Спец. семинар «Распределенные объектно-ориентированные системы»

Научные руководители:
чл.-корр. РАН, профессор, доктор физ.-мат. наук В. П. Иванников,
ассистент А. А. Суслов,
м.н.с. М. Н. Гринев.

В рамках спецсеминара рассматриваются вопросы разработки распределенных программных систем и их интеграции в условиях неоднородных сред. В своей работе семинар ориентируется, в основном, на объектно-ориентированный подход к программированию.

Различные аспекты поддержки интероперабельности распределенных объектно-ориентированных систем изучаются на примерах существующих индустриальных стандартов, таких как OMG CORBA, TINA, X/Open DCE, Java. Особое внимание уделяется технологии брокеров объектных запросов, предложенной консорциумом OMG. При анализе проблем распределенных систем затрагиваются вопросы повышения производительности и обеспечения гибкости при взаимодействии объектов - вопросы, особенно актуальные для телекоммуникационных систем и систем реального времени. Большое внимание уделяется проблемам создания надежных распределенных приложений. На семинаре рассматриваются различные подходы к перечисленным проблемам. В частности, методология адаптивного согласования распределенных контекстов, техника метаобъектных протоколов и открытых реализаций, другие способы ортогональной декомпозиции приложений, модели активных объектов и их совместимость с традиционными моделями пассивных объектов, вопросы языкового обеспечения распределенных систем.

Спец. семинар «Планирование целенаправленной деятельности»

Научные руководители:
профессор, доктор физ.-мат. наук Э. З. Любимский,
доцент, кандидат физ.-мат. наук Л. С. Корухова,
ст. преп., кандидат физ.-мат. наук В. В. Малышко.

Тематика спецсеминара связана с исследованиями методов решения сложных задач на ЭВМ. В таких задачах поиск решения традиционным способом часто оказывается неэффективным или вовсе не дает результата. Типичными примерами таких задач можно считать задачу поиска выигрышной стратегии в шахматной игре, автоматическое реферирование и поиск документов в информационно-поисковых системах, планирование достижения определенных целей роботом-манипулятором, планирование цепочки вычислений при наличии модулей, реализующих отдельные простые этапы. С конца 60-х годов в рамках исследований по искусственному интеллекту накоплен богатый материал по различным аспектам решения сложных задач.

В частности, был разработан универсальный решатель задач, предложены способы представления знаний в виде семантических сетей; фреймовый подход; системы, основанные на логическом выводе; экспертные системы различной ориентации, интеллектуальные планировщики пакетов прикладных программ.

Однако имеющиеся системы искусственного интеллекта часто используют универсальный подход и сводят процесс поиска решения сложной задачи или построение плана решения к перебору ветвей дерева логического вывода. При этом слабо учитывается специфика предметной области как основной фактор сокращения вариантов перебора и эффективного поиска решения.

В рамках семинара ведется разработка новых средств программирования для решения сложных задач, гибко сочетающих в себе как процедурные, так и дедуктивные элементы. Проводятся эксперименты по выработке и совершенствованию нового способа организации системы планирования на основе стереотипов, допускающего планирование в соответствии с принципами, которыми обычно руководствуется человек при составлении (поиск не обязательно оптимального, но хорошего плана, рассмотрение нескольких планов, однократное уточнение общих участков альтернативных планов).

Выполняя курсовые и дипломные работы, студенты принимают участие в разработке и реализации решателя геометрических задач, включаются в работы по научно-исследовательским проектам кафедры. При реализации программ используются современные языки программирования PROLOG, C++, JAVA, VRML и другие.

Спец. семинар «Автоматизация разработки систем реального времени»

Научные руководители:
доцент, кандидат физ.-мат. наук А. К. Петренко,
кандидат физ.-мат. наук А. В. Максимов.

Системы Реального Времени (СРВ) имеют следующие отличительные особенности:

• они управляют параллельными процессами и сами, в свою очередь, состоят из параллельных процессов;
• поведение СРВ зависит от временных характеристик как управляемого объекта, так и от характеристик компонентов СРВ;
• часто СРВ представляют собой крупные программные комплексы размером в несколько миллионов строк исходного кода;
• к СРВ предъявляются высокие требования по надежности.

Как и в случае крупных программных систем других видов, процесс разработки СРВ нуждается в компьютерной поддержке. Такая поддержка должна обеспечивать повышение качества программного продукта и сокращение ресурсов, необходимых для создания и сопровождения СРВ. В рамках спецсеминара рассматриваются следующие подходы к автоматизации разработки СРВ:

• использование языков формальных спецификаций (VDM, RSL, LOTOS, TLC и др.);
• проектирование и верификация программ с использованием формальных спецификаций;
• автоматизированный реверс-инжениринг;
• автоматическая генерация тестов и документации.

Занятия на III курсе начинаются с краткого знакомства с языками формальных спецификаций. На IV курсе слушатели семинара начинают работать по индивидуальным планам. Темы работ связаны с разработкой формальных спецификаций и инструментов, поддерживающих проектирование и верифицирование реальных программных комплексов, тем самым слушатели семинара получают возможность приобрести опыт работы в крупном программистском проекте. Выполнение практических заданий происходит на базе Института системного программирования. В работе используются UNIX и Windows рабочие станции и современные средства разработки программ: RAISE tool kit, Microsoft Visual C++, PCCTS (развитие идей Lex/Yacc), Versant ODBMS и др.)

Ссылки:
отдела RedVerst Института системного программирования.

Спец. семинар «Операционные системы и языки программирования распределенных вычислительных систем»

Научные руководители:
профессор, доктор физ.-мат. наук В. А. Крюков,
кандидат физ.-мат. наук Н. А. Коновалов.

Распределенная система - это совокупность независимых компьютеров, которая представляется пользователю единым и очень мощным компьютером (metacomputer), использование которого не намного сложнее, чем использование персональной ЭВМ. Для того, чтобы прикладные программисты могли легко разрабатывать программы, способные использовать поистине неограниченные возможности распределенных систем, представляющих собой сети однопроцессорных и многопроцессорных ЭВМ различной архитектуры, необходимо существенно продвинуться в направлении языков программирования, компиляторов и операционных систем. На достижение этой цели направлены исследования, которые ведутся в Институте прикладной математики им М.В.Келдыша РАН (ИПМ) уже много лет совместно с рядом российских и зарубежных научных организаций, и в которых руководители семинара принимают активное участие. Работа семинара тесно связана с этими исследованиями.

На 3-ем курсе студенты получают необходимую теоретическую подготовку, изучая проблемы параллельного программирования и соответствующие подходы к их решению, а также приобретают опыт разработки на персональных ЭВМ параллельных программ для распределенных систем.

На 4-ом и 5-ом курсах занятия семинара проходят в ИПМ, где студенты работают на ЭВМ с операционными системами UNIX и WINDOWS 95, а также получают доступ через Internet к многопроцессорным ЭВМ с общей и распределенной памятью. Курсовые и дипломные работы тесно связаны с проводимыми в ИПМ разработками в области операционных систем, языков программирования, компиляторов и средств отладки параллельных программ (см. ), и нередко становится темами диссертационных работ для поступающих в аспирантуру МГУ или ИПМ.

Спец. семинар «Инструментальные системы программирования»

Научные руководители:
профессор, доктор физ.-мат. наук Е. А. Жоголев,
доцент, кандидат физ.-мат. наук Е. А. Кузьменкова,
В. В. Соболева.

На спецсеминаре обсуждаются вопросы компьютерной поддержки разработки и сопровождения программных средств (ПС). Рассматриваются как отдельные программные средства (инструменты), поддерживающих разработку программных документов и самих программ на различных этапах разработки и сопровождения ПС (такие как, например, генераторы программ по их спецификациям, синтаксически управляемые редакторы, графические редакторы, конфигураторы ПС), так и вопросы объединения и интеграции этих программных инструментов в различные инструментальные среды и системы. Особое внимание уделяется ранним этапам разработки ПС (в частности, формальным языкам спецификаций и технике объектного моделирования), а также вопросам реинженерии (использование ПС для повторной разработки).

Темы курсовых и дипломных работ связаны с ведущейся в рамках спецсеминара разработкой системы гиперпрограммирования (инструментальной системы, базирующейся на существенном использовании знания синтаксиса языков) с объектной организацией, например, с реализацией пользовательского интерфейса, с синтаксически управляемыми и графическими редакторами, с реализацией автоматического контроля разрабатываемых программ (или программных документов), с автоматизированной генерацией различных документов. Работы выполняются в рамках Windows NT в среде Delphi.

Спец. семинар «CASE-технологии»

Научные руководители:
доцент, кандидат физ.-мат. наук Н. Н. Мансуров,
кандидат физ.-мат. наук В. Н. Мансуров.

Основные направления деятельности спецсеминара сосредоточены вокруг создания современных инструментальных средств разработки и сопровождения программного обеспечения. Такие инструментальные системы, покрывающие все стадии жизненного цикла программных систем от анализа требований до сопровождения, называются CASE-системы (Computer-aided software engineering).

Основными компонентами CASE-систем являются графические и трансляторные приложения. Графические приложения обеспечивают удобство разработки, трансляторы позволяют автоматизировать перевод программ или спецификаций в другое представление.

В рамках курсовых и дипломных работ студентами создаются:

• трансляторы и конверторы для широкого спектра современных языков, таких как SDL, ASN.1, MSC, C, C++;
• визуализаторы графов и блок-схем алгоритмов, графические редакторы с использованием JAVA-технологии;
• автоматические синтезаторы SDL-спецификаций по сценариям поведения систем на языке MSC;
• генераторы исполняемых программ по SDL-спецификациям, системы поддержки выполнения для них.

Во время обучения на спецсеминаре студенты имеют постоянный доступ к мощной вычислительной технике и современному программному обеспечению. В качестве инструментальных языков используются в основном C, C++, JAVA, пакет конструирования компиляторов COCKTAIL. Студенты спецсеминара принимают активное участие в крупных промышленных проектах.

Ссылки:
спецсеминара на сайте ИСП РАН.

Спец. семинар «Метакомпьютинг»

Научные руководители:
профессор, доктор физ.-мат. наук Д. А. Корягин,
кандидат физ.-мат. наук В. Н. Коваленко.

Семинар посвящен одному из самых перспективных направлений применения компьютерных сетей - метакомпьютингу. Обычная точка зрения на сети - что это средство передачи электронной почты и глобального доступа к разнообразной информации, хранящейся на множестве хостов Internet. Между тем, компьютерные сети открывают уникальные перспективы для эффективной организации высокопроизводительных вычислений. Метакомпьютерный подход позволяет объединить посредством глобальных сетей произвольно большое количество отдельных хостов с автономной внутренней организацией в единую операционную среду, пользователи которой получают в свое распоряжение виртуальный суперкомпьютер, интегрирующий вычислительные ресурсы составляющих компонентов и по потенциальным возможностям далеко превосходящий самые мощные современные установки.

Для воплощения этого потенциала в жизнь фактически требуется создать новый класс программного обеспечения - самоорганизующуюся распределенную операционную среду коллективного пользования по масштабам аналогичную WWW. За рубежом исследования в этом направлении ведутся во многих крупных суперкомпьютерных и университетских центрах США и Европы.

Ссылки:
семинара на сайте Института прикладной математики.

Спец. семинар «Технология баз данных, информационные системы и Интернет»

Научные руководители:
профессор, доктор технических наук С. Д. Кузнецов,
профессор, доктор физ.-мат. наук А. С. Марков
ассистент А. А. Суслов.

Спецсеминар «Технология баз данных, информационные системы и Интернет» посвящен изучению современных методов организации систем управления базами данных и основанных на них информационных систем, в частности распределенных по сети Интернет. Изучаются и исследуются как новейшие технологии, находящиеся в стадии экспериментов, так и те средства, которые уже используются в коммерческих системах. Кроме того, на семинаре рассматриваются близкие технологии (например, intranet и CORBA, протоколы Интернет), которые все чаще применяются для организации распределенных информационных систем.

Спец. семинар «Интернет, распределенные информационные системы и цифровые библиотеки»

Научный руководитель:
профессор, доктор физ.-мат. наук В. А. Серебряков.

На семинаре рассматриваются вопросы построения и реализации распределенных информационных систем в сети Интернет. Основное внимание уделяется цифровым библиотекам. Рассматриваются вопросы их организации, реализации и применения.

Изучаются современные модели описания распределенных данных такие, как XML, RDF, RDFS и их использование для формализации описания данных цифровых библиотек. Изучаются разнобразные протоколы поиска, обмена данными в цифровых библиотеках.

Студенты участвуют в реализации научно-исследовательских проектов.

Ссылки:
- Resource Description Framework (RDF).

Спец. семинар «Анализ и оптимизация программ»

Научные руководители:
доцент, кандидат физ.-мат. наук С. С. Гайсарян,
ассистент А. В. Чернов.

Семинар посвящен изучению круга вопросов, связанных с анализом и преобразованием последовательных и параллельных программ.

На семинаре рассматриваются различные вопросы, связанные с анализом и преобразованием программ:

• анализ программ при их компиляции;
• глобальная оптимизация программ;
• восстановление документации программ по их тексту;
• динамический анализ программ;
• распараллеливание программ;
• искажение и восстановление Java-программ.

Кроме того, изучаются проблемы, связанные с разработкой и развитием системы распределенного параллельного программирования ParJava. Слушатели семинара могут принять участие в разработке системного программного обеспечения для вычислительного кластера, устанавливаемого в Институте системного программирования РАН.

Ссылки:
Java Parallelism Group на сайте Института системного программирования РАН.