Цифра- Научно-практический журнал

Математика – это фундамент информационных технологий

Фото: предоставлено спикером

— Почему ты выбрал этот вуз и это направление?

— Выбор вуза и направления был для меня осознанным решением, которое сформировалось еще в 10-м классе и с тех пор не подвергалось сомнению. Именно тогда, с началом курса «Алгебры и начал математического анализа», я по-настоящему открыл для себя эту науку. Меня глубоко увлекла ее внутренняя строгость и эстетика: то, как из абстрактных уравнений рождается единственно верный, неопровержимый ответ. В этой логике есть своя, завораживающая красота. Когда я узнал, что в моем родном городе есть направление «Прикладная математика и информатика», паззл сложился. Я сразу понял: это именно то, чем я хочу заниматься, и альтернатив для меня просто не существовало.

— Что нравится в учебе?

— Конечно, на первом месте математика. Но самое ценное, что дал мне вуз, — это, как я думаю, правильное отношение к ошибкам и сложным задачам. В школьные годы, сталкиваясь с трудностями, я пасовал и даже боялся. Если решение не шло, накатывало разочарование. Теперь сложная задача меня, напротив, лишь мотивирует. Я научился видеть в ней зону своего роста. Если не получается, значит я-таки нащупал пробел в знаниях, который нужно закрыть. Это чистый исследовательский интерес. При этом учеба для меня не замыкается в четырех стенах аудитории. Олимпиады и научные конференции — это отдельная, очень важная страница моей студенческой жизни.

— Какими успехами уже можешь похвалиться?

— К концу 3-го курса мне удалось подготовить семь публикаций в журналах, индексируемых в РИНЦ (Российский индекс научного цитирования). Большинство статей сейчас как раз на этапе выхода в свет после того, как исследования были представлены на научных конференциях, в том числе и областных, где были заняты призовые места.

Ну, а главным событием года стали олимпиады. Сначала я занял 2-е место на областном этапе по математике, а затем прошел в финал Всероссийской олимпиады в г. Йошкар-Оле. Знаете, по дороге на финал я поймал себя на очень забавной мысли: в 11-м классе я до дрожи боялся не набрать на ЕГЭ даже проходной балл, а сегодня я еду соревноваться с лучшими умами страны по математике, среди которых были лучшие студенты из МГУ, СПБГУ, МФТИ. Надеюсь, мой пример воодушевит старшеклассников, которым только предстоит сдавать профильную математику: все возможно, главное — не бояться!

Еще один важный шаг — это моя победа в конкурсе внутренних грантов ТГУ. Теперь я развиваю свое исследование в рамках грантовой программы. Честно говоря, на победу я почти не надеялся. На защите проекта я слишком ушел в абстрактную математику, говорил на очень сложном профессиональном языке и уделил преступно мало времени практической пользе. Но экспертная комиссия, к моему удивлению, проект оценила.

— Расскажи о своей работе?

— В первую очередь, это научно-исследовательская работа в области прикладной математики и информатики под названием «Математическое моделирование и численные методы оптимизации сходимости алгоритма Брауна-Робинсона в высокоразмерных матричных играх». Разрабатывается непосредственно математическое ядро для решения большого спектра задач, в том числе и в ИТ на базе классического метода из теории игр (раздел математики). Традиционно он используется в экономических задачах. Поэтому практическое применение возможно в различных сферах, но прежде всего речь идет о банковском секторе. Весь 4-й курс будет посвящен практической части исследования, которое станет моей дипломной работой, а потом, возможно, и кандидатской. Практика будет проходить в банке, а главной задачей станет создание математического ядра для банковского сектора.

— Кто помогает тебе в работе над проектом?

— Работа ведется совместно с моим научным руководителем, без которого этого исследования просто не существовало бы. За каждым успешным студентом всегда стоит его наставник. Для меня таким человеком стала доцент, кандидат технических наук Наталья Алексеевна Сосина. Наша совместная работа началась буквально с 1-го семестра. Наталья Алексеевна тогда лично проводила отбор среди первокурсников, готовых всерьез заниматься наукой. Для меня это стало воплощением мечты, ведь еще в 11-м классе я хотел не просто пассивно получать знания, а внести свой, пусть сначала скромный, но все же вклад в развитие отечественной науки. И вот уже три года мы работаем в синергии. Я предлагаю идеи, а Наталья Алексеевна, как более опытный и мудрый наставник, направляет меня: что-то безусловно отсеивает, что-то, напротив, одобряет и помогает развивать. Главная цель для нас сегодня — это создавать по-настоящему качественный, глубокий математический материал, за который не будет стыдно перед научным сообществом нашей страны.

— С какими сложностями пришлось столкнуться?

— Главная ирония нашей работы заключается в том, что на написание всего одной строчки кода может уйти полгода упорного труда. Конечно, пугаться не стоит: программирование всего математического алгоритма не растягивается на десятилетия. Но именно в этой единственной строчке часто скрывается ключевая исследуемая формула. Чтобы ее вывести, доказать и численно реализовать, требуется колоссальное время.
Также если говорить о трудностях, то сегодня самый жесткий дефицит — это качественная научная литература, на которую можно опираться. Ведь мы живем в эпоху, когда объем информации на планете удваивается стремительными темпами. В этом колоссальном потоке данных, который захлестнул и академический мир, сложнее всего включить жесткий внутренний фильтр, отсеять информационный шум и найти первоисточники, обладающие истинной научной ценностью.

— Как обучение на ИТ- специальности помогло в реализации твоей идеи?

— Вокруг высшего образования, особенно в ИТ-сфере, много стереотипов. Главный из них — будто вузовская программа оторвана от реальности. Да, университет транслирует фундаментальную базу, а не мимолетные тренды. Но именно сильная академическая школа дает тот инструментарий, без которого невозможно создать ничего серьезного.

Мое обучение на прикладной математике и информатике ценно тем, что теория здесь постоянно пересекается с практическим поиском в моем исследовании. Не раз бывали случаи: сидишь на паре, слушаешь лектора и внезапно осознаешь, что его слова — это то, что я могу применить в своей работе уже сегодня, вернувшись с лекции. В такие моменты включалась максимальная концентрация: мгновенно хватался за ручку и фиксировал мысль, пока она не ускользнула.

Вузовские дисциплины в Институте цифровых технологий ТГУ дали мне не просто набор формул, а ту самую систему координат, внутри которой и рождаются мои научные идеи.

— У тебя уже есть задумки других разработок?

— Буду честен: идей действительно много. Для себя я четко определил главное правило, что в любых задачах из сферы ИТ принципиально важно развивать именно строгий математический подход. К сожалению, сегодня об этом часто забывают. Но я глубоко убежден, что математика — это фундамент информационных технологий.
Пока рано озвучивать конкретные названия моих будущих проектов, поскольку они находятся на стадии осмысления. Но я совершенно точно знаю одно: все они будут выстроены вокруг математического аппарата и его прикладных возможностей.

— Кем видишь себя после окончания вуза? Куда хотелось бы пойти работать?

— Планы вполне конкретные: я хочу остаться в науке. Впереди магистратура и аспирантура. К счастью, наш институт крайне заинтересован в молодых кадрах: директор Института цифровых технологий (ИЦТ) Оксана Михайловна Гущина поддерживает мои начинания, и мы уже наметили траекторию, при которой я смогу преподавать как ассистент и параллельно заниматься исследованиями. Уходить из ТГУ я не планирую. Я вижу, что здесь у меня есть все условия для роста: начиная с качественного ИТ-образования, заканчивая научно-преподавательским составом, который поддерживает молодых исследователей.

Автор: Елена Фалькова

 Материал подготовлен при поддержке гранта Минобрнауки России в рамках Десятилетия науки и технологий.

Даниил Кудрявцев, студент СамГТУ: «Беспилотники — не будущее, а ближайшее настоящее для бизнеса и инфраструктуры»

Автор фото: Алекандра Белова

Когда ты впервые познакомился с беспилотниками и почему тебя это заинтересовало?

— Первое серьезное знакомство с беспилотными летательными аппаратами произошло на втором курсе в университете. Я пришел в институт уже с базовыми компьютерными навыками и сразу увлекся проектной деятельностью — прежде преимущественно в продуктовом программировании. На втором курсе меня пригласили в «Центр интеллектуальных и робототехнических систем» при СамГТУ, где как раз развивают робототехнику и беспилотные решения. Там я впервые погрузился в устройство дронов, разобрался в различиях между FPV-управлением и автономными платформами и выбрал для себя направление автономных систем с элементами искусственного интеллекта.

Расскажи, в чем заключается их разница?

— FPV-управление — это система полета от «первого лица». Такая технология позволяет видеть то, что «видит» дрон в момент полета. Они же, в свою очередь, делятся на два вида: аналоговые (подходит для гонок из-за минимальных задержек, однако имеет размытие и шумы) и цифровые (подходит для фристайла и обычного полета благодаря лучшему качеству изображения, однако стоит дороже, может терять изображение, а также имеет его задержку).

Направление автономных систем с элементами искусственного интеллекта — это область технологий, где программно-аппаратные комплексы способны самостоятельно воспринимать среду, принимать решения и выполнять действия без постоянного контроля со стороны человека. Ключевое отличие от классической автоматизации в том, что такие системы не просто следуют жестко заданным инструкциям, а адаптируются к изменениям, учатся на собственном опыте и работают в динамичных условиях.

Почему для тебя приоритетнее оказалась автономия?

— Помимо уже, наверное, очевидных перспектив, существует множество вызовов. Но для меня как раз в этом и состоит интерес. Человек может обеспечить должную безопасность и этичность действий автономных систем, а также защиту самих данных, с которыми они работают. Взамен мы получаем колоссальную оптимизацию процессов, что называется, до чего дошел прогресс — труд физический исчез. Отчасти перспектива действительно такова.

В будущем нас ожидает мультимодальное развитие, а это означает, что модели смогут обрабатывать разные типы данных. Я бы описал так: раньше автономные системы часто «видели» мир через один сенсор (одну камеру), а мультимодальный подход объединяет данные с разных «каналов» (зрение, слух, данные датчиков, текст), чтобы создать полную картину и действовать осмысленно.

Появятся более универсальные архитектуры, которые можно будет легко «дообучать» под новые задачи без полной перенастройки. На данный момент мы уже видим, например, самоуправляемые автомобили — так будет во многих сферах. В частности, меня заинтересовала именно возможность применить искусственный интеллект для задач инспекции и мониторинга.

Чем именно вы занимаетесь в центре и какие проекты реализуете?

— В центре у нас несколько команд, каждая работает над собственными решениями: одна собирает универсальный летательный аппарат, другая — наземного робота. Моя специализация — программирование автономных полетов и разработка алгоритмов для инспекций и мониторинга. Сейчас мы накапливаем библиотеку готовых решений, которые затем можно предлагать предприятиям для внедрения — от складской логистики до контроля инфраструктуры на промыслах.

Идея такая: единого «каталога» решений не существует, и создавать «коллекцию» готовых компонентов, модулей или навыков под конкретные задачи вам необходимо для вашего проекта. От проекта к проекту составные части можно комбинировать.

На каких дронах вы проводите соревнования и разработки?

— Для учебных и соревновательных задач мы используем Ready‑to‑use платформы уровня школьных курсов, например Robomaster от DJI. Эти модели удобны тем, что имеют готовый интерфейс приложения и позволяют быстро перейти к программированию логики и алгоритмов без глубокой доработки аппаратной части. Для промышленных задач применяются более сложные кастомные платформы, где все проектируется с нуля — от электроники до прошивки и аппаратных драйверов.

Какие навыки нужны, чтобы начать работать с дронами?

— В первую очередь нужно знать ключевые понятия: узлы (отдельные процессы, которые выполняют конкретную задачу), ROS-мастер (центральный координатор, который помогает узлам находить друг друга), сообщения, темы, сервисы, действия (механизмы обмена данными). Все это нужно для программирования, чаще всего для написания кода используется Python или C++. Далее дело за работой с этими инструментами.

Для конструктивной работы с аппаратной частью нужны базовые навыки электроники — пайка, понимание схемотехники и трассировки печатных плат, если вы планируете собирать кастомные решения. Для новичков полезно начать с готовых платформ, изучить документацию и практиковаться на простых задачах.

Как вы тренируетесь и развиваете свои компетенции?

— В программировании мы постоянно усложняем задачи: оптимизируем алгоритмы, применяем новые подходы и модели, адаптируем решения под конкретные трассы и сценарии задач. Участие в соревнованиях и региональных мероприятиях — важная часть тренировки: на прошедших состязаниях мы адаптировали готовые решения под условия и заняли второе место на региональных этапах «IQ Samara» и «Кубок губернатора».

В каких сферах дроны наиболее востребованы и почему это направление актуально?

— Беспилотники уже сейчас востребованы в агросекторе (мониторинг посевов, обработка полей), на складах (инвентаризация, инспекция), в нефтедобыче и на промышленных площадках (проверка состояния оборудования, контроль натяжения ремней и прочих узлов). Автономные системы уменьшают влияние человеческого фактора, повышают точность и надежность, позволяют работать круглосуточно. Это делает технологию особенно актуальной для автоматизации бизнеса и повышения эффективности производства. Беспилотники — не будущее, а ближайшее настоящее для бизнеса и инфраструктуры.

Есть ли в планах коммерциализация наработок или создание стартапа?

— В перспективе центр и его команды планируют предлагать готовые роботизированные решения различным компаниям. Сейчас мы формируем базу готовых модулей и прототипов — когда технологии станут массово применяться, такие решения можно будет внедрять на предприятиях в виде продуктов и сервисов (продавать лицензии или внедрять под ключ как услугу).

Какова ситуация с трудоустройством и спросом на специалистов в регионе?

— На данный момент в нашем регионе, по моим наблюдениям, активного «охотничьего» интереса со стороны компаний к студентам еще не очень много, хотя в Самаре уже построен ряд производств, связанных с транспортными и робототехническими технологиями. По указу президента регион к 2030 году должен стать центром подобных технологий, и я ожидаю, что ближе к этому сроку спрос на специалистов вырастет заметно.

Что посоветуешь тем, кто хочет начать с нуля и дойти до участия в университетских соревнованиях?

— Начинать стоит с изучения языка программирования и практики на готовых платформах — многие дроны имеют блочное программирование и доступную документацию. Важно пробовать, смотреть обучающие материалы и искать сообщества или кружки в университете. В институте проще подключиться к профильным центрам, где можно получить наставничество и работающие проекты. Также полезно углублять знания по физике, электронике, алгоритмам и структурам данных.

Как увлечение дронами повлияло на твою профессиональную траекторию?

— Переход к робототехнике расширил поле задач и дал больше вариативности в решениях: здесь требуется и аппаратная смекалка, и программирование, и знание алгоритмов. Это придало работе больше интереса по сравнению с продуктовым программированием, где задачи часто повторяются. Сейчас я сосредоточен на развитии в направлении автономных систем и робототехники — и ни о чем не жалею.

А что из себя представляет продуктовое программирование?

— Нужно не просто написать код, а создать решение, которое действительно закрывает реальную «боль» целевой аудитории. Разработчики активно участвуют в исследованиях: проводят интервью, анализируют поведение пользователей, чтобы понять, что действительно важно.

Вместо того, чтобы сразу писать весь функционал по четкому техническому заданию, команда выдвигает гипотезы о том, как решить ту или иную задачу. Создается тестовый продукт, который после получения обратной связи дорабатывается. Это тоже процесс глубокой аналитики, только здесь необходимо еще иметь «жилку» маркетолога.

Какие перспективы нас ожидают?

— В ближайшие 5–10 лет Самара увидит широкое внедрение робототехники и беспилотных систем в бизнес и инфраструктуру. А в долгосрочной перспективе, к 2030 году, регион способен стать одним из центров этих технологий при условии активной кооперации академии, бизнеса и производства.

Автор текста: Аполлинария Булыгина

Материал подготовлен при поддержке гранта Минобрнауки России в рамках Десятилетия науки и технологий.