Размер:
AAA
Цвет: CCC
Изображения: Вкл.Выкл.
Обычная версия сайта

Иван Запорожцев уверен, что самый быстрый вычислитель – это природа

25.03.2016

Выпускник МГТУ по специальности "Программное обеспечение вычислительной техники и автоматизированных систем" И.Ф. Запорожцев в 2015 году окончил аспирантуру МГТУ. А 2 марта 2016 года он защитил диссертацию на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности "Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ". Защита прошла в Санкт-Петербургском государственном электротехническом университете "ЛЭТИ", что стало главным подарком к 25-летию соискателя.

Наша беседа с Иваном затронула не только такие сугубо утилитарные аспекты использования результатов его научной работы, как, например, повышение эффективности прогнозирования биопродуктивности Баренцева моря, но и его видение того, какие информационные технологии, разрабатываемые студентами МГТУ, представляют интерес в будущем.

– Иван Федорович, начать нашу беседу хотелось бы с того, что в последнее время инновациям уделяется первостепенное внимание. Насколько, по вашему мнению, разработки в сфере информационных технологий и программного обеспечения, которые создают аспиранты и молодые ученые МГТУ, могут быть востребованы на рынке?

– Большую часть научных работ, которые реализует кафедра математики, информационных систем и программного обеспечения, направлены на поддержку образовательного процесса и сотрудничество с IT-компаниями региона, в частности с крупной студией разработки игр "17 bullets".

Магистранты и аспиранты создают программные продукты более высокого уровня, чем студенты бакалавриата. Есть интересные индивидуальные проекты. Наш выпускник Сергей Ортинов, например, создал программное обеспечение для мониторинга социальных сетей. Личные заделы, я думаю, могут составить основу продвижения разработок на рынок. Взаимодействие кафедр позволит создавать компьютерные технологии, ориентированные на конкретных заказчиков из Мурманской области, в том числе научно-производственные компании. Но если мы говорим о широком потребителе, то сейчас таких проектов у аспирантов почти нет.

– Как тема вашей диссертации увязана с необходимостью решения задач, стоящих перед экономикой Мурманского региона и Арктики в целом?

– Я защитил диссертацию на тему: "Краткосрочное прогнозирование пространственно-временной изменчивости океанографических характеристик методами анализа многомерных временных рядов". В рамках работы над диссертацией я сотрудничал с Полярным научно-исследовательским институтом морского рыбного хозяйства и океанографии имени Н.М. Книповича, Мурманским морским биологическим институтом, ООО "Научно-производственная компания "Морская информатика" (г. Мурманск).

Результаты работы внедрены в ООО "НПК Морская информатика". Эта фирма занимается информационной поддержкой рыбного промысла: собирает океанографическую информацию, делает выводы о путях миграции гидробионтов и направляет соответствующие рекомендации судовладельцам, занимающимся развертыванием флота.

Прогнозирование солености моря может быть интересно с точки зрения понимания законов распространения радиоволн, акустики. У военных моряков имеется интерес к тому, чтобы повысить скрытность подводных лодок. Поэтому мои исследования в приложении к такой физической характеристике моря, как соленость, могут быть полезны для военных моряков.

Кроме того, результаты исследования могут помочь морским биологам с оценкой характеристик биопродуктивности моря. В диссертации я анализирую температуру поверхности моря и аномалии уровня морской поверхности, то есть высоту толщи воды относительно некой отсчетной поверхности.

Другими словами, разработка математически обоснованных технологий численного анализа характеристик океанической поверхности представляет несомненный интерес для специалистов различных областей: океанологов, биологов, экологов, рыбаков, морских геофизиков, военных.

– Какие исходные данные вы анализировали в научной работе?

– Исследование строилось по принципу работы с исходными данными, отражающими температуру поверхности моря, в узлах равномерной сетки. Я работаю только с поверхностными характеристиками моря, поскольку есть ограничения с вычислительными мощностями. Методика краткосрочного прогнозирования может быть обобщена и к другим слоям моря – к пелагиали, например. Но из-за ограничения вычислительных мощностей я не мог осилить большее.

По исходным данным строились скалярные поля для последующих моментов времени.

– Создано ли вами какое-то новое программное обеспечение? Может ли оно представлять интерес для специалистов?

– Передо мной была поставлена задача разработки комплекса программ, что и было сделано.

Программное обеспечение создано в среде Eclipse на языке Java, отдельные модули, использующие картографию, написаны на языке Python.

Что касается результатов исследований, то их можно экспортировать в широко распространенные программные продукты, такие как Surfer, Mapviewer. Я использовал библиотеки, математические пакеты Apache Commons Mathematics для языка программирования Java. Он являлся основным языком программирования. На него пришлось 95 процентов кода, а остальные 5 процентов кода – на язык Python. Этот язык программирования применялся для того, чтобы вывести на географическую карту скалярное поле, визуализированное в виде цветомодулированного изображения или в виде линий уровня. Скалярные поля экспортировались на географическую карту акваторий Баренцева моря, моря Ирмингера.

– XXI век называют веком информационных технологий, мы с вами вступили в постиндустриальную, информационную эру. Как, по вашему мнению, может продвигаться междисциплинарное взаимодействие информатики с другими науками?

– К сожалению, мы пришли к тому, что практически все открытия в каждой из научных дисциплин уже сделаны.

Что касается математики и физики, то идет работа по построению квантового компьютера. На мой взгляд, весьма актуальными являются вычисления с помощью молекулы ДНК. Это самый быстрый вычислитель. В то время, когда рибосомы строят молекулы белка, когда при делении клеток синтезируются молекулы ДНК, наблюдаются самые быстрые вычислительные процессы. Они намного быстрее, чем те, на которые способны самые современные суперкомпьютеры.

Таким образом, самый быстрый вычислитель – это природа. Человек должен наблюдать и учиться у нее новым способам вычислений.

Если оглянуться назад, то станет понятно, что сначала человек удостоверился в законах механики Ньютона. И затем были созданы устройства, действующие в соответствии с этими законами. Потом люди обратили внимание на микромир. Сейчас говорят о нанотехнологиях.

К сожалению, квантовый компьютер пока что реализует слишком простые алгоритмы, и пока никак не удается создать в "железе" действительно практически эффективные вычислители подобного типа. Поэтому огромный интерес представляют физические аспекты построения молекул с точки зрения способов вычислений.

Старая элементная база не дает возможности к росту производительности компьютеров и нужно учиться у природы. Надо искать новую элементную базу.

Я думаю, в дальнейшем мы будем наблюдать интеграцию информатики с математикой, физикой, биологией, химией.

– Что вы пожелаете выпускникам магистратуры, поступающим в аспирантуру?

– Не надо бояться одиночества. Одиночество в науке неизбежно. Одиночество – это конструктивный элемент, когда нет зримого соревновательного элемента, нет зримой поддержки, но не научного руководителя, а твоих друзей, аспирантов. Не нужно бояться писать письма незнакомым ученым – я писал письма в Санкт-Петербург, Новосибирск, Петрозаводск, Гамбург. Люди откликаются. Это замечательно. И, конечно, надо правильно составлять письма. Хорошо, что этому аспирантов учат, в том числе тому, как писать деловые письма на английском языке – это благодаря кафедре иностранных языков МГТУ.

Аспирантам очной формы обучения надо помнить о том, что государство тратит деньги на их обучение. Вполне возможно, что государство будет закручивать гайки. Нужно чувствовать ответственность перед государством и налогоплательщиками. Вообще, ответственность в любой работе важна, в первую очередь этическая.

Насколько я помню, в стране должно произойти сокращение количества диссертационных советов на две трети. Я ждал защиты диссертации полгода, но это даже мало. На момент, когда у меня была завершена диссертация, работа диссертационного совета, с которым я планировал взаимодействовать, была заморожена.

При выборе научного руководителя аспирантам нужно учитывать, чтобы у него имелись научные публикации, широкие контакты с учеными, выходы на диссертационный совет.

Пользуясь случаем, хотел бы поблагодарить моего научного руководителя Владимира Игнатьевича Середу, а также Валентину Сергеевну Кацуба и Романа Анатольевича Богомолова, доцентов кафедры математики, информационных систем и программного обеспечения МГТУ, а также Бориса Михайловича Верещагина из МАГУ. Мои успехи в науке без их участия были бы невозможны.

ПРОДОЛЖЕНИЕ СЛЕДУЕТ


Дата обновления: 17.01.17