Biomechanics», разрабатываемой в
ЮФУ по проекту ICARUS программы Tempus-IV // Материалы XIII
Международной научно-методической конференции «Информатика: про- блемы, методология, технологии» и IV Школы-конференции для препо- давателей высшей и средней школы «Информатика в образовании», г. Воронеж, 7–8 февраля 2013 г. Т. 4. – Воронеж, 2013.– С. 158–161.
6. Карякин М. И. Надолин К. А., Наседкин А. В. Реализация в рамках про- екта ICARUS магистерских программ «IT in Engineering» с перспективой присуждения двух дипломов // Там же. – С. 154–157 7. Надолин К. А., Карякин М. И., Наседкин А. В. Учебные модули по био- механике в англоязычной магистерской программе мехмата ЮФУ
―Computational Mechanics and Informational Technologies‖ // Математиче- ское моделирование и биомеханика в современном университете. Тез. докл. XIII Всеросс. шк.-семинара, пос. Дивноморское, 31 мая – 3 июня
2018. Ростов н/Д, Таганрог: Изд-во ЮФУ, 2018. С. 57–58.
8. Карякин М. И., Надолин К. А., Наседкин А. В. Электронные ресурсы в англоязычной магистерской программе ―Computational Mechanics and In- formational Technologies‖ // Труды VI Межд. научно-методического сим- позиума «Электронные ресурсы в непрерывном образовании
«ЭРНО-2017», Адлер, 24–27 сентября 2017 г. – С. 50–53.
9. Надолин К. А., Карякин М. И., Наседкин А. В. Мехмат ЮФУ: путь в ев- ропейское образовательное пространство // «Русский язык в парадигме современного образования: Россия и Иберо-Американский мир». Мате- риалы Международного форума (10–11 мая 2018 г., г. Кадис (Испания) –
Ростов н/Д, Таганрог: Изд-во ЮФУ, 2018. – С. 186–188.
10. Nadolin K., Karyakin M., Nasedkin A. Virtual academic mobility in the con- text of the master‘s program ―Computational mechanics and information technologies‖ in the Southern Federal University // 20th European Confer- ence on Mathematics for Industry (ECMI 2018), 18–22 June 2018, Budapest,
(Hungary). Book of Abstracts, – Budapest, 2018. – P. 60.
11. Надолин К. А., Карякин М. И., Наседкин А. В. Десять лет международ- ной магистерской программе двойных дипломов на мехмате ЮФУ //
143
Современные информационные технологии: тенденции и перспективы развития: материалы XXVI научн. конф. (Южный федеральный универ- ситет, Ростов-на-Дону, 18–19 апреля 2019). – Ростов н/Д, Таганрог: Изд- во ЮФУ, 2019. – С. 199–201.
12. Надолин К. А., Карякин М. И., Наседкин А. В. О магистерской про- грамме мехмата ЮФУ «Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ», ориентированной на научно- исследовательскую профессиональную деятельность и обучение в ас- пирантуре // Сб. трудов XXVIII Всеросс. конференции-школы молодых исследователей «Современные проблемы математического моделиро- вания», пос. Абрау-Дюрсо, 16–21 сентября 2019 г. – Ростов н/Д: Изд-во
ЮФУ, 2019. –С. 85–90.
144
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СРЕДСТВ ГЕОЛОКАЦИИ В ANDROID ДЛЯ
СОЗДАНИЯ ФИТНЕС-ИГРЫ
Каспаров А. В.
ФГАОУ ВО «Южный федеральный университет»,
Институт математики, механики и компьютерных наук
им. И. И. Воровича,
г. Ростов-на-Дону
E-mail: kasparov@sfedu.ru
Фитнес-игра – целый жанр игр, преимущественно для мобильных устройств, способствующих поддержанию здоровья игрока. Этот жанр позволяет игрокам геймифицировать процесс своих тренировок в том или ином виде: какие-то игры рассчитаны на конкретную активность, другие – позволяют комбинировать разные занятия. Третьи – предлагают свои собственные виды активности для игрока. Часто такого рода игры обладают минимально достаточным пользовательским интерфейсом и тесной интеграцией с устройствами отслеживания состояния игрока, включая, но, не ограничиваясь данными с датчиков умных устройств
(браслеты, весы, часы, телефон, и т. д.). Игра, разрабатываемая в рамках данной работы, будет геймифицировать один вид активности – бег.
В процессе анализа технических рисков были определены базовые блоки функционала приложения:
1. Обработка геолокации.
2. Управление воспроизведением аудио.
3. Движение игрока по сюжетной линии.
4. Ядро управления геймификацией активности.
5. Базовый пользовательский интерфейс.
6. Отслеживание и ограничение длительности игровой сессии.
Получать данные о геолокации устройства в Android можно несколькими способами:
1. Используя методы обращения к сервисам устройства, получить доступ к сервису геолокации, проверить методы геолокации (GPS,
Сеть) и на их основе совершить «запрос геолокации», получив результат.
2. Использовать методы FusedLocationProvider [1] из пакета Google
[Play] Services, которые самостоятельно определят сервис получения геоданных и вернут результат.
В рамках данной работы был выбран второй вариант. Для этого был подключен пакет play-services-location из пакета com.google.android.gms.
145
Для получения дополнительных данных о физической активности пользователя устройства был подключен пакет play-services-fitness из того же пакета, что и сервис геолокации выше.
В качестве базы данных была выбрана система SQLite [2], представляющая из себя базу данных в одном файле, хранящемся на устройстве пользователя.
Для упрощения работы с базой был использован пакет Android
Room [3]. Он предоставляет возможность применения некоторых уровней абстракции для работы с данными из базы, такие как Сущность (Entity),
DAO (Data Access Object, объект доступа к данным), а также такие концепты как LiveData (объект доступа к данным в реальном времени) и
ViewModel (объект, связывающий данные с компонентом представления пользовательского интерфейса). Данные о геолокации хранятся в базе данных, доступ к которой производится через библиотеку Android Room, создающую некоторые абстракции для управления сущностями, объектами доступа к данным и объектами связи данных с макетом содержимого экрана.
Объект класса AppDatabase, наследующийся от системного
RoomDatabase, реализует паттерн проектирования Singleton [4], доступен в единственном экземпляре на протяжении всей работы приложения и используется для следующих целей:
1. Инициализация базы данных с нуля согласно автоматически сгенерированной схеме на основе известных приложению объектов типа Сущность.
2. Инициализация репозитория с существующими данными, также реализующего паттерн проектирования Singleton, что делает его доступным в единственном экземпляре на протяжении всей работы приложения.
После инициализации базы и репозитория вся работа с данными производится с помощью методов объекта класса LocationDao, который реализует CRUD модель доступа к содержимому репозитория.
С помощью объекта LocationUpdatesBroadcastReceiver приложение подписывается на получение обновлений от сервиса геолокации Google
Services – FusedLocationProviderClient. Далее создается PendingIntent – ожидающее действие, которое при получении нового широковещательного сообщения с данными о геолокации запускает метод сохранения полученных данных в базу.
Доступ к сервису геолокации
FusedLocationProviderClient производится через класс-обертку
LocationManager, который отвечает за хранение флага активности отслеживания и настроек отслеживания, таких как частота отслеживания, приоритет получения данных и требуемая точность данных.
146
Ядро управления геймификацией активности представляет из себя класс, который на основе заранее заданного сюжета (набора инструкций для геймификации процесса) вызывает методы управления другими компонентами приложения: таймеры, сервисы управления воспроизведением аудио, сервис отслеживания физической активности и сервис управления точками интереса на карте.
Длительные интенсивные тренировки могут быть потенциально опасны для неподготовленного пользователя. Чтобы этого избежать, в приложении настроена система информирования о необходимости отслеживать свое самочувствие, а также предусмотрено автоматическое завершение тренировки, если ее длительность превышает заранее заданное пороговое значение.
Литература
1. Fused Location Provider API // Google Developers [Электронный ресурс].
URL: https://developers.google.com/location-context/fused-location- provider?hl=ru (дата обращения: 07.01.2022).
2. SQLite
Documentation
[Электронный ресурс].
URL: https://www.sqlite.org/docs.html (дата обращения: 07.01.2022).
3. androidx.room // Android Developers [Электронный ресурс]. URL: https://developer.android.com/reference/androidx/room/package- summary?hl=ru (дата обращения: 07.01.2022).
4. Паттерн Singleton – Одиночка. Описания паттернов проектирования.
Паттерны проектирования. Design pattern ru [Электронный ресурс]. URL: http://design-pattern.ru/patterns/singleton.html
(дата обращения:
07.01.2022).
147
1 ... 10 11 12 13 14 15 16 17 ... 28
НАХОЖДЕНИЕ ОБЛАСТИ ДИФФУЗИОННОЙ
НЕУСТОЙЧИВОСТИ ДЛЯ УРАВНЕНИЯ БРЮССЕЛЯТОРА
Келеметова К. А.
ФГАОУ ВО «Южный федеральный университет»,
Институт математики, механики и компьютерных наук
им. И. И. Воровича,
г. Ростов-на-Дону
E-mail: kelemetova@sfedu.ru
Параболические уравнения в частных производных, называемые уравнениями реакции-диффузии, применяются при моделировании различных физических, биологических и других процессов [1].
В данной работе рассматривается система уравнений реакции- диффузии, моделирующая реакцию
Белоусова-Жаботинского
— брюсселятор, предложенная в Брюсселе И. Пригожиным и Р. Лефевром
(1968) [2].
Математическая модель описывает распределение реагентов в ограниченном пространстве с течением времени и имеет следующий вид:
{
Здесь
, — концентрации химических веществ и , за- висящие от времени и пространственной переменной ; — постоян- ные концентрации вспомогательных веществ;
— коэффициент диффузии.
Положение равновесия системы уравнений реакции- диффузии неустойчиво по Тьюрингу, если выполняются следующие усло- вия: 1) в отсутствие диффузии собственные значения линеаризованной си- стемы лежат строго в левой полуплоскости; 2) для линеаризованной си- стемы с диффузией существует собственное значение, лежащее в правой полуплоскости.
При выполнении дополнительных ограничений происходит бифурка- ция Тьюринга, в результате которой из равновесия рождаются простран- ственно-неоднородные структуры. Здесь роль бифуркационного параметра играет коэффициент диффузии
[3].
Как показано в [4], область необходимых условий неустойчивости ограничена кривой нулевого следа
, дискриминантной кри- вой
√ и геометрическим местом точек
, где
— матрица Якоби линеаризованной системы. Аналитически найдены достаточные условия неустойчивости Тьюринга, критическое значение ко-
148 эффициента диффузии, а также диапазон волновых чисел, при которых имеет место неустойчивость Тьюринга.
С помощью средств пакета Maple была представлена визуализация ре- зультатов исследования. Примеры полученных областей приведены ниже:
Рис. 2. Область выполнения необходимых условий неустойчивости Тьюринга для
Рис. 2. Область выполнения достаточных условий неустойчивости Тьюринга для
Литература
1. Wei W., Winter M. Mathematical aspects of pattern formation in biological systemsq, Springer, Applied mathematical Sciences, Vol. 189, 2015, https://doi.org/10.1007/978-1-4471-5526-3.
2. P. Glandsdorff and I. Prigogine, Thermodynamic theory of structure, stability and fluctuations, Wiley, New York (1971).
3. Murray, J. D. Mathematical biology II: Spatial models and biomedical appli- cations − New York: Springer, 2003. DOI: 10.1007/b98869.
4.
Revina S. V., Lysenko S. A. Sufficient Turing instability conditions for the
Schnakenberg system // Вестник Удмуртского университета. Математика.
Механика. Компьютерные науки. 2021. Т. 31. № 3. С. 424–442.
DOI: 10.35634/vm210306
149
МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕРМОУПРУГИХ СВОЙСТВ ПЛЕНКИ
НА ПОДЛОЖКЕ
Клунникова Ю. В., Аникеев М. В.
ФГАОУ ВО «Южный федеральный университет»,
Институт нанотехнологий, электроники и приборостроения,
Институт компьютерных технологий и информационной
безопасности,
г. Таганрог
E-mail: yvklunnikova@sfedu.ru
Получение тонких пленок на диэлектрических и полупроводниковых подложках очень важно для разработки функциональных устройств, таких как фотоэлектрические преобразователи или чувствительные элементы га- зовых датчиков [1–3].
Применение лазерного излучения для получения тонких пленок на поверхности сапфировой подложки увеличивает производительность изго- товления газовых элементов, обеспечивает стабильность параметров плен- ки и повышение качества оксида [3–4].
Численное моделирование является эффективным методом исследо- вания сложных систем, в том числе анализа термоупругих напряжений в системе тонкая пленка-подложка. Пакет Multiphysics ANSYS подходит для таких исследований и позволяет провести термомеханический анализ как для оценки температуры, так и для оценки уровня напряжений в пленках.
Он позволяет анализировать генерацию и эволюцию напряжений в тонко- пленочных структурах и условий обработки на распределение напряжений.
Несмотря на то, что было проведено много исследований об эволюции напряжений при получении тонких пленок, остаются без ответа вопросы относительно основных механизмов и того, как они обусловлены конкрет- ными структурами материалов и условиями получения, исследованием свойств нелинейности материалов в температурном диапазоне.
Влияние технологического процесса на термоупругие напряжения в пленках TiO
2
исследовано экспериментально и с помощью компьютерного моделирования. Проведен анализ влияния свойств материала, структуры тонкой пленки и условий обработки на распределение термоупругих напряжений.
Локализация теплового эффекта при лазерном отжиге пленок TiO
2
на сапфировой подложке приводит к большому температурному градиенту в зоне воздействия лазерного луча, термомеханическим напряжениям и воз- можным дефектам. Схема лазерного отжига пленки TiO
2
на поверхности сапфировой подложки представлена на рисунке 1.