Глава
Киберфизические системы для программистов
На образовательной программе «Программная инженерия» факультета компьютерных наук НИУ ВШЭ с 2016 года проводится научно-исследовательский семинар для бакалавров первого курса «Создание киберфизических систем». Результатом работы студентов являются работающие прототипы киберфизических систем, создаваемые в процессе групповой проектной работы. В докладе обобщается опыт преподавания концепций взаимосвязи цифрового и физического миров (“Bits and Atoms”) и использования свободных программных средств при разработке и создании прототипов.
В книге
Классическая кибернетика в традиции Норберта Винера является сегодня составной частью математической теории сложных систем и нелинейной динамики. Только в этих рамках может быть объяснено возникновение структур и образцов в природе и технике и построены компьютерные модели. Понятия «самоорганизация» и «эмерджентность» относятся к хорошо определенным понятиям и могут быть перенесены на понимание технических систем. В первой части главы рассматриваются основания теории сложных систем и нелинейной динамики. В качестве применения изучается образование структур и паттернов сложных клеточных систем, являющихся предметом системной биологии. Во второй части этой главы речь идет о применении динамики сложных систем к эволюции мозга и познания. Эти исследования составляют предпосылку для развития социальных роботов, что является предметом рассмотрения в третьей части. Нейронные сетевые структуры ни в коей мере не ограничиваются отдельными организмами или роботами. В четвертой части речь идет о киберфизических системах, посредством которых моделируются сложные социотехнические системы, которые в значительной мере управляют сами себя. Также и здесь математическая теория сложных систем и нелинейная динамика предоставляют нам основания для понимания самоорганизации и эмерджентности. В конце главы обсуждается вопрос об этических и общественных общих условиях для технического конструирования сложных самоорганизирующихся систем.
Предложено при проектировании космических аппаратов для поддержки надежности работы электронного оборудования на орбите использовать киберфизические системы, построенные с применением виртуального моделирования протекающих физических процессов в аппаратуре. При этом создаются базы данных, в которых хранятся образцовые значения физических величин для сравнения с показаниями датчиков. Построен алгоритм функционирования предложенной структуры киберфизической системы. Дано описание экспериментальной проверки космической киберфизической системы.
Представленная книга предназначена для нескольких категорий читателей. Авторы, для которых главное —получить инструкцию по подготовке публикации, могут ограничиться первой частью книги. Здесь дано краткое описание этапов проекта по написанию исследовательской статьи: подготовительных этапов, основных этапов и заключительного этапа. Эти этапы охватывают исследовательский проект от момента его замысла до сдачи текста для опубликования и презентации результатов проекта. Специалисты по методологии научных исследований и те авторы, которые хотели бы понять причины именно такой, а не иной последовательности этапов, понять особенности содержания ключевых этапов подготовки исследовательского проекта, могут сосредоточиться на второй части. В ней собраны развернутые пояснения и рассуждения относительно некоторых, принципиально важных, технологий и методов исследовательской работы в области государственного и муниципального управления. Преподаватели, ведущие научно-исследовательский семинар, найдут в третьей части книги апробированные, зарекомендовавшие себя методики организации НИС, способствующие пробуждению исследовательской инициативы студентов и их лучшему включению в работу НИС.
Соответствует актуальным требованиям Федерального государственного образовательного стандарта высшего образования.
Для студентов высших учебных заведений, обучающихся по социально-экономическим направлениям.
Настоящая статья основана на накопленном автором опыте проведения научно-исследовательских семинаров для студентов, обучающихся на факультете права в Национальном исследовательском университете «Высшая школа экономики» по направлению подготовки 40.03.01 Юриспруденция (уровень бакалавриата), а также анализе нормативных правовых актов, регулирующих условия и порядок проведения научно-исследовательских семинаров в различных учебных учреждениях, в том числе Концепции научно-исследовательского семинара для данного направления, методических рекомендаций по проведению научно-исследовательского семинара, а также публикаций других авторов, посвященных этой тематике. Вне зависимости от темы все НИС имеют для обучающихся четыре главные цели: выработать компетенции и навыки исследовательской деятельности; развить способности публичных выступлений; на основе результатов проведенного анализа сформировать у каждого участника концепцию исследуемой темы, содержащую элементы практической, научной и (или) методологической новизны; сформулированная концепция должна найти свое логическое завершение в исследовательской работе, отличающейся самостоятельностью, внутренним единством, взаимосвязанностью целей и задач, методологии и структуры. Рассмотрены основные этапы организации занятий. В частности, отмечается, что прежде чем формулировать и достигать цели НИС важно установить личный контакт с каждым участником семинара и создать комфортные условия для делового общения. Затем, учитывая интерес обучающегося к определенной теме, формируется комплексная методика анализа источников и обретаются навыки использования полученных результатов по теме исследования, обосновывается ее актуальность, теоретическая ценность и практическая значимость, которые в своей совокупности помогают каждому участнику НИС составить первоначальный план исследовательской работы, а также разработать инструментальный механизм его реализации. В процессе обсуждения полученных результатов обучающиеся приобретают навыки вести публичные дискуссии и защищать собственные выводы, аргументировать разработанные предложения и рекомендации, которые в итоге образуют содержание исследовательской работы.
Методические указания определяют цели и задачи проведения научно-исследовательского семинара, порядок организации, руководство и формы его проведения, описывает формы отчетности по семинару.
Этот материал В.В. Радаева посвящен тому, как организовать исследовательский семинар. Это только что написанный текст, который войдет в подготавливаемое нами новое издание книги: Радаев В.В. Как организовать и представить исследовательский проект: 75 простых правил. М.: ГУ ВШЭ; ИНФРА-М, 2001. Книга будет выпущена в электронном формате (на CD-ROM) с большим количеством дополнительных материалов и обилием удобных функций.