2.3.2. Цель и задачи Центра.
Целью является создание Центра обеспечивающего развитие технологий проектирования и программирования специализированных встраиваемых микропроцессорных устройств для интеллектуальных систем, в том числе архитектур высокопроизводительных гибридных вычислительных систем, а также технологии программирования этих систем. Под термином «гибридные» в данном случае подразумеваются системы, в которых наряду с процессорами общего назначения, будут активно использоваться ПЛИС.
В связи с ростом скоростей и маневренности подвижных объектов и усложнением их задач повышаются требования к их информационно-управляющим системам. В центре будут разработаны и исследованы теоретические основы построения информационно-управляющих систем и методов их автоматизированного проектирования с улучшением точностных, временных, надежностных и массо-габаритных характеристик. Требования к построению и проектированию мобильных информационно-управляющих систем подвижных объектов определяются видом подвижного объекта. В центре планируются исследования 4 видов подвижных объектов:
- малоразмерные летательные аппараты;
- наземные подвижные объекты;
- надводные подвижные объекты;
- подводные подвижные объекты.
В центре планируется проведение востребованных, но не созданных на настоящий момент технологий гидронавтики на основе разработки и моделирования систем технического зрения автономных необитаемых подводных аппаратов, алгоритмов распознавания образов, комплексирования навигационных измерений, систем автоматического управления движением с учетом гидродинамических моделей, передачи и обработки информации с применением методов защиты и мягкого декодирования.
Предусматривается создание оптимальных по различным критериям адаптивных процедур и алгоритмического обеспечения оценивания параметров изменений изображений между заданными временными сечениями в условиях сложного комплекса шумов. Другой целью центра является разработка адаптивных процедур распознавания по заданному эталону (идентификации с заданной доверительной вероятностью) фрагментов данных, в частности, единых процедур поиска, идентификации и оценивания параметров фрагментов изображений.
В процессе выполнения исследований в центре должны быть:
- разработаны новые процедуры оценивания параметров изменений изображений, основанных на псевдоградиентной адаптации;
- исследованы способы вычисления псевдоградиента в зависимости от доступной априорной информации; найдены вероятностные характеристики оценивания, отражающие вероятностные свойства изображений;
- разработана вероятностная математическая модель процесса псевдоградиентного оценивания при конечном числе итераций.
Предлагаемые методы и подходы исследований должны соответствовать мировому уровню, разработанные процедуры оценивания должны быть применимы при решении задач экологического мониторинга, медицины, государственной безопасности и других. Результаты исследований должны позволить разработать библиотеку прикладных программ для анализа вероятностных характеристик оценок параметров в последовательностях изображений, имеющую существенное значение для научных исследований и различных технических приложений. Одним из значимых приложений является проектирование и сборка мобильных роботов.
Огромную область применения гибридных интеллектуальных управляющих систем составляют системы мониторинга и повышения оперативности разрешения аномальных (аварийных) ситуаций на основе раннего предупреждения о состоянии технико-экономического объекта (ТЭО) в пределах горизонта прогнозирования. Целью исследований является повышение эффективности анализа динамических систем, в том числе состояние которых представлено временными рядами, обладающими высокой степенью неопределенности, путем развития нового подхода на основе методологии нечеткого моделирования за счет разработки теоретических положений, моделей, методов, критериев, алгоритмов, а также комплексов программ моделирования и прогнозирования тенденций временных рядов.
Задачи Центра:
Исследование методов проектирования гибридных вычислительных систем с использованием ПЛИС для решения заданного набора задач, оптимальных по различным критериям, таким как быстродействие, потребляемая мощность, размеры и стоимость. Исследования и разработка алгоритмов и методов распараллеливания программ. Исследования и разработка алгоритмов компиляции программ на языках высокого уровня в ПЛИС. Далее данная задача в документе именуется «Задача ПЛИС».
Разработка методик, алгоритмов и программ автоматизированного проектирования информационно-управляющих систем для малоразмерных летательных аппаратов; наземных подвижных объектов; надводных подвижных объектов, функционирующих в режиме реального времени, с повышенной конкурентоспособностью. Повышение точности и надежностных характеристик информационно-управляющих систем достигается на основе резервирования и комплексирования при модульном подходе к проектированию, использования CALS технологий (Задача «Авионика»).
Разработка программного комплекса моделирования динамических 3D-сцен подводной обстановки, создание и исследование эффективности распознавания типов объектов, разработка и исследование алгоритмов комплексирования навигационных наблюдений, анализ повышения эффективности алгоритмов навигации с помощью статистического моделирования, синтез и исследование алгоритмов многомерного стохастического управления, анализ методов защиты и алгоритмов мягкого декодирования, разработка программного комплекса на универсальных ПЭВМ (Задача «Гидронавтика»).
Разработка новых процедур оценивания параметров изменений изображений, основанных на псевдоградиентной адаптации; исследование способов вычисления псевдоградиента в зависимости от доступной априорной информации; разработка вероятностной математической модели процесса псевдоградиентного оценивания при конечном числе итераций (Задача «обработка последовательности изображений»).
Разработка метода качественного оценивания значений временного ряда и их различий нечеткими термами, учитывающими предметные знания пользователя. Построение формальной модели нечеткой тенденции нечеткого временного ряда в его локальном и долговременном поведении. Разработка алгоритмов и программ, реализующих модели и методы анализа нечетких тенденций временных рядов, и обеспечивающие решение извлечение знаний из временных рядов с высокой степенью неопределенности, как нового метода интеллектуального анализа данных (Задача «Интеллектуальный анализ временных рядов»).
Разработка методов снижения количества семантических ошибок проектирования на концептуальных этапах проектирования технических систем. В исследовании будут выявлены паттерны и проектные прецеденты успешного проектирования и разработана библиотека паттернов. Разработка информационно-аналитической платформы анализа бизнес-процессов, основанная на социальных и семантических моделях совместно с французской компанией 7 Circles (Paris Labs) на основе методов машинного обучения, интеллектуального анализа данных, систем автоматизированного проектирования (Задача «Паттерн»).
Исследование ИТ-кластера Ульяновской области и разработка концепции его развития. Определение облика центра ИТ-кластера. Выбор формата центра ИТ-кластера из трех возможных: «компьютерного квартала»; «умного дома»; межвузовского кампуса для студентов компьютерных направлений. Разработка базовых сценариев развития (не менее 3-х), критерии оценки реализации каждого из сценариев и вариативность мероприятий по развитию. Концепция развития ИТ-кластера должна быть представлена в форме программы мероприятий, со сроками, необходимым финансированием, зонами ответственности (Задача «ИТ-кластер»).
Исследование состояния ИТ-образования в Ульяновской области с целью развития кадрового потенциала ИКТ-отрасли Ульяновской области (Задача «ИТ-кадры»).
Продвижение продукции Центра на рынок
Планируется, что за время проекта центр разработает ряд продуктов и технологий. Все создаваемые технологии и программные продукты планируется в перспективе вывести на рынок. В частности предполагается, что разработанные технологии будут продвигаться по следующим бизнес-моделям:
1. Оказание услуг по проектированию информационно-управляющих систем, в том числе вычислителей на основе гибридных архитектур.
2. Продажа средств переноса кода с языков программирования в языки описания аппаратуры и, затем, программ для ПЛИС.
3. SAAS – предполагается развёртывание облачного сервиса для разработки под гибридные сервера на базе ПЛИС, осуществления вычислений на гибридном сервисе ПЛИС и работ по проектированию и моделированию оптимальных конфигураций серверов для специальных задач, включая проектирование бортовых систем и серверов промышленного назначения.
4. B2B – создание специализированных программных систем или программно-аппаратных комплексов для высокопроизводительных вычислений, а также систем для моделирования и систем управления на основе микропроцессоров.
5. Экспертиза команды центра позволит давать консультации и выполнять заказные разработки в области построения информационно-управляющих систем.
Потенциальным потребителем новых научных результатов и объектов интеллектуальной собственности является ОАО Ульяновское конструкторское бюро приборостроения, ведущий разработчик бортовых навигационных, пилотажных систем для АХК «Сухой», РСК «МиГ», ОАО «Туполев», ОАО «АК им. Ильюшина», ОАО «МВЗ им. М. Л. Миля», ОАО «Камов», ОАО «Казанский вертолетный завод», ОАО НПК «Иркут», ЗАО «Авиастар-СП», ОАО «ВАСО», ФНПЦ ОАО «НПО МАРС» и др.
Внедрение полученных результатов в образовательный процесс
Внедрение полученных результатов в образовательный процесс будет выполняться на профильных факультетах: радиотехническом и факультете информационных систем и технологий по следующему спектру образовательных направлений (более 1000 студентов ИТ-направлений):
Приборостроение - бакалавр, магистр;
Радиотехника - бакалавр, магистр;
Радиоэлектронные системы и комплексы - специалист;
Инфокоммуникационные технологии и системы связи - бакалавр;
Конструирование и технология электронных средств - бакалавр, магистр;
Информатика и вычислительная техника - бакалавр, магистр;
Информационные системы и технологии - бакалавр, магистр;
Прикладная информатика - бакалавр;
Программная инженерия - бакалавр, магистр;
Прикладная математика - бакалавр, магистр.
Научные результаты будут использованы для подготовки аспирантов по направлениям научно-педагогической подготовки (более 130 аспирантов):
Приборы и методы измерения (по видам измерений).
Элементы и устройства вычислительной техники и систем управления.
Системы автоматизации проектирования (по отраслям).
Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ.
Обеспечение целевой подготовки кадров на базе центра планируется выполнять в рамках договоров о целевой подготовке с предприятиями:
ЗАО "Авиастар-СП";
ОАО "Ульяновское конструкторское бюро приборостроения";
ОАО "НПП "ЗАВОД ИСКРА";
ООО "Ульяновск Инженер Проект";
ООО Внедренческий Центр «Софт Плюс»;
ФГУП "Калужский научно-исследовательский радиотехнический институт";
ФГУП "Российский Федеральный ядерный центр – Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики.
|
