Программа подготовки научно-педагогических кадров в аспирантуре по направлению 09.06.01 Информатика и вычислительная техника «Математическое и программное обеспечение вычислительных машин, комплексов и компьютерных сетей»

Направленность (научная специальность):

05.13.11 «Математическое и программное обеспечение вычислительных машин, комплексов и компьютерных сетей»

Присваиваемая квалификация:

«Исследователь. Преподаватель-исследователь»

I. Общие положения

1.1. ОПОП сформирована в соответствии с Федеральным государственным образовательным стандартом (ФГОС ВО) по направлению подготовки научно-педагогических кадров в аспирантуре (Приказ Минобрнауки России от 30.07.2014 № 875), Порядком организации и осуществления образовательной деятельности по программам подготовки научно-педагогических кадров в аспирантуре (Приказ № 1259 от 19.11.2013) и другими нормативно-правовыми документами в области образования Российской Федерации и локальными нормативными актами ИДСТУ СО РАН.

1.2. Объем ОПОП составляет 240 зачетных единиц.

Сроки обучения:

по очной форме — 4 года,
по заочной форме — до 5 лет.

II. Характеристики профессиональной деятельности выпускников

2.1. Область профессиональной деятельности в соответствии с ФГОС ВО:

сферы науки, техники, технологии и педагогики, охватывающие совокупность задач направления «Информатика и вычислительная техника», включая развитие теории, создание, внедрение и эксплуатация перспективных компьютерных систем, сетей и комплексов, математического и программного обеспечения.

2.2. Объекты профессиональной деятельности в соответствии с ФГОС ВО:

избранная область научного знания, а также научные задачи междисциплинарного характера, содержащие:

вычислительные машины, комплексы, системы и сети;

программное обеспечение средств вычислительной техники и автоматизированных систем (программы, программные комплексы и системы);

математическое, информационное, техническое, лингвистическое, программное, эргономическое, организационное и правовое обеспечение автоматизированных информационных, вычислительных, проектирующих и управляющих систем;

высокопроизводительные вычисления и суперкомпьютерная техника;

технологии разработки технических средств вычислительной техники и программных продуктов.

2.3. Виды профессиональной деятельности выпускников в соответствии с ФГОС ВО:

научно-исследовательская деятельность в области функционирования вычислительных машин, комплексов, компьютерных сетей, создания элементов и устройств вычислительной техники на новых физических и технических принципах, методов обработки и накопления информации, алгоритмов, программ, языков программирования и человеко-машинных интерфейсов, разработки новых математических методов и средств поддержки интеллектуальной обработки данных, разработки информационных и автоматизированных систем проектирования и управления в приложении к различным предметным областям;

преподавательская деятельность по образовательным программам высшего образования.

2.4. Обобщенные трудовые функции и (или) трудовые функции выпускников в соответствии с профессиональными стандартами:

Профессиональный стандарт научного работника (научно-исследовательская деятельность)

Трудовая функция: вести сложные научные исследования в рамках реализуемых проектов.

Профессиональный стандарт преподавателя (педагогическая деятельность в профессиональном образовании, дополнительном профессиональном образовании, дополнительном образовании)

Трудовая функция: разработка научно-методического обеспечения реализации курируемых учебных предметов, курсов, дисциплин (модулей).

III. Результаты освоения образовательной программы

В результате освоения образовательной программы выпускник должен обладать:

– универсальными компетенциями:

(УК-1)	способностью к критическому анализу и оценке современных научных достижений, генерированию новых идей при решении исследовательских и практических задач, в том числе в междисциплинарных областях;
(УК-2)	способностью проектировать и осуществлять комплексные исследования, в том числе междисциплинарные, на основе целостного системного научного мировоззрения с использованием знаний в области истории и философии науки;
(УК-3)	готовностью участвовать в работе российских и международных исследовательских коллективов по решению научных и научно-образовательных задач;
(УК-4)	готовностью использовать современные методы и технологии научной коммуникации на государственном и иностранном языке;
(УК-5)	способностью следовать этическим нормам в профессиональной деятельности;
(УК-6)	способностью планировать и решать задачи собственного профессионального и личностного развития;

– общепрофессиональными компетенциями:

(ОПК-1)	владением методологией теоретических и экспериментальных исследований в области профессиональной деятельности;
(ОПК-2)	владением культурой научного исследования, в том числе с использованием современных информационно-коммуникационных технологий;
(ОПК-3)	способностью к разработке новых методов исследования и их применению в самостоятельной научно-исследовательской деятельности в области профессиональной деятельности;
(ОПК-4)	готовностью организовать работу исследовательского коллектива в области профессиональной деятельности;
(ОПК-5)	способностью объективно оценивать результаты исследований и разработок, выполненных другими специалистами и в других научных учреждениях;
(ОПК-6)	способностью представлять полученные результаты научно-исследовательской деятельности на высоком уровне и с учетом соблюдения авторских прав;
(ОПК-7)	владением методами проведения патентных исследований, лицензирования и защиты авторских прав при создании инновационных продуктов в области профессиональной деятельности;
(ОПК-8)	готовностью к преподавательской деятельности по основным образовательным программам высшего образования;

– профессиональными компетенциями:

(ПК-1)	способностью корректно ставить математические задачи в выбранной области исследования;
(ПК-2)	способностью математически грамотно формулировать результаты исследований;
(ПК-3)	способностью на высоком научно-методическом уровне осуществлять преподавание дисциплин, смежных с тематикой диссертации;
(ПК-4)	способностью работать с текстами профессиональной направленности и делать сообщения о результатах своей учебной и научной работы на русском и иностранном языках;
(ПК-5)	способностью разрабатывать и готовить к изданию научные труды, статьи.

IV. Аннотации рабочих программ дисциплин и практик

Индекс	Название дисциплины	Аннотация
Б1.Б.1	История и философия науки	Цель дисциплины – подготовка аспирантов к сдаче кандидатского экзамена по истории и философии науки. Рабочая программа предусматривает изучение следующих разделов: предмет философии науки; возникновение науки и основные стадии ее исторической эволюции; закономерности развития науки; динамика возникновения нового знания; научная теория, ее структура и функции; принципы построения и обоснования научных теорий; методы научного познания, диалектика, синергетика, системный подход; особенности современного этапа развития науки; перспективы научно-технического прогресса; методическое обеспечение точных наук, их специфика и роль в развитии общества.
Б1.Б.2	Иностранный язык	Цель дисциплины – подготовка аспирантов к сдаче кандидатского экзамена по иностранному языку. Дисциплина предусматривает овладение языковой нормой в рамках курса, избирательностью и вариативностью в выборе языковых средств, восприятием иностранной речи на слух, навыками делового общения в рамках выбранного направления подготовки.
Б1.В.ОД.1	Компьютерные технологии в науке и образовании	Дисциплина посвящена углубленному изучению принципов компьютерной обработки информации с использованием математического моделирования систем. Рассматриваются основные типы информационных технологий, подходы к их созданию и исследованию; изучаются модели сетевых телекоммуникационных систем, методы их исследования и оптимизации, принципы создания информационных систем и систем искусственного интеллекта. Тематически дисциплина состоит из 11 разделов и включает в себя практические занятия и семинары, в ходе которых вырабатываются навыки применения теоретического аппарата на практике, формируются и закрепляются общекультурные и профессиональные компетенции.
Б1.В.ОД.2	Математическое и программное обеспечение вычислительных машин, комплексов и компьютерных сетей	Дисциплина посвящена изучению основных принципов и методов математического и программного обеспечения вычислительных машин, комплексов и компьютерных сетей, в том числе рассматриваются вопросы применения системного подхода к решению алгоритмических задач, используя фундаментальные идеи и методы математики; раскрываются основные понятия и методы математической логики и теории алгоритмов с ориентацией на их использование в программировании; принципы построения, функционирования и эксплуатации основных аппаратных и программных компонентов сетей ЭВМ и телекоммуникационного оборудования различного класса и назначения; организации баз данных и знаний. Тематически дисциплина состоит из 5 разделов и включает 4 творческих задания, направленных на практическое закрепление компетенций.
Б1.В.ОД.3	Параллельные вычислительные системы	Дисциплина посвящена изучению ключевых понятий из области параллельных вычислений, и нацелена на формирование представления о современных параллельных вычислительных архитектурах, моделях, методах и технологиях их программирования. Особое внимание уделяется вопросам, связанным с организацией параллельной обработки данных, архитектурой вычислительных кластеров и их программным обеспечением, моделированием параллельных программ, также в рамках дисциплины рассматриваются основы современных средств разработки программ для параллельных вычислительных систем.
Б1.В.ОД.4	Математические основы информатики	Дисциплина посвящена изучению взаимосвязей математики и информатики, показывает, как развитие одной из этих научных областей стимулировало развитие другой. Дается углубленное представление о математическом аппарате, используемом в информатике, показывается, как теоретические результаты, полученные в математике, послужили источником новых идей и результатов в теории алгоритмов, программировании и в других разделах информатики.
Б1.В.ОД.5	Основы преподавания в вузе	Целью изучения дисциплины является теоретическое освоение обучающимися основ педагогической науки высшей школы и приобретение ими практических навыков преподавания. Освоение дисциплины даст аспирантам представление о роли педагогики в вузе, об основных технологиях целостного учебно-воспитательного процесса, подготовит аспирантов к решению коммуникативных проблем, возникающих в процессе обучения, а также к процессу организации и управления самообразованием и научно-исследовательской деятельностью студентов.
Б1.В.ДВ.1 1	Распределенные вычисления	Дисциплина посвящена изучению основных понятий и концепций из области распределенных вычислений. Особое внимание уделяется механизму логических часов, способам планирования вычислений и достижения отказоустойчивости распределенных вычислений, которые позволяют значительно упростить разработку алгоритмов для распределенных систем. Рассматриваются существующие стандарты организации распределенных вычислений. Учебный материал сопровождается многочисленными примерами, демонстрирующими применение изучаемых методов и алгоритмов для решения реальных задач.
Б1.В.ДВ.1 2	Теория сложности алгоритмов	Дисциплина посвящена изучению аспирантами основ структурной теории сложности, сложностных классов и взаимоотношений между ними, механизмов взаимного сведения комбинаторных проблем и языков, а также некоторых приложений теории сложности (несимметричная криптография).
Б1.В.ДВ.2 1	Коммуникационная библиотека MPI	Дисциплина посвящена основам разработки параллельных программ с использованием интерфейса обмена сообщениями (MPI – Message Passing Interface). Особое внимание уделяется архитектуре MPI, привязке к языкам программирования C/C++ и Fortran, структуре MPI-программы, настройке среды, компиляции и выполнению MPI-программ, видам и особенностям двухточечных обменов, коллективным обменам, параллельному вводу/выводу, отладке и оптимизации параллельных MPI программ.
Б1.В.ДВ.2 2	Многопоточные вычисления на основе технологии CUDA	Дисциплина посвящена изучению базового набора знаний о математических моделях, методах и технологиях параллельного программирования массивно-параллельных вычислительных систем на базе графических процессоров (GPU). В рамках дисциплины подробно рассматриваются следующие темы: модель программирования в CUDA, иерархия памяти, библиотечные функции CUDA для поддержки выполнения программ, реализация основных алгоритмов на массивах с использованием CUDA, профилировка и анализ занятости мультипроцессоров.
Б2.1	Педагогическая практика	Целью педагогической практики является практическое освоение аспирантами основ педагогической и учебно-методической работы в вузе, приобретение практических навыков преподавания. Практика проводится на базе ИДСТУ СО РАН и направлена на освоение основ преподавательской и воспитательной работы со студентами высших учебных заведений; получение представления об основных технологиях целостного учебно-воспитательного процесса, обучение педагогическим навыкам проведения отдельных видов учебных занятий; подготовку учебно-методических материалов по дисциплинам, которые преподаются студентам вузов и аспирантам на базе ИДСТУ СО РАН; подготовку аспирантов к решению коммуникативных проблем, возникающих в процессе обучения, а также к процессу организации и управления самообразованием и научно-исследовательской деятельностью студентов вузов.
Б2.2	Производственная практика	Целью производственной практики является практическое освоение полученных профессиональных знаний, а также приобретение навыков и умений, необходимых научному работнику в повседневной деятельности, в частности, получение навыков подготовки печатных трудов и публичных выступлений, планирования научных работ и написания отчетов по результатам научной деятельности, организации научных мероприятий и др. Все это позволит сформировать у обучающихся общекультурные и профессиональные компетенции, обеспечивающие эффективное решение научных, профессиональных и личностных проблем, возникающих в процессе научно-исследовательской деятельности.

V. Структура образовательной программы

Наименование элемента программы		Объем (в з.е.)
Блок 1	Дисциплины (модули) всего	30
	Базовая часть	9
	Дисциплины (модули), в том числе направленные на подготовку к сдаче кандидатских экзаменов
	Вариативная часть	21
	Дисциплина/дисциплины (модуль/модули), в том числе направленные на подготовку к сдаче кандидатского экзамена
	Дисциплина/дисциплины (модуль/модули), направленные на подготовку к преподавательской деятельности
Блок 2	«Практики»	201
	Вариативная часть
Блок 3	«Научные исследования»
	Вариативная часть
Блок 4	«Государственная итоговая аттестация»	9
	Базовая часть
Объем программы аспирантуры		240