Передовые научные проекты факультета информационных технологий МГППУ

Факультет информационных технологий Московского государственного психолого-педагогического университета (МГППУ) образован в 2001 году. Несмотря на относительно небольшой срок существования факультета, результаты его научных проектов были представлены на Международном авиационном салоне в 2013 и 2015 годах, использовались при реализации проектов «Роботизированная платформа для тестирования операторов технических систем» и «Система поддержки принятия решений при тестировании интеллекта», дважды отмечены премией Президента Российской Федерации на Всероссийской выставке научно-технического творчества молодёжи, побеждали на различных конкурсах научно-технических работ и проектов России.

Специалисты, которых готовит факультет информационных технологий МГППУ,  занимаются созданием, сопровождением и использованием прикладных программных и информационных систем, обработкой и анализом экспериментальных данных, умеют грамотно применять методы математического моделирования для решения прикладных задач.

Проектно-ориентированный характер обучения студентов, их активное привлечение к научной работе и участие в решении актуальных практических задач позволяет добиваться таких высоких результатов в научных проектах,  которые публикуются в рецензируемых журналах, входящих в Перечень ВАК РФ и регулярно занимать призовые места на российских олимпиадах по программированию, отечественных и зарубежных научных конференциях и других мероприятиях, включая Всероссийскую олимпиаду по программированию в среде LabView, Международную школу-семинар «Новые информационные технологии». Часть программных продуктов, разработанных студентами и аспирантами факультета, внедряется и реально используется в городских и федеральных учреждениях и организациях различного профиля. 

Факультет самостоятельно издает журнал «Моделирование и анализ данных» и готовит тематические выпуски рецензируемого журнала «Нейрокомпьютеры: разработка и применение», входящего в Перечень ВАК РФ. При активном участии факультета на базе МГППУ организован и успешно работает Московский городской научно-исследовательский семинар по математической психологии.

Одни из самых значительных научных проектов факультета информационных технологий Московского государственного психолого-педагогического университета (МГППУ), созданных с привлечением студентов:

1. Диагностика навыков пилотирования и психофизиологического состояния лётного состава по результатам работы на авиационных тренажёрах

Зародившая в стенах факультета система взглядов на вопросы психологических измерений успешно применяется при решении задач диагностики лётного состава. Сотрудники факультета, студенты, аспиранты и магистранты принимают активное участие в совершенствовании методов исследования и оценки действий пилотов при управлении летательными аппаратами. Методики опираются на данные объективного контроля, включая информацию о глазодвигательной активности, полученную с использованием айтрекеров, и сведения о сформированности навыков пилотирования, полученные по результатам работы на авиационных тренажёрах. Результаты этих исследований дважды (в 2013 и 2015 году) представлялись на Международном авиационно-космическом салоне МАКС и публиковались в ведущих научных журналах в России и за рубежом. Исследования начались в 2013 году, когда наши специалисты вместе с сотрудниками «Русского авиационного общества» провели уникальные эксперименты по оценке навыков пилотирования на самолёте Ф-15 «Сапсан». В 2014 и 2015 году работы в этом  направлении были продолжены в центре научно-технических услуг «Динамика» в г. Жуковском, который является ведущим российским разработчиком авиационных тренажёров, а также на базе авиационного учебного центра в г. Пушкино, который занимается оценкой квалификации экипажей вертолётов. Исследования успешно продолжаются: с ноября 2016 года в рамках договора с корпорацией Boeing специалисты факультета информационных технологий проводят в Авиационном учебном центре Boeing в Сколково эксперименты и сопутствующий анализ данных, связанные с разработкой методов диагностики эффективности обучения лётного состава по результатам работы на авиационных тренажёрах. В рамках данной тематики получены два патента.

Авторы: Куравский Л.С., д. тех. н., профессор, декан факультета информационных технологий, Юрьев Г.А., к.ф.-м.н., профессор кафедры прикладной информатики и мультимедийных технологий, Грешников И.И., научный сотрудник).

2. Технологии адаптивного тестирования с использованием вероятностных моделей.

Одними из наиболее значимых научных результатов, полученных на факультете информационных технологий, являются принципиально новые технологии психологического и педагогического тестирования. Их концепции, активная разработка которых ведётся сотрудниками и студентами с 2010 года, опираются на гибкие и математически обоснованные адаптивные средства оценки результатов тестирования, которые позволяют учитывать время, затраченное на решения задач, а также выявлять ответы, данные наугад или с использованием подсказок, в автоматическом режиме. Разработанный в рамках этой тематики математический аппарат многократно применялся на практике, подтвердив свою эффективность. В частности, он использовался при реализации проектов «Роботизированная платформа для тестирования операторов технических систем» и «Система поддержки принятия решений при тестировании интеллекта».  В 2012 году в рамках данной тематики получены два патента. Полученные результаты стали основой диссертации на соискание учёной степени кандидата физико-математических наук, успешно защищённой в 2013 году, и диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук, успешно защищённой в 2015 году. Авторы диссертаций – выпускники факультета информационных технологий, ставшие позднее его ведущими преподавателями и научными сотрудниками.

Авторы: Куравский Л.С., д. тех. н., профессор, декан факультета информационных технологий, Поминов Д.А., научный сотрудник.

3. Роботизированная платформа для тестирования операторов технических систем.

В качестве одного из приложений моделей и методов тестирования, разработанных факультетом, можно отметить два теста операторских способностей нового типа. Их основное преимущество заключается в том, что процесс решения тестовых задач неотделим от управления технической системой. Управление происходит в реальном масштабе пространства-времени, а взаимодействие испытуемого с системой тестирования полностью опосредуется деятельностью по управлению роботом в лабиринте. Тесты, направленные на оценку способностей к длительной концентрации и быстрому переключению внимания в процессе управления, представлялись на Всероссийской выставке научно-технического творчества молодёжи, где были дважды отмечены премией Президента Российской Федерации. В 2012 году в рамках данной тематики получен патент. Автор работы в 2013 году успешно защитил диссертацию на соискание учёной степени кандидата физико-математических наук.

Автор: Юрьев Г.А., к.ф.-м.н., профессор кафедры прикладной информатики и мультимедийных технологий.

4. Система поддержки принятия решений для психологического тестирования.

В ходе развития средств оценки знаний, умений и способностей, реализована  система поддержки принятия решений для психологического тестирования. Эта система решает  задачу оптимизации порядка предъявления не только тестовых задач, но и тестов в целом. Важность проблемы обусловлена тем, что длительное тестирование утомляет, а утомление является важным фактором, влияющим на получаемый результат. Использование предложенной технологии позволяет завершить процесс выполнения серии тестовых заданий при условии, что достигнуто определённое значение вероятностной оценки уровня способностей, что повышает валидность применения методик, состоящих из нескольких тестов. Автор работы в 2018 году успешно защитил диссертацию на соискание учёной степени кандидата физико-математических наук.

Автор: Думин П.Н., к.ф.-м.н., доцент кафедры прикладной информатики и мультимедийных технологий.

5. «Тактильная рука»: оперативная передача информации слепоглухим.

В рамках договора с АО «Группа Систематика», разработано, запатентовано и передано в производство тифлотехническое устройство для тактильной передачи символьных данных незрячим пользователям. Это устройство работает от автономного источника питания и управляется через стандартный интерфейс Bluetooth. Получая команду на воспроизведение символа, устройство производит его перекодирование в комбинацию тактильных воздействий, которые реализуются вибрационными элементами, закреплёнными в специальном чехле на предплечье пользователя. Гаджет может использоваться как вспомогательное устройство, обеспечивающее информирование незрячего пользователя через тактильный канал, что удобно в условиях, когда слуховой канал восприятия необходим для выполнения других повседневных задач. Технология может оказаться незаменимой для взаимодействия со слепоглухими людьми. АО «Группа Систематика» выпустило первую промышленную партию устройства.

Автор: Юрьев Г.А., к.ф.-м.н., профессор кафедры прикладной информатики и мультимедийных технологий.

6. Совершенствование человеко-машинного интерфейса кабин экипажа летательных аппаратов.

В 2017-2021 гг. совместно со специалистами Государственного научно-исследовательского института авиационных систем (ГосНИИАС), ведущего российского предприятия по созданию авиационного бортового оборудования, ведутся работы по совершенствованию человеко-машинного интерфейса кабин экипажа летательных аппаратов с целью снижения вероятности  ошибок пилотирования.

Авторы: Куравский Л.С., д. тех. н., профессор, декан факультета информационных технологий, Юрьев Г.А., к.ф.-м.н., профессор кафедры прикладной информатики и мультимедийных технологий, Грешников И.И., научный сотрудник).

7. Марковские процессы в математической теории игр.

В рамках исследования решается задача управления поведением прикладных многоагентных систем. Разработанная вероятностная модель поведения этих систем опирается на описание движения агентов марковскими случайными процессами с дискретными состояниями и непрерывным временем. Агенты перемещаются по плоскому игровому полю, на котором находится цель, и, согласно определенным правилам, пытаются её поразить. Поведение агентов является непредсказуемым с точки зрения цели. Система допускает как согласованное, так и автономное поведение агентов, в зависимости от того, получают или нет они информацию о наличии и положении других работоспособных агентов. Поведение агента определяется алгоритмом, который предусматривает идентификацию параметров вероятностной модели с использованием целевых функций, выражающих групповую и индивидуальные вероятности поражения цели. Данная модель успешно применяется при решении различных прикладных задач. Работа стала победителем финального этапа Всероссийского межотраслевого молодёжного конкурса научно-технических работ и проектов «Молодёжь и будущее авиации и космонавтики» в 2018 году в номинации "Математические методы в аэрокосмической науке и технике" и заняла II место на Всероссийском конкурсе Министерства обороны РФ 2018 года по поиску в интересах Вооруженных Сил Российской Федерации научно-исследовательских работ граждан РФ. Теоретические и практические результаты работы были представлены на Всероссийских научных конференциях «Нейрокомпьютеры и их применение» в 2016-2019 годах (отмечены дипломами за лучший научный доклад), Всероссийской выставке научно-технического творчества молодежи «НТТМ-2015» (отмечены дипломом «НТТМ-2015»), а также на научных семинарах в Военной академии РВСН имени Петра Великого и Главном научно-исследовательском испытательном центре робототехники Министерства обороны РФ. Автор работы в 2020 году защитил диссертацию на соискание учёной степени кандидата физико-математических наук.  

Авторы: Попков С.И., к.ф.-м.н, доцент кафедры прикладной информатики и мультимедийных технологий.

8. Адаптивный тренажёр для самостоятельной подготовки учащихся.

Разработанный в рамках договора МГППУ с Московским центром  качества образования, адаптивный тренажер позволяет учащимся повысить уровень подготовки по курсу математики за счет использования специально разработанной вероятностной модели, настраиваемой по целевой группе учащихся и определяющей оптимальную индивидуальную траекторию тренировки. Содержание и трудность заданий подбираются индивидуально в соответствии с возможностями учащихся. Процесс предъявления заданий совмещён с диагностикой, концепция и математический аппарат которой представляют собой значимые достижения в области компьютерного тестирования. Процедура предъявления заданий представляется марковским процессом с дискретными состояниями и непрерывным временем. Состояния определяются содержанием разделов учебной дисциплины. Интенсивности переходов между состояниями идентифицируются по результатам наблюдений. Уровень подготовки определяется с помощью байесовских оценок. Он зависит от состояния, в котором находится учащийся в контрольный момент времени. Веб-реализация адаптивного тренажёра имеет существенные преимущества перед аналогами.

Авторы: Куравский Л.С., д. тех. н., профессор, декан факультета информационных технологий, Поминов Д.А., научный сотрудник.

9. Инструментальный комплекс для составления психологического портрета человека на основе признаков почерка.

В рамках этой работы, на основе данных эмпирического исследования структуры взаимосвязей совокупности признаков рукописного почерка человека и его психологических характеристик, разработан программный комплекс, позволяющий получить описание психологического портрета человека (в терминах известного опросника Big5 и матричного теста невербального интеллекта) по набору признаков, выделенных из выполненной им рукописи. Уникальность данной разработки во многом определяется тем, что, помимо реально функционирующего программного инструмента, который может использоваться в криминалистическом почерковедении, отделах кадров и многих других структурах, предложена технология проведения исследований связи психологических характеристик и признаков почерка, а также обучаемая структура на её основе. Используя созданный программный инструмент, любой желающий может проверить свои собственные гипотезы относительно произвольных, не рассмотренных в исследовании психологических характеристик и признаков почерка. Работа отмечена медалью Экспертно-криминалистического центра Министерства внутренних дел Российской Федерации, а её автор в 2013 году успешно защитила диссертацию на соискание учёной степени кандидата технических наук.

Автор: Юрьева Н.Е., к.тех.н, научный сотрудник.

10. Разработка интеллектуальных алгоритмов выявления угроз в сетевой среде на основе анализа отклонений в поведении пользователей. Разработка методов прогнозирования происшествий и управления рисками на основе ретроспективных данных.

В 2017-2019 годах большая группа студентов и преподавателей факультета ИТ вместе с сотрудниками российской компании «Павлин Техно», специализирующейся в области систем искусственного интеллекта и нейросетевых технологий, успешно выполнила два государственных задания Министерства образования и науки РФ, связанных с разработкой интеллектуальных алгоритмов выявления угроз в сетевой среде на основе анализа отклонений в поведении пользователей и методов прогнозирования происшествий и управления рисками на основе ретроспективных данных.

Авторы: Юрьев Г.А., к.ф.-м.н., профессор кафедры прикладной информатики и мультимедийных технологий,  Думин П.Н., к.ф.-м.н., доцент кафедры прикладной информатики и мультимедийных технологий, Исаков С.С., научный сотрудник.

11. Разработка средств аудиовоспроизведения текстов для людей с нарушениями зрения на базе обучаемых структур.

Одна из успешных работ в области создания программных средств для пользователей с нарушениями зрения была выполнена на факультете в 2008-2010 годах. Созданное приложение позволяет осуществлять сканирование и мгновенное озвучивание плоскопечатных текстов при помощи веб-камеры ПК. Мы гордимся тем, что на нашем факультете выполнена конкурентоспособная работа, предвосхитившая огромный технический прорыв  в области технологий для людей с нарушениями зрения, совершенный за последнее десятилетие. Работа представлялась на выставках, международных и всероссийских конференциях, где многократно отмечалась призами и дипломами, её результаты опубликованы в отечественных и зарубежных изданиях.

Автор:  Юрьев Г.А., к.ф.-м.н., профессор кафедры прикладной информатики и мультимедийных технологий.

12. Ультразвуковое устройство для ориентации людей с нарушениями зрения.

Инициативной группой студентов разработано тифлотехническое устройство,  предназначенное для решения задачи ориентирования в пространстве. Электронное устройство питается от внешнего источника энергии и снабжено направленным ультразвуковым датчиком, который позволяет оценивать расстояние до расположенных перед пользователем препятствий. Традиционно эта задача решается при помощи тактильной трости, очевидными недостатками которой является малый радиус действия и необходимость постоянного удержания в руке. Разные версии этого устройства представлялись на Всероссийской выставке научно-технического творчества молодежи в 2014-15 году, где работа была отмечена премией Президента Российской Федерации. В 2016 году проект занял 1 место на  Всероссийском конкурсе на лучший проект научного творчества среди инклюзивных команд образовательных организаций, состоявшемся в МГТУ им. Н.Э. Баумана

Автор:  Колотовкин И.С., преподаватель кафедры прикладной информатики и мультимедийных технологий.

13. Мобильное приложение для распознавания банкнот.

Одним из выпускников нашего факультета, работающим в настоящее время в компании «Яндекс», создано приложение, предназначенное для распознавания номиналов денежных банкнот. Это мобильное приложение использует камеру смартфона как универсальный сканер, значительно облегчая повседневную жизнь незрячих пользователей. Востребованность результатов этой работы обусловлена широким обращением наличных денег и низким качеством банкнот, давно находящихся в обороте, что значительно затрудняет процесс совершения покупок лицами с нарушениями зрения.

Автор: Голов Р. Г., выпускник факультета Информационных технологий.