Обзор образовательной программы "Киберфизические системы" ("Интеллектуальные беспилотные системы" с 2024 года)
Timur.Idiatullov — пн, 16/12/2024 - 23:03
Современный мир невозможно представить без «умных устройств» — комплексных систем, включающих вычислительный модуль, систему связи, сенсоры и исполнительные механизмы. Такие устройства везде — он мобильных телефонов и «умных розеток», до самолетов и круизных лайнеров. И степень проникновения смарт-устройств в нашу повседневную жизнь будет только расти. Сервисные и промышленные роботы будут заняты во всё большем количестве задач, беспилотный транспорт в самое ближайшее время выйдет на дороги общего пользования, уже сейчас испытываются и внедряются технологии беспилотной доставки товаров.
Именно процессам разработки и внедрения инновационных систем, таких как сервисные и мобильные роботы, систем технического зрения, беспилотного транспорта, технологиям интернета вещей и посвящена образовательная программа «Киберфизические системы».
ОБЗОР ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ ПРОГРАММЫ
Образовательная программа «Киберфизические системы» является одной из специализаций (профилем) направления подготовки 09.03.01 «Информатика и вычислительная техника».
(С некоторыми вариациями учебного плана данная образовательная программа может быть реализована в рамках направления подготовки 27.03.04 «Управление в технических системах»)
Содержание образовательной программы включает следующие основные компоненты:
- Гуманитарная часть курса, в том числе иностранный язык;
- Проектная деятельность;
- Математическая подготовка;
- Электротехника, электроника и микропроцессорная техника;
- Общеинженерная подготовка в области робототехники;
- Информационные технологии;
- Программирование;
- Специальные курсы по технологиям робототехники.
Большая часть дисциплин в той или иной степени содержательно привязывается к различным аспектам построения автоматизированных систем управления, в первую очередь, робототехнических систем. Также задания лабораторных практикумов включают задачи, решаемые разработчиками роботов и беспилотных систем.
Образовательная программа «Киберфизические системы» фокусируется на вопросах мобильной робототехники и беспилотного транспорта. Однако затрагиваются также промышленная (манипуляционная) робототехника и беспилотные летающие аппараты.
Целый ряд дисциплин образовательной программы связаны со специфическими вопросами обработки и аналитики данных, таких технологии визуализации, получение данных с оборудования и сенсоров, техническим зрением, искусственными нейронными сетями. Важно отметить, что содержание данных дисциплин дается не в общетеоретическом ключе, а основано на выполнении прикладных задач. Например, в качестве одной из лабораторных работ студенты пишут код для обрабатки данных многолучевого лидара Velodyne HDL-32.
В качестве практической подержки куров образовательной программы в рамках «Проектной деятельности» студентам предложено участвовать в проектах по разработке роботов для соревнований и оборудования для соревнований, созданию и использованию симуляторов, работе с беспилотным автомобилем, системами «Интернета вещей». Студенты регулярно направляются для участия в соревнованиях и технологических конкурсах по робототехнике и беспилотному транспорту.
Возникновение образовательной программы «Киберфизические системы» связано с пониманием того, что классические образовательные программы по робототехнике и системам автомобильного транспорта не отвечают в значительной степени реалиям современной ситуации в значительной степени потому, что практически не уделяют внимания информационной составляющей данной отрасли.
При создании классических направлений подготовки, связанных с робототехникой и автоматизированным транспортом весьма незначительное время уделяется вопросам программной обработки данных, поскольку на момент их создания эти направления считались в значительной степени «инженерными», посвященному изготовлению конструкций и разработке концепций автоматизации в самом общем виде. Изучение программного обеспечения сводилось более к использованию систем математического моделирования и систем автоматизированного проектирования узлов и агрегатов.
Очевидно, что при таком подходе за пределами внимания образовательных программ остается проблематика разработки программного обеспечения современных роботизированных систем, которые являются достаточно специфическими и отличными от целей подготовки программистов на ИТ-направлениях высших учебных заведений. Технологии технического зрения, планирования движения, принятия решений, обеспечения безопасности отличаются от применяемых в других отраслях ИТ-разработки.
Помимо прочего, указанный подход к образовательным программам оставляет за бортом значительное число студентов, которые хотели бы обучаться разработке программного обеспечения, но при этом интересуются вопросами создания робототехнических систем.
В рамках образовательной программы «Киберфизические системы» основное внимание уделяется подготовке к разработке специализированного программного обеспечения, применяемого в робототехнике и беспилотном транспорте.
Рассмотрим содержание образовательной программы подробнее:
Начиная с первого курса студентам дается блок дисциплин по «основам технологий», начиная с базовых вопросов автоматики, мобильной, сервисной и промышленной робототехники. В данном блоке рассматривают базовые проблема разработки подобных систем, а студенты осваивают приемы программирования подобных систем.
Большой цикл дисциплин с первого по седьмой семестры посвящен вопросам разработки программного обеспечения, начиная с базовых основ алгоритмизации и написания кода на языках Си и Ассемблер и заканчивая программированием систем трехмерной графики, технического зрения и нейронных сетей.
В лабораторном практикуме ряда дисциплин активно задействованы симуляторы мобильных и беспилотных систем для того, чтобы сделать задания как можно более предметным и практикоориентированным. Например, в лабораторном практикуме «Задачи планирования движения и навигации в робототехнике» студенты должны обеспечить планирование маршрута и одновременное его прохождение роботом (в симуляторе).
Карта дисциплин позволяет проследить структуру учебного плана образовательной программы. В ней цветом выделены циклы дисциплин со смежным содержанием. Также можно увидеть реализацию модели «перевернутого» учебного плана с переносом гуманитарных дисциплин на старшие курсы, что позволяет начать преподавание специального содержания с первых семестров обучения. Карта дисциплин приведена далее.
Учебный план образовательной программы «Киберфизические системы» позволяет добиться того, что к последнему семестру обучения студенты подходят со значительным объемом сформированных умений и навыков разработки программного обеспечения в области робототехники и беспилотного транспорта, что позволяет направить их на длительную практику во внешние организации для подготовки выпускной квалификационной работы.
ВОПРОСЫ О ПРОГРАММЕ
Подойдет ли мне профессия?
Самый главный критерий выбора — это наличие желания создавать что-то новое, создавать реально работающие системы, разрабатывать и внедрять системы автоматизации, работать в новых отраслях, таких как системы беспилотного транспорта.
Смогу ли я найти работу после обучения?
Уже сейчас потребность в специалистах, способных решать задачи разработки и внедрения робототехнических систем, работать в сфере беспилотного транспорта, растет значительными темпами. Важно понимать, что практически любой инновационный проект или стартап требует для своей реализации специалистов, способных заниматься созданием программно-аппаратных комплексов управления, в том числе робототехнических. Значительное число профессий из «Атласа новых профессий» в той или иной степени требуют навыков, развиваемых в рамках данной программы обучения.
Каким требованиям я должен соответствовать?
Нужно иметь среднее общее образование или среднее профессиональное или высшее образование, а также иметь свободный доступ к вычислительной технике, поскольку объем внеаудиторной работы довольно велик.
НАВЫКИ, КОТОРЫЕ ВЫ ПОЛУЧИТЕ
- Прикладное программирование
- Моделирование технических систем
- Проектирование систем управления
- Разработка и эксплуатация мобильных и сервисных роботов
- Использование и внедрение манипуляционных промышленных роботов
- Применение технологий интернета вещей
- Разработка беспилотных транспортных средств
- Проектирование систем технического зрения
- Компьютерное проектирование узлов
- Разработка электронных систем управления
- Управление разработкой и работа в проектных командах
- Работа с технической документацией
КАРТА ДИСЦИПЛИН ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ ПРОГРАММЫ
(проект 2023 года набора)
- Войдите на сайт для отправки комментариев