Учебная и научная деятельность кафедры прикладной математики
Преподаватели кафедры ведут занятия со студентами всех факультетов и форм обучения (специалитет, бакалавриат, магистратура). Со дня основания кафедры число преподаваемых в различные годы дисциплин превысило 60.
В последние годы преподавателями кафедры прикладной математики читаются следующие основные учебные дисциплины:
- Информатика.
- Программирование.
- Численные методы.
- Математическое программирование.
- Теория вероятностей.
- Математическая статистика.
- Эконометрика.
- Математическое моделирование.
- Математические пакеты.
- Методы принятия управленческих решений.
- Многомерный статистический анализ.
- Методы прикладной статистики в социологии.
- Информационные технологии.
- Специальные разделы высшей математики.
- Методы решения научно-технических задач.
- Методы исследований в менеджменте.
- Дополнительные главы высшей математики.
- Решение задач строительства.
- Методы оптимизации
и другие курсы.
Также читается ряд учебных дисциплин аспирантам НГАСУ (Сибстрин), например,
- Обработка экспериментальных данных, планирование эксперимента, построение математической модели.
- Современный пакет компьютерных программ для решения строительных задач (ANSYS)
и другие.
Для методического обеспечения учебного процесса преподаватели кафедры ведут большую работу по написанию учебных пособий, некоторые из которых получают гриф УМО. Так в 2012-2020 годах вышло 20 учебных пособий, семь из которых имеют гриф УМО.
Некоторые из них:
Воскобойников Ю.Е., Задорожный А.Ф., Литвинов Л.А., Черный Ю.Г. Основы вычислений и программирования в пакете MathCAD: учеб. пособие. Новосибирск : НГАСУ (Сибстрин), 2012. - 210 с. (гриф УМО по направлению «Строительство»).
Воскобойников Ю.Е., Задорожный. Основы вычислений и программирования в пакете MathCAD PRIME. Учебное пособие. СПб: Изд-во Лань. - 2016. 224 с. (гриф УМО по направлению «Строительство»).
Воскобойников Ю.Е. Эконометрика в Excel: парные и множественные регрессионные модели. Учебное пособие. СПб: Изд-во Лань. - 2016. 260 с.
Федорова Н.Н., Вальгер С.А., Данилов М.Н., Захарова Ю.В. Основы работы в ANSYS 17: учебное пособие. -М..: ДМК Пресс, 2017. -210 с.
Федорова Н.Н., Вальгер С.А., Захарова Ю.В. Моделирование гидрогазодинамических процессов в ПК ANSYS 17.0 . Учебное пособие. Новосиб. гос. архитектур.-строит. ун‑т (Сибстрин). – Новосибирск : НГАСУ (Сибстрин), 2016.
В 2011 году по инициативе профессора кафедры Н.Н. Федоровой (в рамках соглашения о сотрудничестве между компанией CADFEM CIS и НГАСУ (Сибстрин)) был создан научно-образовательный центра (НОЦ) КМ «Cadfem-Сибстрин». Основные задачи центра:
- Формирование организационно-технической основы для внедрения наукоемкого программного обеспечения компьютерного инжиниринга (CAE) в подготовку специалистов строительной отрасли;
- Создание демонстрационной зоны достижений CAE в области проектирования, строительства и производства строительных конструкций;
- Организация системы подготовки и повышения квалификации специалистов для строительных и проектных организаций и ВУЗов региона
Начиная с первого курса, студенты занимаются научной работой под руководством преподавателей кафедры прикладной математики. Тематика научных работ студентов очень обширна - от изучения возможностей различных программных продуктов до решения конкретных задач по расчету и проектированию строительных конструкций и сооружений с применением изученных компьютерных технологий, в том числе и пакета программ ANSYS.
Результаты научных исследований студентов докладываются на ежегодной студенческой конференции НГАСУ. Наиболее интересные работы рекомендуются для публикации в сборниках научных трудов НГАСУ и предлагаются для участия в городских, областных научных студенческих конференциях. Участники студенческой конференции поощряются в различных формах деканатами НГАСУ.
Ежегодно кафедра проводит олимпиаду по программированию среди студентов НГАСУ. Участникам предлагаются задачи повышенной сложности по разработке и программированию различных численных алгоритмов. Участники тестируют свои программы в терминальных залах и авторам наиболее эффективных программ присуждаются призовые места с вручением денежных премий.
Начиная с 1993 года, кафедра прикладной математики НГАСУ ежегодно организует и проводит работу секции «Прикладная математика и программирование» областной студенческой научно-технической конференции «Интеллектуальный потенциал Сибири». В работе секции принимают участие студенты основных ВУЗов Новосибирска, а также колледжа электроники и аэрокосмического лицея.
Участники секции «Прикладная математика и программирование»
В 2015-2022 годах на кафедре проводилась научно-исследовательская работа по следующим направлениям:
- Методы, алгоритмы и программное обеспечение решения обратных и некорректных задач.
- Методы, алгоритмы и программное обеспечение решения обратных задач рассеяния.
- Методы и алгоритмы нелинейной фильтрации скалярных и векторных изображений.
- Адаптивная и робастная параметрическая идентификация динамических систем.
- Физико-математическое моделирование процессов воспламенения, горения и детонации в гетерогенных смесях.
- Компьютерное моделирование распространения ударных волн и их воздействия на конструкции;
- Математическое моделирование ветрового и ударно волнового воздействия на здания и сооружения с использованием программных комплексов компьютерной инженерии.
- Физическое и математическое моделирование воздействий неконтролируемых взрывов газов на окружающую среду и разработка способов их подавления .
Многие научные исследования в рамках этих направлений выполнялись при поддержке различных Российских научных программ и соответствующих грантов.
Так в 2015 году общий объем финансирования НИР, выполняемые по научно-техническим и инновационным программам (включая ЕЗН) составил 5 миллионов 376 тысяч руб. В 2016 году – 3 миллиона 100 тысяч рублей. Общий объем финансирования научно-исследовательских работ за 2012-2020 годы составил – 16 миллионов 330 тыс. руб.
Кроме финансируемых НИР на кафедре выполняются ежегодно по 7-8 тем инициативных НИР, входящих в Сводный план НГАСУ (Сибстрин) по научно-исследовательской деятельности.
За счет грантов ежегодно на приобретение нового оборудования и программного обеспечения в среднем тратится 400 – 500 тысяч рублей.
По результатам проводимых исследований сотрудники кафедры публикуют большое число научных работ. В 2013 – 2016 годах общее число публикаций составляет 260, из них в зарубежных журналах 19 статей, в журналах из списка ВАК и рецензируемых журналах - 63. Издано 11 монографий (из них одна монография на английском языке). За эти годы было сделано 235 докладов на Международных и Всероссийских конференциях и симпозиумах.
Профессор Ю.Е. Воскобойников (второй справа) на Международной конференции «Обратные и некорректные задачи математической физики», посвященной 80-летию со дня рождения академика М.М. Лаврентьева, август 2012 года.
На кафедре прикладной математики проводится подготовка аспирантов по двум специальностям:
05.13.01 - Системные анализ, управление и обработка информации;
05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ.
Все аспиранты заканчивают аспирантуру с представлением диссертации, а 80 % защищают свои диссертации, либо учась в аспирантуре, либо в течении года после завершения учебы в аспирантуре. Многие аспиранты продолжают преподавательскую и научную деятельность на кафедре прикладной математики. Начиная с 1993 года защитили диссертации более 23 аспирантов кафедры ПМ. Так 2013-2014 годах были успешно защищены в срок 3 кандидатских диссертации (научные руководители: профессор Ю.Е. Воскобойников, профессор С.М. Зеркаль).
В 2016 году блестяще защитила кандидатскую диссертацию С.А. Вальгер (научный руководитель – профессор Н.Н. Федорова).
Момент защиты кандидатской диссертации аспирантом А.В. Гочаковым (руководитель профессор Ю.Е. Воскобойников) в Институте автоматики и электрометрии СО РАН, 2013 год
В 2012 году успешно защитила докторскую диссертацию Т.А. Хмель (научный консультант д.ф.-м.н., профессор А.В. Федоров), которая закончила докторантуру на кафедре прикладной математики.
Выполняя научные исследования, преподаватели кафедры поддерживают тесные контакты с учеными и университетами разных стран. Например, с Варшавским техническим университетом (Польша), Институтом термомеханики (Чехословакия), Университетом Пуатье (Франция), Институтом тепломассообмена НАН Беларуси, Дусон корпорацией (Южная Корея, Сеул), Первым Каошионгским университетом науки и технологии (Тайвань, Каошионг), Институтом прикладной физики и вычислительной математики (КНР, Пекин) и другими учебными заведениями.
Преподаватели кафедры участвуют в проведении совместных исследований с учеными институтов СО РАН и высших учебных заведений:
- Институт математики;
- Институт теоретической и прикладной механики;
- Институт физики полупроводников;
- Институт автоматики и электрометрии;
- НГТУ;
- ТПУ (г. Томск);
- ТУСУР (г. Томск)
и другими.
Ежегодно в рамках традиционной конференции профессорско-преподавательского состава (ППС) НГАСУ кафедра прикладной математики проводит секцию «Информационные технологии, математическое моделирование и методы интерпретации данных». В работе секции принимают участие как преподаватели кафедр НГАСУ, так и исследователи других ВУЗов (в том числе из других городов), так и ученые из институтов СО РАН РФ. На секции заслушивается 30-40 докладов. Обязательными являются выступления аспирантов кафедры с результатами своих исследований. Самые интересные доклады издаются в «Трудах НГАСУ».
Работа секции «Информационные технологии, математическое моделирование и методы интерпретации данных»