Факультет радиотехники и кибернетики: основные направления развития

В год 60-летия Физтеха уместно, на наш взгляд, дать анализ достижений факультета в новых условиях масштабной реорганизации высшей школы и обсудить планы его развития в рамках программы развития МФТИ как Национального исследовательского университета. В последние три года мы (деканат, координационный совет, руководители кафедр) при поддержке ректората сосредоточили свои усилия на решении трёх ключевых задач развития.

• 1.    Поддержание высокого авторитета и популярности факультета среди школьников и абитуриентов, поступающих на Физтех. По качеству приёма мы стабильно входим в группу лидеров по основному направлению Прикладные математика и физика. Хороший набор на первый курс проводим также по специальности Компьютерная безопасность. Кроме того, второй год подряд вместе с ФИВТ на высоком уровне обеспечиваем приём по новому направлению Прикладная математика и информатика.

• 2.    Совершенствование системы базовых предприятий и кафедр, делая ставку на лидеров в следующих основных направлениях развития прикладной науки и техники.

• 3.    Реорганизация факультетской кафедры «Радиоэлектроники и прикладной информатики» и факультетско-институтской кафедры «Радиотехники». Суть предлагаемой реорганизации состоит в следующем.

Безусловно, и дальше необходимо поддерживать и по возможности повышать качество приёма на факультет по всем трём вышеуказанным специальностям. При этом мы позиционируемся как факультет, ведущий подготовку специалистов сбалансированно по четырём основным направлениям: Математика, Физика, Техника, Информатика. Проводя собеседование с абитуриентами, мы видим, что такая сбалансированность для многих очень привлекательна.

∙ Микропроцессоры, микроконтроллеры, встраиваемые системы управления, вычислительные системы сверхвысокой производительности, специальное программное обеспечение. Здесь наряду с традиционными лидерами Intel (Б. А. Бабаян) и МЦСТ-ИНЭУМ (А. К. Ким) открыта и успешно стартовала кафедра на базе ОАО РТИ и Ситроникс (С. Ф. Боев). Подписан договор о начале подготовки кадров на базе ГУП «Элвис» (Я. Я. Петричкович). Следует отметить, что развитие базовой системы в этом направлении ещё не закончено.

∙ Информационные технологии, инфо- и телекоммуникации, системы радиосвязи и передачи данных, включая спутниковые, волоконно-оптические линии связи, центры обработки данных , облачные и интернет-технологии, информационная безопасность. Это направление практически полностью сформировано в последнее время. Наряду с развитием кафедр на базе ИППИ (А. П. Кулешов) и Netcracker (Н. А. Кузнецов) открыта и успешно работает кафедра на базе НИИ Радио (В. В. Бутенко). В ближайшее время базовыми предприятиями становятся национальные компании ОАО

«Ростелеком» (А. С. Нащекин) и ГП «Космическая связь» (Ю. В. Прохоров), а также ОАО «Гипросвязь» (В. Н. Бондарик), являющийся головным проектным институтом ОАО «Связьинвест». Мы рассчитываем, что данное направление получит мощное развитие в самое ближайшее время.

∙ Радиолокация, антенны и распространение радиоволн, включая активные фазированные антенные решётки, алгоритмы обработки информации и управления в сложных радиотехнических системах, космические навигационные системы ГЛОНАСС, GPS, GALILEO. Здесь развитие строится на базовых предприятиях, являющихся стратегически важными предприятиями оборонно-промышленного комплекса России: ГСКБ «Алмаз-Антей» (П. А. Созинов), Концерн радиостроения «Вега» (В. С. Верба), МАК Вымпел (В. Ф. Фатеев), ОАО «Российские космические системы» (А. А. Романов). В настоящее время базовые кафедры некоторых этих предприятий испытывают известные трудности с набором в магистратуру и ближайшей нашей задачей является их преодоление.

∙ Кафедры должны выдвигать и реализовывать проекты в рамках финансирования по программе «Национального исследовательского университета», федеральным целевым программам, программам Фонда «Сколково», отдельным Постановлениям Правительства РФ и т. п.

∙ Кафедры должны выполнять НИР и ОКР в рамках программ инновационного развития крупных госкорпораций (Алмаз-Антей, Ростелеком, ГП Космическая связь, Океанприбор, Роснефть), а также по заказам бизнес-компаний с тем, чтобы обеспечить софинансирование и выполнение других показателей эффективности программы «Национальный исследовательский университет».

При этом целесообразно сосредоточиться на работах по применению информационных технологий в горно-металлургической, нефтегазовой и финансовой индустрии, безусловно, совместно с базовыми предприятиями факультета.

По-видимому, данная третья ключевая задача становится первым приоритетом факультета в силу текущей отсталости «наших» кафедр. Поэтому мы пригласили возглавить факультетскую кафедру «Радиоэлектроники и прикладной информатики» д. т. н., профессора Ю. И. Борисова — первого заместителя военно-промышленной комиссии при Правительстве РФ, а кафедру «Радиотехники» — генерального директора ОАО «Гипро-связь» к. т. н., доцента В. Н. Бондарика.

К настоящему времени структурированы основные направления работ и проекты обоих кафедр. Ключевым проектом кафедры В. Н. Бондарика является «создание Интегрированного центра информационных и телекоммуникационных технологий, математического моделирования и высокопроизводительных вычислений» на базе радиотехнического корпуса МФТИ. Здесь интегрируются следующие основные составные части: а) спутниковый антенный ХАБ в Ku ^- , Ka и C-диапазонах частот; б) гибридный суперкомпьютер на базе процессоров Intel и NVidia, «заточенный» под моделирование в области биоинформатики и фармакологии, геофизики и систем реального времени; в) ситуационный зал с развитыми средствами 2D–3D-визуализации, обработки и интерпретации результатов моделирования (рис. 1).

ФРТК

Интегрированный центр информационных и телекоммуникационных технологий Многофункциональный спутниковый ХАБ

80º в.д., C, Ku

90º в.д., Ku

Экспресс – АМ5 140º в.д. C, Ku, Ка

Экспресс –АМ4

КА «Западный» (опытная эксплуатация) Ямал-201

КА «Восточный» 133º в.д. Kа

Экспресс – АМ7 40º в.д., C, Ku

Экспресс – АТ1

56 º в.д., C, Ku

Экспресс – АМ6

53 º в.д., C, Ku, Ка

60º в.д. Kа

5 Q '9

оо

QO ЦО| ЩО

Домохозяйства

Передача данных

V IP-телефония

V Видеоконференцсвязь

V Банковское обслуживание

Видеонаблюдение

Многоадресная рассылка

V Фондовые рынки

V Частные сети.

г. Долгопрудный

Интегрированный Центр ИТ МФТИ

Спутниковый

ХАБ

Оборудование сопряжения с наземными сетями связи

Университеты и школы

Супер – компьютер

Мультисервисные услуги:

V Интернет

Доступ к информационным сетям в Ku-диапазоне

10,7 – 14,8 ГГц

Широкополосный доступ в Ka-диапазоне

17,3 – 31,0 ГГц

К концу 2013 года

ОО

Промышленные предприятия

Рис. 1

Центр создаётся в основном на средства по программе «Национальный исследовательский университет» МФТИ, а также на средства гранта Правительства РФ, полученного по конкурсу ведущим учёным Intel В. М. Пентковским. В настоящее время в создание Центра вложено около 150 млн руб. Основная часть работ выполняется радиокомпанией «Вектор» под руководством нашего выпускника В. И. Классена. В ближайшее время к финансированию развития Центра подключаются ОАО «Ростелеком», ГП «Космическая связь», НИИ «Радио» и некоторые другие базовые предприятия. Готовятся также новые проекты и НИОКР в области развёртываемой в России спутниковой системы высокоскоростного доступа в Ка диапазоне частот, магистральных и локальных волоконно-оптических систем связи, информационных технологий для финансовой индустрии.

Определены также основные направления работ и проекты по кафедре радиоэлектроники и прикладной информатики Ю. И. Борисова, к которым относится создание дизайн-центра по комплексному проектированию вычислительных систем сверхвысокой производительности, встраиваемых систем управления производством и специального программного обеспечения в рамках соответствующих финансируемых программ Минпромторга РФ, а также развитие работ по созданию программно-аппаратной платформы «умных» промышленных комплексов УПК в горно-металлургической и нефтегазовой индустрии по заказам бизнес-компаний. Одним из таких проектов является разработка программно-аппаратной платформы для моделирования, исследования и проектирования «умных промышленных комплексов для освоения месторождений минерально-сырьевых ресурсов». Здесь под промышленным комплексом понимается совокупность следующих основных объектов, определяющих его архитектуру и взаимодействующих друг с другом в процессе производства: 1) добыча минерального сырья; 2) переработка сырья в товарный продукт; 3) энергоснабжение (электричество, тепло, вода); 4) дорожно-транспортное обслуживание и складское

Рис. 2

хозяйство; 5) инфокоммуникации и ЦОД; 6) отходы производства; 7) жилой сектор (рис. 2). В проекте рассматриваются следующие основные задачи:

• 1)    Архитектура промышленного комплекса и его виртуальная макромодель. Исследование методов построения виртуальных моделей. Системы 3D-визуализации.

• 2)    Многоуровневая система управления промышленным комплексом. Решение задачи распределения функций управления. Анализ протоколов PROFIBUS, PROFINET, FOUNDATION Fieldbus, а также систем SCADA, MES, ERP и их применения.

• 3)    Интеллектуальные встраиваемые системы. Элементная база и базовое ПО систем управления с искусственным интеллектом. Исследование возможностей искусственного интеллекта на полевом уровне. Процессоры Intel Atom серии Е6х5С с ПЛИС модулем, программируемые логические контроллеры SIMATIC от SIEMENS, Modicon от Schneider Electric и другие.

• 4)    Модель инфокоммуникационной системы. Беспроводные сенсорные сети. Выбор рационального соотношения проводных, беспроводных наземных и спутниковых инфокоммуникаций. Анализ решений для коммуникационной сети устройств — HART, PROFIBUS, FOUNDATION Fieldbus, для промышленной управляющей сети — Ethernet (Industrial Ethernet), PROFINET, Ethernet/IP, IDA, PROFIBUS-FMS-DVD1, Controlnet, MODBUS, для информационной сети производственных операций — Industrial Ethernet или PROFINET, для информационной сети бизнес-процессов — технология сервис-ориентированной сетевой архитектуры SONA, ЦОДы.

• 5)    Задачи и средства системной интеграции управления промышленным комплексом. Сложные инженерные решения. Сервисная шина предприятия ESB (Enterprise Service Bus). Анализ возможностей IBM WebSphere и других решений, а также выбор рекомендаций по их применению.

Консорциум "Информационные технологии в освоении месторождений минерально-сырьевых ресурсов"

Пилотный проект: Информационно-коммуникационная система дляАрктики

интеллектуальное судно сейсморазведки интеллектуальная добывающая платформа интеллектуальная буровая

Рис. 3

АМС

ОАО «Газком»

ГП «Космическая связь» Рабочие диапазоны: Ku, Ка

Экспериментальный R&D центр МФТИ -РОСТЕЛЕКОМ – Компания г.Долгопрудный

4 спутниковый ХАБ

ЦОД, облака

оптоволоконная связь

Центр управления производственной деятельностью компании: построение, контроль и адаптация планов работ

• 6)    Реализация «зелёных» информационных технологий. Анализ использования технических решений IBM, Intel, Juniper (центры обработки данных, облачные вычисления, сетевые решения, процессоры).

• 7)    Структура и состав основных средств платформы УПК. Исследования эффективности различных решений. Определение приоритетов IntelliCAD ^TM Technology Consortium (ITC), Autodesk ^TM Inc, Dassault Syst`emes ^TM . Создание вычислительно-модели-рующего комплекса полунатурного моделирования и тестирования платформы УПК.

Другим направлением работ является создание Морского центра информационных и геофизических технологий совместно с базовой кафедрой Института океанологии РАН (Л. И. Лобковский). Основным проектом этого центра в настоящее время является проект построения «Экспериментальной информационно-коммуникационной системы мониторинга и управления освоением морских месторождений углеводородов в реальном времени», связывающей следующие основные компоненты: а) компьютерные модели морских месторождений; б) инструментальные средства измерения (внутрискважинные датчики и наружные донные станции); в) малые суперкомпьютеры для судов и буровых платформ; г) центры обработки данных, интерпретации и управления; д) спутниковые системы высокоскоростного доступа к наземным информационным сетям; е) специальное программное обеспечение. Аналогичные системы строятся бразильской нефтяной компанией Petrobras и рядом других крупных мировых компаний (рис. 3).

Информационно-коммуникационная система будет использоваться для решения следующих основных задач: а) оценка запасов и ресурсов углеводородного сырья; б) разработка рекомендаций по разведочному бурению и размещению буровых платформ; в) адаптивное планирование добычи и управление дебитом скважин; г) диагностика и оценка состояния технических средств; д) оценка состояния окружающей среды.

Необходимыми заделами для выполнения данной работы располагают участники Консорциума «Информационные технологии в освоении минеральных сырьевых ресурсов» под научным руководством академиков Н. П. Лаверова и Е. П. Велихова, включая МФТИ как лидера консорциума, а также Институт проблем нефти и газа, Институт океанологии, Институт радиотехники и электроники РАН, Роснефть, Ростелеком, Океанприбор, ФГУ ВНИИ ГОЧС МЧС России, Московская школа экономики МГУ и др.

В проекте реализуется ряд прорывных технологий, в первую очередь в разработке инструментальных средств измерения, в моделировании и обработке информации на суперкомпьютерах специальной гибридной архитектуры, в передаче данных по спутниковым магистралям. Основными источниками финансирования проекта в 2012–2014 гг. становятся: программа Национального исследовательского университета МФТИ, программы инновационного развития госкорпорации, Федеральные целевые программы Минпромторга и Минобрнауки РФ, Фонд «Сколково».