Социализация выпускников вуза как цель деятельности научно-образовательного центра суперкомпьютерных технологий

УДК 378+004 СОЦИАЛИЗАЦИЯ ВЫПУСКНИКОВ ВУЗА КАК ЦЕЛЬ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ НАУЧНО-ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО ЦЕНТРА СУПЕРКОМПЬЮТЕРНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

Артемьева И.Л., Гузев М. А.

Актуальность темы статьи обусловлена повышением роли суперкомпьютерных технологий и параллельных вычислений для создания современных информационных систем. Целью исследования является разработка условий функционирования в рамках научно-образовательного центра суперкомпьютерных технологий Дальневосточного федерального округа системы подготовки высококвалифицированных кадров в области суперкомпьютерных технологий и специализированного программного обеспечения, создаваемой при выполнении проекта Комиссии при Президенте РФ по модернизации и технологическому развитию экономики Российской федерации. В результате исследования определены методы повышения уровня подготовки студентов для получения ими современных знаний в области создания программных систем различного назначения с использованием современных компьютерных систем. Область применения результатов распространяется на процесс инновационной организации обучения математическим дисциплинам в высшей школе.

Ключевые слова: суперкомпьютерные технологии, параллельные

вычисления, суперкомпьютерное образование, подготовка кадров.

GRADUATE SOCIALIZATION AS AN ACTIVITY GOAL OF SCIENTIFIC AND EDUCATION CENTER OF SUPERCOMPUTER TECHNOLOGIES

Artemieva I.L., Guzev M.A.

The topicality of the article is conditioned by the significance growth of supercomputer technologies and parallel computing for modern information system developing. The goal of the research is a performance condition development within the scope of scientific and education center of the Far Eastern federal university for the training system of qualified personnel in the field of supercomputing technology and specialized software which is developing during project of the Presidential Commission for Modernization and Technological Development of the Russian economy (http://i-russia.ru) is in progress. The study defines methods of graduate level growth for modern knowledge acquisition to develop program systems using modern computers. Field of application of the results applies to process of innovation management of mathematical curses studying in universities.

Keywords: supercomputing technologies, parallel computing, supercomputing education, training.

Параллельные и распределенные технологии все более активно проникают во многие области научных исследований и промышленных разработок, обеспечивая решение важных научно-технических проблем [1, 2]. Увеличивается количество процессоров, доступных разработчикам программ для суперкомпьютеров. Параллельные вычисления также доступны пользователям персональных компьютеров, поскольку они стали многоядерными. Многопроцессорными вычислительными системами являются графические процессоры. Министерство образования и науки Российской Федерации регулярно проводит конкурсы проектов в области распределенных и высокопроизводительных вычислений. Согласно Указу Президента

Российской Федерации №899 от 7.07.2011, технологии и программное обеспечение распределенных и высокопроизводительных вычислительных систем вошли в перечень критических технологий Российской Федерации. Все это обусловливает повышенные требования к специалистам в области создания программных систем и к программам их подготовки, делая актуальными работы, связанные с развитием образовательных программ и привлечением студентов и аспирантов к научным исследованиям в области суперкомпьютерных технологий, обеспечивая таким образом выпускников необходимым объемом знаний и умений, требуемых для успешной работы в области современных компьютерных технологий.

На формирование системы подготовки специалистов в области суперкомпьютерных технологий направлен проект «Создание системы подготовки высококвалифицированных кадров в области суперкомпьютерных технологий и специализированного программного обеспечения» Комиссии при Президенте РФ по модернизации и технологическому развитию экономики России [3], основной целью которого является создание национальной системы подготовки высококвалифицированных кадров в области суперкомпьютерных технологий и специализированного программного обеспечения. Эта цель определяет масштабность данного проекта, объединившего усилия ведущих российских университетов.

В 2011 г. к выполнению данного проекта присоединился Дальневосточный федеральный университет, на базе которого был создан научно-образовательный центр суперкомпьютерных технологий в Дальневосточном федеральном округе (НОЦ СКТ «Дальний Восток»). Активное участие в работе НОЦ СКТ «Дальний Восток» принимают также Северо-Восточный федеральный университет и Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет.

Повышение качества подготовки выпускников вузов Дальнего Востока в области суперкомпьютерных технологий обеспечивается решением двух

основных задач: реализацией программ подготовки специалистов начального уровня по суперкомпьютерным технологиям и целевой подготовкой в области суперкомпьютерных технологий в рамках специальных групп. Специальная подготовка в области суперкомпьютерных технологий обеспечивается также разработкой новых учебных дисциплин для образовательных программ магистратуры.

Первая задача предполагает модификацию существующих учебных курсов, разработку новых и их внедрение в образовательный процесс для специальностей, связанных с информационными технологиями, а также разработку дополнительных программ начальной подготовки для обучающихся по другим специальностям. Основой для модификации и разработки является созданный при выполнении проекта Свод знаний и учений в области суперкомпьютерных технологий, разработка которого проводилась с учетом существующих образовательных стандартов и учебных программ, опыта их реализации, международных рекомендаций Computing Curricula международных сообществ ACM и IEEE.

В 2011 г. были разработаны программы обучения студентов естественнонаучных направлений в ДВФУ и СВФУ, каждая в объеме 72 часов. При создании программ учитывался междисциплинарный характер суперкомпьютерных технологий. Поэтому в состав курсов вводились дисциплины, показывающие использование СКТ при решении различных прикладных задач.

В программе, реализуемой в ДВФУ, были рассмотрены вопросы использования технологий СКТ при проектировании распределенных систем, дан обзор архитектур высокопроизводительных систем и их влияния на методы разработки приложений для суперкомпьютерных систем, дано введение в методы программирования для графических процессоров, а также изучены основы программирования в OpenMP. Самостоятельная работа предусматривала решение задач с использованием кластерных систем,

расположенных в ДВФУ, Институте автоматики и процессов управления ДВО РАН или Института прикладной математики ДВО РАН.

В программе, реализуемой в СВФУ, дан обзор архитектур высокопроизводительных систем и их влияния на методы разработки приложений для суперкомпьютерных систем, рассмотрены методы программирования для графических процессоров, а также изучены основы программирования в OpenMP и стандарт Ж?! Практические занятия предполагали решение различных учебных задач с использованием суперкомпьютеров.

Целевая подготовка в области суперкомпьютерных технологий в рамках специальных групп предназначена для тех слушателей, которые хотят повысить свои знания в данной области. Эта форма предполагает работу с различными целевыми группами: студентами, магистрами, аспирантами, преподавателями, специалистами, и проведение обучения по различным специализациям. Для этих целей в ДВФУ И КнАГТУ были разработаны программы обучения студентов старших курсов, магистрантов, аспирантов и преподавателей, каждая в объеме 72 часов. В программе, реализуемой в ДВФУ, подробно были рассмотрены вопросы использования технологий СКТ при создании распределенных систем и организации облачных вычислений, дан подробный обзор параллельных вычислительных систем и архитектур и их влияние на методы разработки приложений для суперкомпьютерных систем, способы улучшения времени выполнения программ на многопроцессорных вычислительных системах разного типа, рассмотрены вопросы использования графических процессоров и методы решения задач с их помощью на примерах задач, связанных с томографией, а также методы и особенности создания систем искусственного интеллекта на основе СКТ. Практические занятия предполагали решение задач с использованием кластерных систем и на графических процессорах. Самостоятельная работа предусматривала решение задач с использованием кластерных систем, расположенных в ДВФУ,

Институте автоматики и процессов управления ДВО РАН или Института прикладной математики ДВО РАН. В программах, реализуемых в КнАГТУ, большее внимание уделено практическим вопросам, связанным с решением специальных задач.

Развитию научных исследований служит работающий на базе НОЦ научнометодический семинар. Участниками семинара являются преподаватели, студенты и аспиранты кафедр ДВФУ, осуществляющих подготовку специалистов в области информационных технологий. На семинаре обсуждаются исследования, выполняемые студентами старших курсов, магистрантами, аспирантами и преподавателями в области суперкомпьютерных и информационных технологий, рассматриваются результаты и текущее состояние диссертационных работ.

В 2012 году участники НОЦ «СКТ - Дальний Восток» приняли участие в нескольких международных конференциях в области высокопроизводительных вычислений. Большой интерес проявляют студенты и аспиранты Дальневосточного Федерального университета к суперкомпьютерным исследованиям, представляя свои доклады на семинаре и на конференциях. Обновлены программы многих учебных дисциплин. Таким образом, научнообразовательный центр суперкомпьютерных технологий создал предпосылки для успешного решения задачи обеспечения выпускников необходимым объемом знаний и умений, требуемых для успешной работы в области современных компьютерных технологий на современной вычислительной технике.

Список литературы

1. Воеводин В.В., Воеводин Вл.В. Параллельные вычисления. СПб.: БХВ-Петербург, 2002. 608 с.

2. Гергель В.П. Высокопроизводительные вычисления для многопроцессорных многоядерных систем. М.: Издательство Московского университета, 2010. 544 с.

3. Воеводин Вл.В., Гергель В.П., Соколинский Л.Б., Демкин В.П., Попова Н.Н., Бухановский А.В. Развитие системы суперкомпьютерного образования в России: текущие результаты и перспективы // Вестник Нижегородского университета, 2012 №4. С.203-209.

References

1. Voevodin V.V., Voevodin Vl.V. Parallel'nye vychisleniya [Parallel computing]. St. Petersburg: BXV- Petersburg, 2002. 608 p.

2. Gergel V.P. Vysokoproizvoditel'nye vychisleniya dlya mnogoprotsessornykh mnogoyadernykh system [High-performance computing for multiple-processors and multiple-cores computer systems]. М.: MSU, 2010. 544 p.

3. Voevodin Vl.V., Gergel' V.P., Sokolinskiy L.B., Demkin V.P., Popova N.N., Bukhanovskiy A.V. Razvitie sistemy superkomp'yuternogo obrazovaniya v Rossii: tekushchie rezul'taty i perspektivy [Development of supercomputer education system in Russia: current results and prospects]. VestnikNizhegorodskogo universiteta, no. 4 (2012): 203-209.

ДАННЫЕ ОБ АВТОРАХ

Артемьева Ирина Леонидовна, профессор кафедры прикладной математики, механики, управления и программного обеспечения, доктор технических наук, профессор

Дальневосточный федеральный университет

ул. Суханова, д.8, г. Владивосток, Приморский край, 690950, Россия

e-mail: iartemeva@mail.ru

Гузев Михаил Александрович, директор, доктор физико-математических наук, профессор, член-корреспондент РАН

Институт прикладной математики Дальневосточного отделения РАН ул. Радио, д. 7, г. Владивосток, Приморский край, 690041, Россия e-mail: guzev@iam.dvo.ru

DATA ABOUT THE AUTHORS

Artemieva Irina Leonidovna, Professor, Department of Applied Mathematics, Mechanics, Management and Software, Dr Sci (Computer Sciences), Professor

Far Eastern Federal University

8, Sukhanova street, Vladivostok, 690950, Russia

e-mail: iartemeva@mail.ru

Guzev Mixail Alexandrovich, Director, Dr Sci (Physical and Mathematical Sciences), Professor

Institute of Applied Mathematics of the Far Eastern Branch of the Russian Academy of Science

7, Radio street, Vladivostok, 690041, Russia e-mail: : guzev@iam.dvo.ru

Рецензент:

Гнитецкая Татьяна Николаевна, профессор кафедры общей физики, доктор педагогических наук, профессор, Дальневосточный федеральный университет