. ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИИ ПОСТРОЕНИЯ МОДЕЛЕЙ ОБЪЕКТА ПРОЕКТИРОВАНИЯ ДЛЯ ДИСТАНЦИОННОГО ОБУЧЕНИЯ
ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИИ ПОСТРОЕНИЯ МОДЕЛЕЙ ОБЪЕКТА ПРОЕКТИРОВАНИЯ ДЛЯ ДИСТАНЦИОННОГО ОБУЧЕНИЯ

ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИИ ПОСТРОЕНИЯ МОДЕЛЕЙ ОБЪЕКТА ПРОЕКТИРОВАНИЯ ДЛЯ ДИСТАНЦИОННОГО ОБУЧЕНИЯ

1 УДК 681.3:378 ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИИ ПОСТРОЕНИЯ МОДЕЛЕЙ ОБЪЕКТА ПРОЕКТИРОВАНИЯ ДЛЯ ДИСТАНЦИОННОГО ОБУЧЕНИЯ О.Л. Ахремчик Тверской государственный технический университет Отражены основные составляющие технологии для построения моделей проблемной области, ориентированных на творческий уровень представления и усвоения материала при применении методов и средств дистанционного обучения на примере обучения проектированию систем управления технологическими процессами. Выделены описания объекта проектирования и базовые составляющие его модели. В качестве концептуальных основ предложены концепции извлечения, структуризации и формализации знаний. Рассмотрена технологическая цепочка построения модели объекта проектирования. Сформулированы вопросы и задачи для экспертов при извлечении знаний. В качестве инварианта фрагмента знаний для тренажерного комплекса в дистанционном обучении проектированию предложен объем времени на представление и освоение иерархического представления системы с общесистемных позиций, структурного представления изучаемой системы, детализации рассматриваемых описаний в методологии проблемной области. В [1, 2] показано, что применение сетевых технологий и методов дистанционного обучения требуют комплексной разработки структурной и понятийносущностной моделей проблемной области; алгоритмической модели рассматриваемой области; проблемной модели изучаемого объекта; модели знаний специалиста, ориентированных на программную реализацию и использование в процессе внеаудиторной работы. Целью данного вида работ является представление системы понятий на аналитическом и творческом уровне, необходимом для осуществления как алгоритмической, так и эвристической деятельности. Поэтому при разработке моделей для лабораторных тренажерных комплексов, применяемых в дистанционном обучении для курсов общепрофессионального и специального циклов, требуются модели проблемной области, ориентированные на творческий уровень представления и усвоения материала с учетом личностно направленных аспектов самостоятельной работы при использовании методов и средств дистанционного обучения. Одной из самых приближенных к творческому уровню является область автоматизированного проектирования технических устройств и, в частности, область проектирования систем управления технологическими процессами (СУТП). Наиболее сложным этапом в процессе обучения проектированию СУТП является обучение начальным стадиям проектирования для которых присущи неопределенность ряда задач и представление знаний на высшем уровне усвоения. В качестве предмета исследования в настоящей работе рассматриваются теоретические основы создания и применения моделей объекта проектирования для лабораторных тренажерных комплексов, используемых для дистанционного обучения автоматизированному проектированию систем управления. Построение модельных описаний проводится с учетом проблемности, диалогичности, рефлексивности и вариативности процесса обучения. Основой для построения модели является набор классификаций элементов проблемной области. Согласно [3] можно выделить два признака классификации проектируемых систем по типу элементов и по типу отношений, связывающих элементы в систему. В области программно-техни- 290

2 Педагогика и психология ческих средств, используемых для автоматизированного синтеза СУТП, выбирается признак классификации по типу элементов (функциональному назначению в проектируемой системе). Выбор обосновывается необходимостью разработки как обобщенной функциональной структуры, так и функциональной структуры в выбранном элементно-параметрическом базисе на начальных стадиях создания системы. В связи с большим количеством производителей и многообразием номенклатуры технических средств и программного обеспечения, используемого при проектировании СУТП, большое значение при обучении приобретает терминологическая совместимость. Затраты на согласование и кодирование терминов особенно велики при переобучении, когда меняется не только термин, но и комплекс связей в сознании человека. Перекодирование локальных понятий приводит к потере аналогии и подобия. В радиотехнике и электронике идут по пути ассоциаций с эквивалентными схемами замещения. В физике устанавливается совместимость понятий на основе системы единиц. В области автоматизированного проектирования пока нет четко обоснованного подхода к терминологической совместимости, что связано с выделением инвариантов проблемной области и групп преобразований с инвариантами. Понятийная система проблемной области и принятые в ней способы рассуждений взаимосвязаны с вопросами ее формализации. Анализ проблемной области проектирования показывает, что в нее входят подобласти: программно-технических средств, систем управления, методов проектирования, инструментов для автоматизированного проектирования, форм представления описаний разрабатываемой системы. Интеграция знаний и опыта проектировщиков обеспечивается на основе разработки моделей: возможных локальных решений, проектируемой СУТП, проектных процедур. Предлагаемая технология построения моделей объекта проектирования для дистанционного обучения ориентирована на совмещение процесса создания учебной САПР с процессом извлечения знаний. При этом сокращается время извлечения и получается не система автоматизации приобретения знаний, а САПР, способная решать набор задач как в области проектирования, так и в области обучения проектированию. Формируются базы данных и правил, которые можно использовать в действующих САПР. Стартовым объектом для применения технологии является набор примеров, включающих технические задания и описания систем управления. Описание СУТП включает текстовое, схемное и аналитическое описания. Текстовое описание содержит свойства системы и ее структурных примитивов, диапазон их изменения, целевые функции. Использование аналитического описания позволяет оценить траекторию СУТП в пространстве состояний и обобщенных координат. Схемное описание проводится на этапах эскизного, технического проектирования, разработки рабочей документации. Схемное описание является результатом применения и детализации бинарного отношения соединения составляющих разрабатываемой системы. Технология построения моделей проблемной области для тренажерного комплекса, используемого при обучении проектированию, базируется на концепциях извлечения, структуризации и формализации знаний. Извлечение знаний направлено на описание требований к системе, методов построения, результатов проектирования. В основе концепции извлечения лежит формирование иерархии обобщений и абстрактных элементов, используемых в проблемной области. Эксперт использует собственные структуры знаний, поэтому задача обучения автоматизированному проектированию показать способ формирования знаний для осознания их структуры. Извлечение знаний предусматривает организацию информационного потока (определение носителя информации, формирование вопросов и задач, организацию диалога и записи результатов) и собственно извлечение знаний из потока (редукцию информации и выделение фрагментов). В ходе организации информационного потока обязательным условием является учет психологических и педагогических аспектов, связанных с дистанционным обучением, когда преподаватель выступает не только как источник знаний, но и как компонент системы управления их приобретением в ходе развития и укрепления навыков самостоятельной работы обучаемого. Результатом структуризации знаний является концептуальная модель в виде описания СУТП на языке проблемной области. Этап формализации завершается построением модели системы в виде математической модели. При этом элементы представляются в виде векторов признаков, взаимодействия элементов в виде упорядоченных пар и алгоритмических преобразований (операторных выражений), логических и функциональных зависимостей. Выделенные концепции базируются на эвристических процедурах проектирования, включающих рекурсивные операции. Пересмотр и дополнение результатов извлечения, структуризации и формализации знаний после программной реализации, разработки и апробации методики применения тренажерного комплекса изменяет модели и вносит итеративность в процесс их построения. Особенность дистанционного обучения проектированию СУТП определяет наличие двух составляющих системы знаний: область проектирования и область обучения с применением компьютерных технологий. В качестве инварианта процесса построения моделей для лабораторных тренажерных комплексов, используемых в дистанционном обучении начальным стадиям автоматизированного проекти- 291

3 Известия Томского политехнического университета Т рования, предлагается рассматривать объем времени, затрачиваемый на извлечение, структуризацию, формализацию знаний. Базовыми составляющими модели объекта проектирования являются модели: проблемной области (определяет семантику данных), прикладной логики (определяет действия, которые могут быть выполнены над данными), взаимодействия с пользователем (определяет модель визуального представления информации). Технологическая цепочка построения модели объекта проектирования является итеративной и включает основные стадии: анализ проблемной области, выделение ситуации, выделение элементов ситуации, выделение набора признаков и значений признаков для элементов, выделение понятий для элементов и признаков, выделение набора признаков и значений признаков для понятий, концептуальное описание ситуации, сравнение описания с ситуацией, выделение дидактических особенностей разрабатываемой модели, выделение блоков материала для организации обучения. На множестве определенных наборов признаков каждый k-й набор указывает на j-й элемент соответствующей ситуации Si k. Ситуация Si k является частью структуризации процесса изучения взаимодействия СУТП окружающая среда. При извлечении необходимо подобрать число k ситуаций для описания взаимодействия проектируемой системы с окружающей средой и структуризации самой системы. На множестве наборов признаков образуется последовательность классов, за каждым из которых закрепляется определенное понятие De. Система понятий S De индивидуальна и порождает базу имен для распознавания элементов систем, подсистем и систем в окружающей среде. Система понятий индивидуальна и изменяется во времени: S De =S De (,t). Формируется система понятий на множестве объектов обучающей выборки (примеров). Множество составляет экспериментальную основу выборки. Формирование набора признаков происходит при регистрации: наличия свойства у объекта, наличия отношений между двумя объектами, принадлежности объекта классу. В ходе построения модели объекта проектирования закономерна постановка вопроса: какие атрибуты включить в модель и сколько значений атрибутов рассматривать? При этом учитываются достоверность, непротиворечивость, избыточность и универсальность данных. Одновременно рассматриваются дидактические свойства модели после ее программной реализации: наличие гипермедийных элементов, возможность общения в реальном и отложенном времени, открытый доступ к значительному объему образовательных ресурсов, направленность обучения на практическую значимость, формирование системы понятий с учетом произвольного и непроизвольного запоминания. При постановке вопросов экспертам при извлечении знаний предлагается решить классическую прямую задачу, основанную на операции абстрагирования: имеется ситуация, требуется выделить существенные свойства и отношения, значения свойств, логическую форму представления и т. д., а также закодировать выделенное (представить в форме для дальнейшей обработки на содержательном уровне). При построении модели объекта проектирования постановка задачи осуществляется в контексте выделения границ СУТП окружающая среда. Ситуации представляются в виде иерархической структуры: Si(,t)< >Si 1 ( 1, t). Si n ( n, t), Si 1 ( 1, t)< 1 >Si 11 ( 11, t). Si 1m ( 1m, t). где свойства набора признаков, системоообразующий оператор. Алгоритм построения иерархий в области проектирования СУТП базируется на: выделении типового технологического оборудования, определении основных физических параметров, управление которыми осуществляется в оборудовании, получении выборки проектных решений по построению систем управления выделенными параметрами. Получение и анализ выборки преследует цели выделения перечней: системных компонентов, входящих в объект проектирования; свойств; одинаковых объектов; общих свойств для синтеза функциональной структуры; новых свойств, которые появляются при установлении внутрисистемных связей. Применительно к данным стадиям свойствами объекта проектирования, в части которых объект заменяется моделью, являются: иерархичность, целостность и связность. Ограничениями на область принятия решений при автоматизированном проектировании СУТП являются: набор программно-технических средств, заданный тип системы, детализация представления описаний системы и ее составляющих. Структурные компоненты экземпляров конкретных СУТП имеют свою вероятность попасть в состав системы. Данные вероятности описываются неизвестным многомерным распределением, математический аппарат для исследования которого отсутствует. Эксперт пользуется аналогиями при рассмотрении отдельных элементов и оперирует обобщенными понятиями. Критерием отбора является частота выделенных задач, решаемых СУТП (отношение числа рассматриваемых задач к общему числу) и частота управления выделенным параметром. Допущение ошибки при выборе элементов из приборного ряда в составе модели в учебном варианте приводит к тому, что будущий специалист в своей практике никогда не сталкивается с выбранными приборами, параметрами и системами. Поэтому технология построения моделей объекта проектирования для дистанционного обучения предусматривает формирование эвристических приемов по выработке у него аналогий на другие объекты проблемной области. 292

4 Педагогика и психология Анализ вариантов реализации СУТП [4] показывает, что различия между системами управления давлением, температурой, расходом, уровнем, концентрацией появляются на приборном уровне при подстановке для входов структурных компонент значений физической величины. Другими словами приемы топологической идентификации в процессе проектирования СУТП типовые, что позволяет дать обоснование задания структуры в текстовом описании системы и сформировать начальные нуль-граф и орграф для модельного представления СУТП. Предлагаемые графовые модели соответствуют классической структуре системы автоматического управления. Составляющей технологии построения моделей объекта проектирования является задача выделения подсистем. В случае представления модели схемного описания системы ориентированным графом традиционная декомпозиция системы основывается на выделении части графа в подсистему на основе принципа сильных связей. Большая часть работы выполняется разработчиком на основе информации о функциональном назначении подсистем. Для выделенной подсистемы задача синтеза может быть сформулирована как многопараметрическая и многокритериальная задача с ограничениями: Cr i (M pr, Str, ) min/max, i ; Ogr i (M pr, Str, ) Ogr iдоп, M pr M pr*, Str Str *, где M pr алгоритмическая модель функционирования, Str модель структуры, оператор взаимодействия M pr и Str, множество критериев и ограничений, Cr i i-й критерий для оценки варианта, Ogr i i-ое ограничение на допустимые решения, M pr* и Str * пространство решений. В области проектирования СУТП при извлечении знаний от экспертов постановка вопросов может быть организована следующим образом: перейти от текста задания к 0-графу, перейти от 0-графа к орграфу, перейти от орграфа к мультиграфу, осуществить конфигурацию программируемых приборов для работы в разработанной схеме. Выделение набора задач для эксперта при построении модели объекта проектирования для дистанционно обучения позволяет выделить следующие задачи. Задача 1. Имеется четыре формы представления проектируемой системы , , , . Вопрос в чем различие описаний? Сопряженный с ним вопрос что одинакового в описаниях? Задача 2. Имеется набор элементов для построения СУТП. Какие свойства позволяют отличать элементы? Какие свойства элементов одинаковы? Задача 3. Имеется набор схем разных систем. Отыскать соответствие систем друг с другом. Задача 4. Имеется схема. Выявить правила для установки связи между элементами. Из задач 1 3 следует вывод набора аксиом, направленных на устранение различий в описаниях. Из задачи 4 следует установление связей и их свойств. В ходе решения задач выявляются ограничения налагаемые на ситуации при нахождении причинно-следственных связей. Концепция извлечения правил направлена на формирование перехода от метода проб и ошибок в поисках закономерностей проблемной области к целенаправленному поиску с оценкой промежуточных результатов и перспективности применяемых процедур. Поиск направлен на выявление множества терминов для определения понятий De, структура которых в различных описаниях должна совпадать при определении их семантической близости. В ходе построения модели объекта проектирования выделяются уровни детализации методологии описания СУТП при проектировании: уровень обобщенных свойств СУТП (системное исследование), логико-функциональный уровень (отражает структурные свойства и логические функции независимо от технической реализации), функциональный уровень определяет реализацию функции в конкретных функциональных элементах и типах приборов функциональной схемы), уровень аппаратной реализации (представление физической структуры, отраженной в функциональной и принципиальной электрической схемах, уровень программной реализации (конфигурация программируемых приборов для выполнения функций в рамках разработанных схемных решений), уровень конструктивной реализации (размещение приборов в щитах и пультах с прокладкой внутри и межщитовых соединительных линий). Три последних уровня можно представить как подуровни уровня технической реализации. Технология разработки модели объекта проектирования предусматривает взаимосвязанные: архитектурное отображение СУТП; логическое отображение; отображение в рамках определенного элементного базиса; программно-технико-конструктивное отображение. Базовой процедурой рассматриваемой технологии является построение структурных моделей СУТП и их частей (подсистем, компонентов). Для геометрической интерпретации процесса структурирования знаний об объекте проектирования выделим три базовых координаты в евклидовом пространстве XYZ с переменной метрикой. Координаты отражают уровни: иерархии структуры систем по Дж. Клиру [3], структурирования объекта, методологии в детализации представления проблемной области. Терминологическая совместимость при разработке модели в рамках иерархических уровней функциональной иерархии осуществляется посредством определения понятий одного уровня через понятия другого. При введении трехмерного пространства для тренажерного комплекса для дистанционного обучения проектированию СУТП инвариантом при представлении знаний и обучении является объем времени, необходимый для исследования и осво- 293

5 Известия Томского политехнического университета Т ения фрагментов знаний проблемной области. Каждая составляющая инварианта отражает время движения вдоль осей XYZ. Инвариант позволяет сравнивать системы знаний и методики обучения. Две методики эквивалентны, если один и тот же индивид с использованием разных методик для изучения одной и той же системы знаний, представленной в виде куба, затрачивает один и тот же объем времени. Таким образом, появляется возможность осуществления перехода от несравнимой терминологии в системах представления знаний к инвариантам, имеющим физический смысл и являющихся параметрами, характеризующими программноинструментальные комплексы для дистанционного обучения. Введение времени как характеристики модели объекта проектирования для тренажерных комплексов дистанционного обучения позволяет перейти к осмысленному использованию понятий «поток знаний» и выделить три класса систем: с уменьшением потока, с сохранением потока, с увеличением потока знаний. Основы рассматриваемой технологии использованы при разработке системы с сохранением потока знаний, ориентированной на изучение процесса синтеза схемных решений при построении системы управления температурными режимами в хлебопечении. Базой системы является интегрированный лабораторный практикум по дисциплинам «Технические средства автоматизации» и «Проектирование систем управления». Оценка образовательного процесса с использованием практикума проводилась по реакции участников на сам тренинг, сравнительному анализу схемных решений участников тренинга с использованием и без использования методов и средств дистанционного обучения. Анализ результатов апробации практикума в течение двух лет показал, что в процессе обучения появляются психологические и педагогические аспекты, свойственные процессу передачи знаний при дистанционном обучении: наглядность представления материалов при самостоятельной работе студента; отсутствие психологического барьера при выполнении работ с реальным оборудованием на физическом стенде в лабораториях вуза после самостоятельной работы; в процесс взаимодействия обучающего и обучаемого в ходе изучения спецдисциплины вводится новое звено мультимедийный обучающий комплекс с сетевым доступом и образовательными ресурсами Интернет, изменяющие психологию общения; совмещение изучения сетевых и мультимедийных технологий с изучением специальных дисциплин; формирование у обучаемых новых ассоциативных связей между условными обозначениями элементов принципиальных схем и внешним видом реальных устройств для их технической реализации. Использование программной реализации полученных моделей объекта проектирования в ходе дистанционного изучения спецдисциплин приводит к: интегрированности учебных материалов, что изменяет требования к уровню подготовки и методике проведения занятий; повышению качества образовательного процесса за счет одновременного применения компьютерных тренажеров и реального стенда; повышению эффективности работы преподавателя за счет рубежного контроля до и после выполнения лабораторных работ с помощью компьютерного тестирования; уменьшению числа ошибок при монтаже технических средств на стенде при выполнении индивидуальных заданий и сокращению времени на их поиск преподавателем; выделению фрагментов и понятий учебного курса, которые вызывают затруднения при усвоении; выявлению неточностей и ошибок в компьютерном обеспечении; повышению интенсификации труда преподавателя в части подготовки методического обеспечения тренажеров для дистанционного обучения; повышению затрат времени и машинных ресурсов на сопровождение и поддержку практикума по изучению объекта проектирования. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Орчаков О.А., Калмыков А.А. Проектирование дистанционных курсов. М.: Изд-во МНЭПУ, с. 2. Филатова Н. Н., Ахремчик О. Л., Вавилова Н. И. Проектирование тренажерных комплексов для технического образования. Тверь: Изд-во Тверского гос. техн. ун-та, с. 3. Клир Дж. Системология: автоматизация решения системных задач. М.: Радио и связь, с. 4. Ахремчик О.Л., Сердобинцев С.П., Семенов А.А. Автоматизация линии по производству пресервов // Рыбное хозяйство С Поступила г. 294

6 Наши юбиляры ПРОФЕССОРУ В.К. ПОГРЕБНОМУ 65 ЛЕТ Владимир Кириллович Погребной родился 24 января 1942 г. в с. Шерстобитово Парабельского района Томской области. После окончания в 1959 г. Пудинской средней школы (Томская обл.) три года работал на угольном разрезе в г. Прокопьевске Кемеровской области. В 1962 г. поступил на электромеханический факультет ТПИ и в 1967 г. с отличием окончил его по специальности «Электропривод и автоматизация промышленных установок». Вся последующая трудовая деятельность В.К. Погребного связана с ТПУ. По распределению работал старшим лаборантом на кафедре электропривода, а в 1969 г. был переведен на вновь образованную кафедру АСУ (в настоящее время кафедра ОСУ). В 1969 г. поступил в аспирантуру ТПИ и через год в 1970 г. защитил кандидатскую диссертацию по теме «Разработка и исследование алгоритмов автоматизации технического этапа проектирования вычислительных устройств». Научным руководителем по дипломной работе и кандидатской диссертации был В.З. Ямпольский. В 1981 г. доцент В.К. Погребной был избран на должность заведующего кафедрой инженерной и вычислительной математики, которая в 1982 г. была преобразована в выпускающую кафедру автоматизации проектирования (АП), а в 2000 г. переименована в кафедру информатики и проектирования систем (ИПС). Докторскую диссертацию В.К. Погребной защитил в 1984 г. по теме «Методы построения и оптимизации модульных структур при проектировании систем реального времени». Первые работы по автоматизации проектирования в ТПИ стали развиваться, начиная с 1967 г., когда по заказу СКБ при Томском заводе математических машин была заключена хоздоговорная НИР «Автоматизация некоторых этапов проектирования вычислительных устройств». У истоков работ по постановке и выполнению этой темы стояли молодой ученый к.т.н. В.З. Ямпольский и дипломник В.К. Погребной. Последующее развитие работ этого направления осуществлялось под руководством В.К. Погребного. Среди многих задач, воз- 295

7 Известия Томского политехнического университета Т никающих при проектировании вычислительных устройств, особо следует выделить задачу, которая во многом определила всю последующую научную работу В.К. Погребного. Речь шла о создании функционально полного набора модулей, из которых путем композиции можно получать требуемое вычислительное устройство. Были разработаны теоретические основы методов решения данных задач и конкретные алгоритмы для решения задач практически значимой размерности. Программная реализация данных алгоритмов воплощена в систему автоматизации модульного проектирования вычислительных устройств (САМПР ВУ). Практическое применение система получила при проектировании агрегатных наборов модулей для различных классов схем вычислительных устройств. Со временем (начиная с 1974 г.) стало ясно, что принцип модульности может не менее эффективно использоваться при проектировании математического и программного обеспечения управляющих систем. К этому времени в составе Вычислительного центра ТПИ под руководством В.К. Погребного был организован тематический отдел отдел автоматизации проектирования. Основная научная ориентация отдела была направлена на автоматизацию проектирования управляющих систем. В основу разработки был положен новый язык представления алгоритмов язык элементарных алгоритмических функций (ЭФ). Технология моделирования и автоматизированного проектирования управляющих систем (систем реального времени) в соответствии с названием языка стала называться ЭФ-технологией. В гг. по программе О.Ц.026 ГКНТ под руководством В.К. Погребного выполнялась НИР, ставящая своей целью создать и ввести в действие экспериментальную автоматизированную систему проектирования математического и программного обеспечения АСУ ТП. Работа завершилась созданием ЭФ-технологии и ее инструментального комплекса САМПР-СРВ. Система передана в Госфонд алгоритмов и программ, внедрена в ряде организаций. В этот период кафедра имела тесные научные и хоздоговорные связи с Институтом проблем управления (г. Москва), Центральным НИИ комплексной автоматизации (г. Москва), НИИ автоматики (г. Киев), Институтом кибернетики (г. Киев), СКБ «Промавтоматика» (г. Омск) и рядом других организаций. Разработанная в эти годы система автоматизации модульного проектирования микропрограмм для микроэвм «Электроника-60» и микропроцессора К-580 удостоена в 1983 г. диплома Всероссийской выставки «Использование микропроцессоров для управления системами». В гг. научно-исследовательские работы велись по трем программам: Программа ГКНТ в части проектирования интегрированных систем управления. По этим работам кафедра была тесно связана с МВТУ им. Н.Э. Баумана, ЦНИИКА (г. Москва), ПКБ АСУ (г. Киев) и др. Программа «Нефть и газ» в части проектирования сейсморегистрирующих телеметрических систем и систем промыслово-геофизических исследований скважин для Томского СКТБ геофизической техники, Краснодарского СКБ сейсмической электронной техники, Томского СКБ СПО НПО «Нефтегеофизика». Программа САПР Минвуза РСФСР в части создания Обучающего комплекса для построения и исследования архитектуры АСНИ, создания САПР асинхронных двигателей для Томского объединения «Сибэлектромотор». К основным результатам исследований, имеющим общенаучную значимость, можно отнести следующие: алгоритм трассировки печатного монтажа, метод декомпозиции графов на классы изоморфных подграфов, метод проектирования унифицированного набора модулей, алгоритм определения изоморфизма и изоморфного вхождения графов, постановка и алгоритм решения задачи покрытия, алгоритм распределения памяти ЭВМ и загрузки регистров, томография и структурно-графические представления программ, теоретические основы виртуальных машин. Существенное развитие научные исследования получили, начиная с 1991 г., когда КЦ при ТПИ было поручено выполнение функций координации по разделам инновационных программ: Государственной научно-технической программе, «Технологии, машины и производства будущего», раздел «Средства вычислительной техники и информатики, автоматизированные производственные системы и программно-технические комплексы» и научнотехнической программе «Трансферные технологии, комплексы и оборудование» раздел «Программные системы». Научно-технические советы по данным разделам возглавил В.К. Погребной. Работа по указанным программам позволила значительно укрепить техническую базу научных лабораторий и кафедры АП в целом и поставить научные исследования на более высокий уровень. В настоящее время научные интересы В.К. Погребного сосредоточены на исследовании взаимодействия параллельных процессов и разработке теоретических основ активных моделей и их применения при проектировании систем реального времени. Научная работа В.К. Погребного всегда была тесно связана с учебным процессом. Многие из дисциплин, которые вел В.К. Погребной, включали результаты научных исследований. Первыми лекционными курсами были: «Основы технической кибернетики» и «Исследование операций». В последующем были разработаны и многие годы читались курсы: «Теория графов», «Математические методы в экономике», «Математические модели 296

8 Наши юбиляры объектов проектирования», «Теоретические основы САПР», «Проектирование вычислительных систем». В настоящее время разработаны и читаются лекции по дисциплинам: «Моделирование», «Автоматизированное проектирование распределенных систем реального времени». По результатам научной и методической работы В.К. Погребным опубликовано более 130 работ. Среди них 6 учебных пособий. В настоящее время подготовлено к изданию учебное пособие «Системы реального времени. Моделирование и автоматизированное проектирование». Научный и кадровый потенциал, накопленный в области автоматизации проектирования, позволил В.К. Погребному организовать с 1982 г. подготовку разработчиков САПР в рамках специальности «Прикладная математика», а с 1991 г. бакалавров и магистров по направлению «Информатика и вычислительная техника» и инженеров по специальности «Вычислительные машины, комплексы, системы и сети». На кафедре АП(ИПС) защищено 19 кандидатских и 3 докторских диссертации. Профессор В.К. Погребной, доктор технических наук, Заслуженный работник высшей школы Российской Федерации, действительный член Международной Академии информатизации, член-корреспондент академии наук высшей школы, член Редколлегии журнала «Известия Томского политехнического университета». В.К. Погребной пользуется заслуженным авторитетом и уважением в коллективе кафедры и ТПУ, награжден серебряной медалью «За заслуги перед Томским политехническим университетом». 297

9 Известия Томского политехнического университета Т ПРОФЕССОРУ Ю.П. УСОВУ 70 ЛЕТ Юрий Петрович Усов родился 16 января 1937 г. в Томске. В 1954 г. окончил 8-ую мужскую среднюю школу, а через 5 лет электроэнергетический факультет Томского политехнического института, затем обучение в аспирантуре ТПИ, г. Томск, гг., стажировка в Физико-техническом институте Немецкой АН, г. Берлин, гг. Ныне Ю.П. Усов доктор технических наук, профессор, Заслуженный деятель науки РФ, член Редколлегии журнала «Известия Томского политехнического университета». Основные творческие усилия Ю.П. Усова направлены на развитие мощной импульсной техники, разработку различных электрофизических устройств, внедрение достижений электрофизики и ядерной физики в практику научных исследований и технику. В гг. Ю.П. Усов руководил группой физиков-экспериментаторов синхротрона «Сириус» НИИ ЯФ при ТПИ. Результаты одной из работ этого периода «Время жизни нейтрального пиона» были оценены академиком-секретарём Отделения ядерной физики АН СССР М.А. Марковым как уникальные и до сих пор цитируются в литературе по фотомезонной физике. Создание и запуск в 1972 г. под руководством Ю.П. Усова ускорителя «Тонус» и выполнение на нем широкого круга работ было отмечено Президентом АН СССР М.В. Келдышем, как существенное достижение отечественной науки. Результатом исследований явились защита кандидатской (1964 г.) и докторской (1979 г.) диссертаций, написание монографии («Атомиздат», 1977 г.), успешное выполнение ряда хоздоговоров в интересах обороны страны. Ю.П. Усов постоянно ведет учебную работу: зав. каф. ТОЭ ТПУ он был в гг., а с 1998 г. работает на этой кафедре в должности профессора. Ориентация Ю.П. Усова на молодые силы в науке, внимание к подготовке кандидатов и докторов наук (соответственно, 11 и 6 успешных защит), продолжающих работать в ТПУ и других научных и учебных центрах России, ближнего и дальнего зарубежья, всегда себя оправдывали. В 1988 г. Ю.П. Усов избирается коллективом НИИ ЯФ при ТПИ на должность директора и направляет основные усилия на организацию деятельности института в новых экономических условиях, сохранению в числе действующих базовых излучательных установок НИИ ЯФ крупнейшего в России синхротрона, ядерного реактора, циклотрона, электростатического генератора установок далеко нерыночного толка. Традиционными для НИИ ЯФ стали научные и деловые связи с университетами и фирмами США, Японии, Франции, Германии, Дании, Китая связи или установленные по инициативе Ю.П. Усова, или при его непосредственном участии. Ю.П. Усов является членом трёх докторских Спецсоветов. Он автор 173 научных работ, 32 свидетельств на изобретения и патентов, соавтор монографии. 298

10 Наши юбиляры ПРОФЕССОРУ В.А. МОСКАЛЕВУ 80 ЛЕТ 10 февраля 2007 г. исполнилось 80 лет со дня рождения и 57 лет трудовой и научно-педагогической деятельности Владилена Александровича Москалева, Заслуженного деятеля науки Российской Федерации, доктора технических наук, заместителя директора по науке НИИ ЯФ ТПУ с 1958 по 1964 гг., проректора ТПИ по научной работе с 1967 по 1981 гг., заведующего кафедрой теоретической и экспериментальной физики ТПУ с 1981 по 1999 гг., ныне Заслуженного профессора ТПУ этой кафедры. В.А. Москалев родился 10 февраля 1927 г. в с. Менза Красночикойского района Читинской области. В 1944 г. после окончания 9 классов средней школы (Иркутской обл., с. Тангуй) поступил в Томский индустриальный институт (ныне Томский политехнический университет), который окончил в 1950 г. по специальности «Электрофизика». В 1953 г. закончил аспирантуру Томского политехнического института и защитил кандидатскую диссертацию на тему «Разработка и исследование бетатрона для медицинских целей», после чего до 1958 г. работал последовательно в должности ассистента, ст. преподавателя, доцента кафедры общей электротехники, зав. кафедрой экспериментальной физики физико-технического факультета, являясь одновременно сотрудником научно-исследовательского сектора ТПИ. В 1958 г. назначен заместителем директора по научной работе вновь организованного научно-исследовательского Института ядерной физики, электроники и автоматики при ТПИ (НИИ ТПИ) и руководителем сектора разработки ускорителей заряженных частиц на малые и средние энергии. В гг. работал в качестве эксперта ЮНЕСКО по физике в Делийском университете (Дели, Индия). В этот период выступал с лекциями по ускорителям в университетах гг. Калькутты, Мадраса, Бомбея, Бангалора и других городов Индии. В 1967 г. В.А. Москалев защитил докторскую диссертацию на тему «Разработка и исследование сильноточных бетатронов для промышленных целей» и был назначен на должность проректора по научной работе ТПИ, в которой проработал 14 лет. В 1981 г. переведен на должность зав. кафедрой теоретической и экспериментальной физики, где работает по настоящее время в должности профессора. В.А. Москалев руководитель ряда крупных научных работ, хоздоговорных и госбюджетных, он один из основателей томской школы ускорительщиков, впервые в стране организовавшей производство индукционных ускорителей-бетатронов для промышленности и медицины. Им разработаны физические основы применения бетатронов в клинической медицине, создан первый в СССР медицинский бетатрон, предложено и создано новое научное направление по разработке и сооружению сильноточных бетатронов и стерео бетатронов, по физическим параметрам на порядки превосходящих «классические» установки. В.А. Москалевым, разработаны конструктивные решения и технология производства мощных ускорителей; создана школа специалистов; сильноточные бетатроны поставлены на промпредприятия и в научные учреждения гг. Москвы, Ленинграда, Челябинска, Бий- 299

11 Известия Томского политехнического университета Т ска, Ташкента и др. и используются для скоростной стереосъемки быстропротекающих скрытых процессов, радиоактивационного анализа, контроля качества ракетного топлива и двигателей, а также для контроля качества ядерных фотоэмульсий и т. д. Им предложен, осуществлен и запущен первый в мире двухкамерный стереобетатрон, предложен и теоретически обоснован оригинальный индукционный ускоритель торотрон, запущен и прошел испытания новый тип ускорителя цилиндрический бетатрон (1997 г.), в котором многократно возрастает число ускоряемых электронов и расширяются прикладные возможности аппарата. Бетатроны и стереобетатроны, разработанные В.А. Москалевым с сотрудниками, демонстрировались на российских и зарубежных выставках в США, Корее, Чехословакии, и неоднократно на ВДНХ в Москве. В отечественной и зарубежной печати В.А. Москалевым опубликовано более 300 научных статей и докладов, издано 5 монографий (Атомиздат, Энергоиздат, Энергоатомиздат), получено более 30 патентов и авторских свидетельств на изобретения. Монография В.А. Москалева «Бетатроны» указана в Физической энциклопедии (М., 1988, Т. 1) в качестве основного литературного источника по теме «Бетатрон», а материалы по сильноточным бетатронам включены в учебник Л.А. Арцимовича и С.Ю. Лукьянова «Движение заряженных частиц в электрических и магнитных полях» (М.: Наука, 1972). Монография «Измерение параметров пучков заряженных частиц» (М.: Энергоиздат, 1991) используется в качестве учебного пособия студентами электрофизических специальностей. Им прочитаны курсы «Ускорители заряженных частиц», «Рентгенотехника», «Дозиметрия ионизирующих излучений», «Общая электротехника», «Общая физика» и другие. Им подготовлен 31 кандидат наук через аспирантуру и в порядке соискательства. В.А. Москалев внес существенный вклад в развитие образования в РФ и популяризации Российской Высшей школы. Он непосредственно участвовал в сооружении и вводе в эксплуатацию исследовательского атомного реактора ТПУ, в оснащении научных лабораторий комплексом ускорителей заряженных частиц. ТПУ является единственным в России вузом, обладающим уникальным набором действующих ускорителей (циклотрон, синхротрон, микротрон, бетатрон, линейный ускоритель, электрический генератор Ван-де-Граафа и ускорители прямого действия). Внес большой вклад в развитие научных исследований, в вузах Томска, Западно-Сибирского региона и России: являясь членом президиума Хозрасчетного научного объединения Минвуза РСФСР, активно участвовал в работе по комплексной проверке, выработке практических рекомендаций по совершенствованию деятельности вузов Дальневосточного и Северо-западного регионов России; много лет работал заместителем председателя Западно-Сибирского регионального научно-методического Совета, в сфере пристального внимания которого находились все стороны деятельности вузов, входящих в регион (Новосибирская, Томская, Кемеровская, Омская, Тюменская области и Алтайский край), более 10 лет В.А. Москалев работал председателем областного Совета научно-технических обществ В.А. Москалев знакомит с ТПИ космонавта Н.Н. Рукавишникова 300

12 Наши юбиляры Томской области, в течение двух созывов избирался членом Томского Облсовпрофа и горкома КПСС, где занимался вопросами развития и взаимосвязи научных исследований в вузах Томска. В.А. Москалев организатор и непосредственный участник многих вузовских выставок им, как председателем оргкомитета организована и подготовлена выставка «Вузы Томска IX пятилетке», организована и проведена выставка «Достижения Томского политехнического института» на ВДНХ СССР; он работал руководителем отдела «Образование в СССР» и гидом отдела «Народное образование и высшая школа» на советских выставках в Праге (ЧССР) и Нью-Йорке (США). Он был заместителем главного редактора журнала «Известия ТПИ»; редактором сборников научных трудов ТПИ и докладов конференций, а также является одним из организаторов (членом, председателем Оргкомитета) всесоюзных научных конференций по ускорителям, регулярно проводившихся институтом в Томске вплоть до 70-х годов. По линии международного сотрудничества неоднократно выступал с научными сообщениями по физике ускорителей заряженных частиц в научных Российских центрах и университетах ряда стран: Индии, Болгарии, Чехословакии, Польши, Франции. Участвовал в научных Международных конференциях по ускорителям и неразрушающим методам контроля (США, Дания, Корея, Германия, Чехословакия и др.). Член секции совета РАН по ускорителям, членкорреспондент академии Естествознания, член нескольких советов ТПУ по защите докторских диссертаций, профессор кафедры «Теоретической и экспериментальной физики», зав. отделом разработки ускорителей НИИ интроскопии при ТПУ. В настоящее время читает курс общей физики студентам 1-го и 2-го курсов АВТФ, выполняет научно-исследовательскую работу в рамках отдела НИИ интроскопии, руководит грантами РФФИ и Росминвуза. В последнее время получены четыре персональных патента РФ на изобретения, в том числе «Индукционный ускоритель заряженных частиц», «Безжелезный синхротрон» и др., зарегистрированные в гг. Награжден орденом Трудового Красного Знамени (1971), медалями «За доблестный труд» (1970), «Ветеран труда» (1988), Заслуженный деятель науки РФ (2000), удостоен знаков «почетный работник высшего образования России», «Высшая школа СССР. За отличные успехи в работе», «Изобретатель СССР», «Отличник энергетики и электрификации СССР», «Отличник МЭТП СССР» и нескольких знаков «Ударник пятилетки» и «Победитель соцсоревнования». За научные разработки и организацию научной работы в вузе награжден девятью медалями разного достоинства и дипломом Почета ВДНХ СССР, золотой медалью «За заслуги перед Томским политехническим университетом», званием «Заслуженный профессор ТПУ», медалью «400 лет городу Томску» за заслуги перед городом. Участники международной конференции по индукционным ускорителям в г. Йена, Германия, 1965 г. В первом ряду справа налево: В.А. Москалев; М. Сейдл, директор Института физики плазмы (Прага, ЧССР); В.А. Воробьев, сотрудник НИИ ИН ТПИ; М.Ф. Филиппов, доцент ФТФ ТПИ; А.А. Воробьев, ректор ТПИ; профессор Р. Эккард, директор Физико-технического института при Йенском университете (Германия); профессор Р. Видерое, родоначальник ускорительной техники, обладатель патента первого индукционного ускорителя (1926, Баден, Швейцария); профессор Новицкий, руководитель лаборатории радиационной дефектоскопии (Варшава, Польша) и др. 301

13 Некролог Профессор А.К. Мартынов ( ) 12 февраля 2007 г. на 75-м году жизни скончался Анатолий Кузьмич Мартынов, лауреат Государственной премии СССР, кавалер ордена Ленина и Ордена Трудового Красного Знамени, доктор технических наук, профессор кафедры технологии автоматизированного машинного производства Томского политехнического университета, член Совета по защите докторских диссертаций, член-корреспондент Российской академии технологических наук. А.К. Мартынов родился 1 декабря 1932 г. в селе Волчиха Алтайского края в семье служащего. В 1950 г. окончил среднюю школу, поступил на механический факультет Томского политехнического института и окончил его в 1956 г. по специальности "Двигатели внутреннего сгорания". Трудовую деятельность Анатолий Кузьмич начал на Уральском автомобильном заводе, где последовательно прошел все ступени от мастера цеха до ведущего инженера-экспериментатора специального конструкторского бюро. С 1960 по 1967 гг. А.К. Мартынов переводится в Миасский электротехнический научно-исследовательский институт и работает на должностях инженера; начальника лаборатории, отдела, заместителя главного инженера по техническим вопросам, директора опытного завода. В 1967 г. А.К. Мартынов назначается директором Томского приборного завода, а с 1977 г. переводится на должность директора и главного конструктора Томского научно-исследовательского института технологии машиностроения. В этот период Анатолий Кузьмич активно занимается научно-исследовательской работой в области создания новейших технологий прецизионного гироскопического приборостроения, автоматизации процессов механической обработки, технологических процессов производств. В 1980 г. он защищает кандидатскую диссертацию на тему "Исследование и разработка методов и средств ускорения производства деталей летатель- 302

14 Некролог ных аппаратов на базе станков с ЧПУ", а в 1986 г. докторскую диссертацию по проблеме "Разработка гибких производственных систем механообработки в условиях модернизации существующего единичного и мелкосерийного производства деталей точной механики". В течение этого времени было опубликовано более 130 научных работ, в том числе 3 монографии и справочник "Техническое зрение", получено 13 авторских свидетельств на изобретения. Результаты научных исследований, проведенных под руководством Анатолия Кузьмича, внедрены в производство более чем на 80 предприятиях России и стран СНГ. За эти работы А.К. Мартынов был удостоен Государственной премии СССР. Президент Академии наук СССР А.П. Александров высоко оценил вклад Анатолия Кузьмича в развитие и внедрение новых технологий: " Не так давно на одном из заводов Томска меня познакомили с созданной там системой автоматизации проектирования. И я понял, что это настоящий завод будущего, прообраз того, к чему мы должны стремиться". С периодами работы Анатолия Кузьмича на должностях директора Приборного завода, НИИ технологии машиностроения, предприятия "Технотрон" связаны самые высокие достижения, динамичное развитие, увеличение номенклатуры, объемов и сложности выпускаемой продукции, расширение тематики научных исследований. В 1984 г. решением ВАК А.К. Мартынову присвоено ученое звание старшего научного сотрудника по специальности "Технология производства летательных аппаратов и двигателей", а в 1989 г. - ученое звание профессора кафедры "Компьютеризация машиностроения". В 1994 г. А.К. Мартынов избирается членомкорреспондентом Российской академии технологических наук. Значительный вклад внес Анатолий Кузьмич в дело подготовки высококвалифицированных специалистов: при его содействии в 1977 г. на базе Приборного завода, а впоследствии НИИТМ и предприятия "Технотрон" был создан филиал кафедры "Компьютеризация машиностроения". В 1997 г. А.К. Мартынов уходит на пенсию, но продолжает возглавлять кафедру, посвятив себя научно-педагогической деятельности. Анатолий Кузьмич был простым и доступным человеком, доброжелательным, искренним. Он щедро делился с учениками, аспирантами, коллегами своими знаниями. Напряженную производственную, научную и педагогическую работу А.К. Мартынов успешно сочетал с многогранной общественной деятельностью: в течение ряда лет был членом городского комитета КПСС, кандидатом в члены обкома КПСС, депутатом городского, районного Совета депутатов трудящихся, членом отраслевого Совета по автоматизации, членом президиума Совета старейшин г. Томска. Многолетний и самоотверженный труд Анатолия Кузьмича высоко оценен, отмечен многими наградами: орденом Ленина (1971 г.), орденом Трудового Красного Знамени (1966 г.), медалью лауреата Государственной премии СССР (1985 г.), пятью медалями Федерации космонавтики, в том числе академиков С.П. Королева, В.Г. Макеева, В.И. Кузнецова, медалью "За доблестный труд" (1970 г.), Почетной медалью Советского фонда мира, нагрудными знаками "Изобретатель СССР" и многими грамотами Томского областного и городского комитетов КПСС, дипломами Федерации космонавтики и т. д. Профессорско-преподавательский состав Томского политехнического университета, машиностроительный факультет, кафедра технологии автоматизированного машинного производства глубоко скорбят по поводу кончины Анатолия Кузьмича Мартынова. Светлая память о нем навсегда останется в наших сердцах. 303