Программа развития ИТМО — 2030 «Университет открытого кода» впервые была представлена в августе прошлого года. Она направлена на глубокую трансформацию университета и его внутренних процессов. Программа состоит из четырех стратегических направлений и сквозной системы «М-платформы».

Для реализации программы в прошлом году состоялся конкурс проектов — участвовать в нем могли как сотрудники и обучающиеся ИТМО, так и сторонние команды. Конкурсный отбор по запуску новых технологий для решения задач Программы развития и в рамках «М-платформ» прошел 31 проект. Большая часть команд уже приступила к работе и покажет первые результаты в июне 2022 года.

А первые команды, уже добившиеся результатов, представили промежуточные итоги своей работы на заседании Координационного совета в феврале. В рамках первой волны защит выступили руководители четырех проектов:

• «Центр олимпиад. Работа с талантами» (руководитель ― Андрей Станкевич),
• «Учебная аналитика» (руководитель ― Святослав Орешин),
• «Коммуникационные системы киберфизики» (руководитель ― Иван Полухин),
• «Новый математический базис воплощенного интеллекта КФС» (руководитель ― Сергей Колюбин)

При этом защиты прошли в комплексном формате: команды не только представили отчеты о проделанной работе, но и провели экскурсии в лаборатории, чтобы наглядно показать что делают рабочие группы проектов. В частности, участники Координационного совета посетили лабораторию однофотонных детекторов и генераторов и робототехнические лаборатории факультета систем управления и робототехники.

Как отмечает руководитель Программы развития, первый проректор ИТМО Дарья Козлова, такой формат защиты и демонстрации проделанной работы гораздо эффективнее обычных отчетов:

«Одно дело ― написать отчет на 200 с лишним страниц, другое — показать, что вы действительно делаете в лаборатории. Я считаю этот формат очень правильным, и мне кажется, надо продолжать такую практику знакомства с коллективами. Круто, что у нас есть что обсуждать, что это не формальные отчеты, а действительно содержательные защиты проектов. И ещё одна очень ценная история в том, что мы перешли из формата нападения и защиты, вопросов и ответов, в формат диалога: "А не кажется ли вам, а почему так?" И то, что такая культура развивается, это здорово», — комментирует Дарья Козлова.

Работа с талантами

Первой выступила команда факультета информационных технологий и программирования ― ее участники работают над проектом по развитию в ИТМО олимпиадного движения и работы с талантливыми школьниками и студентами. Руководитель проекта Андрей Станкевич рассказал о тех мероприятиях и задачах, которые уже получилось реализовать, а также о дальнейших планах.

По его словам, одним из самых значительных достижений стало проведение ряда олимпиад ― в том числе всероссийского и международного уровня. Так, в декабре прошлого года прошла масштабная Всероссийская командная олимпиада, в которой приняли участие почти 900 человек, причём организаторам удалось создать целых 50 точек проведения по всей России. Другим крупнейшим мероприятием станет Чемпионат Северной Евразии (NERC) ― региональный этап самого масштабного и престижного состязания по программированию среди студентов ICPC. NERC запланирован на апрель 2022 года, но уже прошли отборочные туры на чемпионат, в которых приняли участие более 5 тысяч человек из 16 региональных групп.

Вторым важным направлением проекта стало развитие образовательных платформ olymp и Codeforces. В частности, на площадке olymp был введен новый функционал для проведения олимпиад по физике, также добавились сервисы и учебные материалы для самостоятельной подготовки к соревнованиям (в том числе видеоразборы заданий). А в Codeforces была проведена масштабная работа по каталогизации обучающих материалов, созданных участниками сообщества за многие годы функционирования площадки. В итоге получилось обработать и структурировать 217 тем, создать дерево навыков из материалов по олимпиадному программированию, алгоритмам и структурам данных.

И наконец, третья глобальная задача всего проекта — система подготовки и поддержки школьников и студентов. К ней относится система кружков, в которую на данный момент уже вовлечены 290 школьников (причем призеры региональных этапов Всероссийской олимпиады школьников занимаются бесплатно), также проводятся открытые тренировки и сборы.

Помимо этого, команда проекта занимается не только обучением школьников и студентов, но и разрабатывает программы повышения квалификации учителей ― для того, чтобы они могли сами готовить школьников к участию в олимпиадах. В рамках этого направления уже прошло 13 установочных сессий для разбора заданий вместе с методистами, а также создан чат круглосуточной поддержки и телеграм-канал, в котором уже сейчас состоит более двух тысяч человек. Более того, были разработаны уникальные программы дополнительного образования по олимпиадному программированию и ЕГЭ по информатике для учителей. Обучение по ним полностью бесплатно — его проходят уже 34 слушателя.

«Любая подобная олимпиадная система талантов выглядит как некая пирамида. Наша задача — действовать в обоих направлениях: и поднимать топ, и расширять основание этой пирамиды, чтобы больше детей заинтересовалось наукой. И я считаю, что мы движемся по обоим направлениям. Мы как сотрудники университета заинтересованы в том, чтобы привлекать лучших абитуриентов — весь этот проект в том числе делается для этого. Кроме того, развитие этих сервисов и мероприятий позволяет Университету ИТМО стать местом, где как с точки зрения абитуриентов и студентов, так и наших коллег ― учителей и преподавателей, происходит что-то интересное», — отмечает Андрей Станкевич.

Индивидуальная траектория для абитуриентов и учебная аналитика

Святослав Орешин, руководитель проекта «Учебная аналитика», представил ряд разработок, главная из которых — сервис персональных образовательных траекторий. ITMO.TRACK — это алгоритм, который будет подбирать дисциплины и образовательные программы на основе личных интересов и карьерных ожиданий абитуриента, а также даст возможность гибко настраивать и менять траекторию уже по ходу обучения. По задумке разработчиков, такая система позволит обучающимся сохранить высокий уровень мотивации на протяжении всей учёбы и — что главное — поможет не совершить неправильный выбор факультета при поступлении.

Алгоритм будет выдавать релевантные программы обучения по ключевым навыкам и компетенциям, а также рекомендовать дополнительные модули и курсы в зависимости от интересов и желаний абитуриента или студента. Также будет создан единый банк доступных стажировок, практик, конференций и мероприятий.

На данный момент создан прототип продукта: разработан дизайн и основной интерфейс, есть база размеченных учебных дисциплин, написан алгоритм поиска по ключевым словам и тегам. Но уже летом — как раз к старту приёмной кампании — команда планирует провести первое масштабное пилотное тестирование.

Другие два разрабатываемых командой продукта включают сервис видеоаналитики ITMO Lens и единую платформу для учебной аналитики Learning Analytics. В данный момент ITMO Lens используется для оценки загруженности помещений университета на основе данных с камер в аудиториях, но команда работает над алгоритмами компьютерного зрения, которые позволят распознавать эмоции студентов и оценивать уровень их вовлеченности — а значит, и качества проводимых занятий.

Над проектом работают студенты магистратуры, специализирующиеся на компьютерном зрении — как считает Святослав Орешин, это позволит построить эффективную модель, когда разработки внедряются в саму экосистему вуза:

«У нас уже есть договоренность со студентами магистратуры — мы станем поставщиками данных и задач. Мы сможем выйти на модель, схожую с тем, что работает в Стэнфорде или MIT, когда студенты учатся не на синтетических данных, а создают ощутимый результат для университета. Так мы будем использовать наши наработки не только для улучшения жизни в университете, но и для обучения», — заключает Святослав Орешин.

Квантовые коммуникации и искусственный интеллект

Часть защит прошла непосредственно в лабораториях. Наглядную демонстрацию полученных результатов провела команда под руководством Сергея Колюбина — ее участники не только рассказали о новых методах управления роботами, но и показали их в действии.

В рамках проекта команда, состоящая в основном из студентов и аспирантов факультета СУиР, работала над созданием программного обеспечения на основе уникальных алгоритмов, которое позволит сделать роботов более автономными и адаптивными. В частности, команда разработала систему, которая позволяет роботу распознавать и классифицировать объекты в процессе выполнения действий, то есть самостоятельно «дообучаться» на ходу — результат был продемонстрирован на манипуляторе для сортировки объектов произвольной формы.

Ещё одна разработка — это система автоматического картирования помещений с семантическим аннотированием объектов в режиме реального времени. Это значит, что благодаря продвинутой нейросети робот умеет не только определять препятствия при движении, но и понимать, в каком пространстве он находится и что за объекты он «видит» ― будь то люди, мебель, двери, стены, потолок и так далее.

Третье важное направление — разработка регуляторов для коллаборативных роботов, которые позволяют им самостоятельно рассчитывать силу приложения и гибко управлять своим движением при выполнении операций, что делает их более безопасными для работы с человеком.

Как отмечает Сергей Колюбин, команде важно было не просто разработать программное обеспечение, но и продемонстрировать его в действии на живых примерах:

«Мы хотели показать, что у нас есть не только фундаментальные научные результаты, но то, что они доведены до определенного уровня технологической готовности. Примеры, которые мы брали для демонстрации, мотивированы теми приложениями, которые мы обсуждаем с потенциальными заказчиками. Это может быть технадзор на стройке ― подобные решения нужны, например, "Газпром нефти". Сортировщик может быть интересен Сберу, у которого есть логистическое подразделение и который активно вкладывается в роботизацию складов. Системы, которые могут осуществлять контактные операции, мы уже обсуждаем с компаниями», — рассказал он.

Еще один проект, который объединяет фундаментальную науку, образование и прикладное применение, ― «Коммуникационные системы киберфизики». В его рамках планируется создать квантовый полигон для развития в ИТМО технологий атмосферной оптической системы передачи данных и квантового интернета вещей. Команда проекта планирует не только разрабатывать сложные устройства для беспроводной оптической связи, но и развивать направление оптических нейроморфных и квантовых вычислений для скоростной обработки данных — всё это в сотрудничестве с компанией «Газпром нефть». Также команда планирует стать центром экспертизы и подготовить уникальные программы дополнительного образования по квантовому интернету и радиофотонике для подготовки кадров.