Методы и алгоритмы теории графов
Пример графа петербуржец, предпочитающий «подземку» машине или общественному транспорту, может наблюдать каждый день: схема метрополитена с ее круглыми точками-станциями, соединенными линиями, является типичным графом. Им же можно назвать и генеалогическое древо. Таким образом, если упрощать, граф можно рассматривать как множество точек, объединенных линиями. Это удобный способ описания связей между объектами, которые можно «визуализировать» и анализировать с помощью знания теории графов. Прƒедставить в виде графа можно многое: структуру сайта, маршрут прогулки, иерархический строй компании – поэтому теория графов является одним из наиболее востребованных на практике разделов дискретной математики. Например, она широко применяется в геоинформационных системах (ГИС). Каждый раз, когда вы выстраиваете маршрут на навигаторе, вычисление кратчайшего, наиболее безопасного или удобного пути производится с помощью теории графов. Знания методов и алгоритмов теории графов и их применения необходимы программистам. Данный онлайн-курс поможет за два с половиной месяца сформировать базовые знания и навыки решения наиболее часто встречающихся на практике графовых задач.
«Уверена, что мой курс будет весьма полезен для магистрантов и аспирантов, работающих над проблемами моделирования сложных процессов и систем, – рассказывает автор курса, заведующая кафедрой компьютерных образовательных технологий Университета ИТМО Любовь Лисицина. – Он поможет им прорабатывать статьи с результатами современных исследований, корректно использовать достаточно непростой терминологический базис теории графов, "не изобретать велосипед" при решении практических задач. Я уже долгие годы преподаю курс дискретной математики в Университете ИТМО и собрала в программе наиболее известные эффективные алгоритмические решения. А практические упражнения, для которых были разработаны специальные виртуальные лаборатории и тренажеры, позволят по-настоящему индивидуализировать процесс обучения. Я надеюсь, что мой онлайн-курс станет для студентов первой ступенью на пути к углублённому изучению более сложных разделов теории графов, и мечтаю когда-нибудь полностью переложить курс по дискретной математике в формат MOOC».
Для успешного освоения курса необходимо знание основ теории множеств и математической логики.
Веб-программирование
Освоение этого онлайн-курса серьезно повысит конкурентные преимущества студента на рынке труда либо вовсе поможет переквалифицироваться в верстальщика, прототипировщика, интернет-маркетолога или контент-менеджера. Начинать можно с чистого листа и даже со школьного возраста: чтобы разобраться в веб-программировании, необходимы базовые навыки работы с компьютером и сетью Интернет. Для начала нужно будет скачать и установить текстовый редактор с подсветкой синтаксиса языков HTML и CSS и графический редактор GIMP. Эти инструменты помогут создавать современные веб-интерфейсы начального и среднего уровня сложности на основе графических макетов, подготовленных дизайнером. Звание верстальщика и знатока HTML придется заслужить, выполняя все более сложные задачи, решая головоломки и проходя мини-игры. Дойти до финального задания с достоинством и хорошим настроением поможет пушистый помощник автора курса – кот-инструктор Кекс.
«Для вас раскроется загадка, что на самом деле происходит, когда вы вводите в браузере адрес сайта и нажимаете клавишу Enter, – рассказывает автор курса, ассистент кафедры компьютерных образовательных технологий Александр Першин. – Помимо этого, вы сразу же познакомитесь с Инструктором Кексом и пройдете первое испытание на верстку. Чуть позже познаете основы HTML и CSS, поймете, какой должна быть хорошая разметка, и поэкспериментируете с версткой главной страницы учебного проекта в интерактивной “песочнице”. В моем курсе видеолекции играют лишь вспомогательную роль. Главная отводится работе с кодом в формате интерактивных заданий. Я давно использую их в обучении студентов, поэтому этот курс может стать сопровождением очной дисциплины в другом вузе, например. Так качество его прохождения будет намного выше».
Управление мехатронными и робототехническими системами
В XXI веке к числу домашних питомцев может присоединиться собственноручно сконструированный робот. Приблизиться к мечте о механическом любимце или разработке серьезного «железного» проекта поможет этот онлайн-курс. Он посвящен моделированию робототехнических систем и созданию алгоритмов управления. Программа затрагивает целый ряд разделов науки, включая теоретическую механику, математические основы теории систем, электротехнику, программирование и теорию автоматического управления. Полученные знания легко применимы на практике: по завершении курса слушатели смогут рассчитать собственный алгоритм управления мехатронной системой.
«За этими видеолекциями стоят годы очного преподавания дисциплины, – делится автор, ассистент кафедры систем управления и информатики Университета ИТМО Александр Капитонов. – Такой формат, исключающий прямой контакт с аудиторией, позволяет структурировать накопленный материал, выдавать информацию в сухом остатке, которая бы усваивалась аудиторией любой степени подготовленности. Призываю слушателей курса не бросать дело на полпути и продолжать обучение, даже если не всегда будет просто».
Гуманитариям, которые мечтают постичь азы робототехники, будет трудно: минимальный уровень подготовки требует знаний школьной программы по математике, физике и информатике. Для успешного же освоения курса слушатель должен быть подкован в области теоретической механики, математического анализа, электротехники и теории автоматического управления. Оснащенный необходимым программным обеспечением компьютер – обязательное условие. Для курса понадобятся пакет програм Scilab, драйвер NXT Brick, cреда BricXcc, динамическая геометрическая среда GeoGebra и система компьютерной алгебры Maxima.
Все электротехнические приборы, начиная с компьютера и заканчивая кофеваркой, работают благодаря электрической цепи, задача которой состоит в передачи энергии устройству и обеспечении требуемого режима работы. Как правильно рассчитать и построить все элементы электрической цепи – задача, с которой будет гораздо проще справиться тем, кто пройдет этот онлайн-курс. Он посвящен основному разделу электротехники, на базе которого строятся теории нелинейных электрических цепей и электрических машин. Даже если понятия «синусоидальные ЭДС», «трехфазные цепи» и «пассивный двухполюсник» вам еще не знакомы, шансы успешно справиться с курсом есть – достаточно иметь крепкие знания в области математики и физики. Полученные навыки пригодятся в разных инженерных областях: приборостроении, оптотехнике, фотонике и оптоинформатике, информационной безопасности и так далее.
«В течение курса слушатели должны выполнить ряд интерактивных упражнений, которые адаптированы под задачи повседневной инженерной практики, – выделяет достоинства программы ее создатель, доцент кафедры электротехники и прецизионных электромеханических систем Университета ИТМО Александр Усольцев. – Советую студентам пользоваться теми возможностями, что предоставляют им онлайн-курсы. Пересматривайте сложные моменты лекции, приостановите видео, чтобы обратиться к справочным материалам, внимательно отнеситесь к работе с интерактивными моделями, которые визуализируют сложные процессы в электрических цепях».
По словам преподавателя, на данный момент в разработке находится курс «Электрические машины», посвящённый теоретическим основам работы с машинами постоянного и переменного тока. Кроме того, в планах работа над курсом «Электрический привод».
«Основные сферы интересов нашего университета – это IT, робототехника, оптика и фотоника, биотехнологии. Именно по этим направлениям мы будем разрабатывать курсы, – делится планами руководитель лаборатории технологий мультимедиа Центра дистанционного обучения Дмитрий Копылов. – К началу следующего учебного года запланирован запуск еще одиннадцати. Среди них будет курс от шестикратных чемпионов мира по спортивному программированию под руководством тренера наших команд Андрея Станкевича. Также запланированы курсы по лазерной технике и технологиям, системам автоматического управления от ведущих преподавателей нашего университета. Примечательно, что существующими курсами уже заинтересовались другие российские вузы: с этого семестра они хотят использовать их в очном учебном процессе».
Ульяна Малышева,
Редакция новостного портала Университета ИТМО
