Игра SOFT

Томские ученые разработали обучающие программы в виртуальной среде

С помощью математики можно считать деньги. Но реально ли их приумножать и делать на самой «царице наук»? О том, что да, и немалые, красноречиво свидетельствует только один факт. Капитализация крупнейшей поисковой системы Google достигает $130 миллиардов. А создали Google два аспиранта-математика - Сергей Брин и Лэрри Пейдж. На первом этапе в их проект было вложено всего 100 тысяч долларов. За последующие семь лет рискнувший инвестор буквально озолотился.

В нашей стране массово раскручена, пожалуй, только одна бухгалтерская программа 1С. Между тем, в Томском университете систем управления и радиоэлектроники на стадии готовности уже имеются компьютерные программы, которые принесут несомненную прибыль.

Ученые ТУСУРа на кафедре теории основ электротехники (ТОЭ) создали новый софт. Он основан на превращении любой задачи в лабораторию. Благодаря научной разработке, при благоприятном стечении обстоятельств в образовательной среде готовятся большие качественные изменения. Сегодня вся мировая образовательная система построена на элементарном натаскивании. На замену огромному рюкзаку разрозненных знаний, что взваливает на плечи школьнику вся мировая система образования, томские мужи науки предложили великолепный инструмент. Он развивает в человеке жажду к экспериментаторству. Учитывая, что такое познание мира гораздо ближе психологии ребенка, тусуровцы при создании софта поставили главную цель: научить играючи. По замыслам, образовательный процесс должен происходить в многомерной виртуальной среде. Для решения задачки ребенок проходит несколько этапов, разбираясь в задании и превращая его в цепь, состоящую из объектов задачи и связей между ними. Программа проста в усвоении, она доступна даже младшим школьникам. Писать на компьютере можно так же, как на простом тетрадном листе. Решил неправильно - контролер зажигается красным цветом. Значит, нужно вернуться и думать заново. Сделал задание верно - горит зеленый: путь открыт. Результаты решения - на экране монитора. Легкий интерфейс, красочные графики – интересно даже взрослому! В систему включено множество игровых моментов, учитывающих психологию детского восприятия, поскольку разработка велась в тесном сотрудничестве с коллегами из ТГПУ.

В конечном итоге школьник не просто прорешивает заданную задачу, а в игровом моменте буквально вынужден понять модель движения, почувствовать, что такое скорость, осознать, что такое расстояние. После этого можно идти дальше - к космосу, к нанотехнологиям, генетическим исследованиям, словом, ко всему тому, что выводит к благосостоянию, как отдельного человека, так и страны в целом. Сегодня повсюду пришло понимание, что на пьедестал под бизнес-солнцем может претендовать только качественно новый специалист, обладающий ярким, свободным, незашоренным полетом мысли.

Другая система, с названием «среда моделирования МАРС», развивается для студентов, которые входят в задание, как в некую виртуальную лабораторную среду, и там его также ждет игровой момент - объекты визуализируются, возникает реальное ощущение присутствия. Например, идет изучение доменной печи. Ее ведь не поставишь каждому студенту. Но, сидя в учебном корпусе, студенты изучают поведение доменных процессов как вживую. Что еще важно, программа открыта для любых приложений. Построенные на математической модели, задания могут быть из разнообразных областей - от физики и систем управления до экономики, биологии и русского языка.

Привить если не любовь, то хотя бы желание изучать математику с помощью доступных компьютерных программ - вот одна из главных задач мирового сообщества. Однако математических систем, адресованных детям, пока просто не существует. Есть американские софты МатЛаб, МатКад, но все они в основном предназначены для готовых «технарей».

- Для детей надо писать так же, только еще лучше, - во время нашей беседы профессор ТУСУРа Вячеслав Дмитриев часто цитирует слова известного детского писателя.

Наверное, это действительно очень сложно - начать создавать «детские» программы, будучи автором нескольких серьезных монографий, более двадцати с лишним лет занимаясь системами моделирования для оборонной промышленности и космоса. Да и вообще это исключительный талант - сделать простое из сложного. И научную разработку декан отделения фундаментального образования ТУСУРа, доктор технических наук Вячеслав Дмитриев называет также просто: макрокалькулятор.

Сама идея основана на базе метода компонентных цепей.

- Любое математическое выражение – это тоже цепь, компоненты и их связи, - поясняет Вячеслав Михайлович, - Оно моделируется, интерпретируется в вычислительное ядро, внутри решается и выдает результат.

Вот так все «незатейливо». Как у айсберга вершинка. Только под ней - целая глыба фундаментальных знаний и опыта, наработанного сотрудниками кафедры ТОЭ, которой заведует Вячеслав Дмитриев.

Что касается распространения, то программа может быть использована при подготовке и сдаче ЕГЭ. Кроме школ, макрокалькулятор будет востребован в средних специальных и высших учебных заведениях. И конечно, прекрасный инструмент для расчетов получает вся научно-исследовательская школа. Сейчас разработка проходит испытание в одной из школ Томска и в высшем колледже ТУСУРа. Результаты весьма обнадеживающие, но требуется время, а также средства на тестирование и придание системе надежности. Уж так устроен бренный мир - без денег никуда. Например, Билл Гейтс на новую систему Wista истратил 4,6 млрд. долларов. Само программирование заняло десятки миллионов. Не больше. А все остальное - это испытания, маркетинг, реклама и продвижение на рынок. У томских ученых, понятно, денег куда меньше. Да и время дорого, потому что идеи витают в воздухе. Сегодня таковые порхают над всем мировым образованием. И пока мы киваем головой в сторону родины дядюшки Сэма, тот ловит их буквально сачком. Задача-то государственного масштаба - так сказали и эксперты при защите тусуровской разработки. Понимают это и американцы, которые с 2003 года обратили серьезное внимание на информатизацию образования, осознав: чтобы на производстве заработала новая технология, нужно и школьников, и студентов учить тоже по-новому.

Ни Билла Гейтса, ни даже инвестора, вложившего средства в разработку Google, у томичей нет. Уповать приходится на краткосрочные программы, гранты, практически безвозмездный труд аспирантов, чьи диссертации становятся частью общей исследовательской деятельности. И, естественно, на собственные средства, которые зарабатываются на более прикладных, но не менее уникальных разработках.

Виртуальные лаборатории хороши, но имеют тот недостаток, что студент или учащийся отодвинут от реального объекта и связанным с ним эффектом присутствия.

Решить эту методическую проблему можно только с помощью реально-виртуальных лабораторий, в которых объект исследования физически реален, а вся измерительная и управляющая среда относится к виртуальной области. Соединяют эти две среды сложнейшие микроконтроллеры, разрабатываемые также на кафедре ТОЭ.

Ее сотрудники собрали в одну программно-аппаратную систему целый набор виртуальных приборов, которая получила название ЛАРМ. И уже не надо наполнять учебную лабораторию осциллографами, спектроанализаторами, вольтметрами, амперметрами, генераторами сигналов, что и дорого, и громоздко. Вся гамма необходимых приборов находится здесь же, в компьютере. Ими можно пользоваться по очереди, одновременно и в комбинации. А с помощью специального редактора за два-три часа собирается любой новый прибор, причем, непростой, а многоканальный, с памятью и с архивированием.

- Мы были одними из первых в России, кому удалось создать такие РЕально-ВИртуальные КОМплексы, - по праву гордится Вячеслав Михайлович.

И научная группа, создавшая эту поистине инновационную разработку, получила название РЕВИКОМ.

Созданные ею лаборатории 21-го века уже востребованы на рынке. В самом ТУСУРе их пять. Сделаны они также для ТГАСУ и ТПУ. Еще несколько работают в Новосибирске, Омске, Чите и Ханты-Мансийске. Сейчас запрос сделала Тюмень. Кроме образовательных учреждений, эти лаборатории могут быть поставлены и в промышленную сферу.

Конечно, куда легче делать деньги на вывозе китайского белья и перепродажи его российским дамам. Но мы и не призываем к патриотизму, а обращаем внимание на свободную нишу, каковых осталось не так много. Даже описание только двух начинаний одной кафедры одного вуза показывают, что сейчас в учебном секторе россияне все еще на равных. Однако если бросить на полпути и не развивать их идеи, то совсем уж скоро так отстанем, что какие уж там заработки! Цивилизованные пользователи разорятся на закупке импортного оборудования, требующего, как известно, постоянной доукомплектации. А наших поселковых учителей будут судить за использование поддельных компьютерных программ.