Информационно-образовательный портал СОДРУЖЕСТВА НЕЗАВИСИМЫХ ГОСУДАРСТВ
ИНФОРМАТИЗАЦИЯ ОБРАЗОВАНИЯ
И ДИСТАНЦИОННОЕ ОБУЧЕНИЕ В СНГ
Информационно-образовательный портал СОДРУЖЕСТВА НЕЗАВИСИМЫХ ГОСУДАРСТВ  

Страны
Азербайджанская Республика
Республика Армения
Республика Беларусь
Республика Казахстан
Кыргызская Республика
Республика Молдова
Российская Федерация
Республика Таджикистан
Туркменистан
Республика Узбекистан
Украина

Типы материала
Информационно-коммуникационные технологии
Дополнительные информационные материалы
Нормативно-правовое обеспечение
Организация и методики обучения
Экономика образования
Межгосударственное сотрудничество
Образовательные центры
Методики обучения
Межвузовское сотрудничество
Повышение квалификации
Международные проекты и гранты, конкурсы
Конференции, симпозиумы, семинары и др.
Библиотека
 
Журнал «Вестник РУДН» серия «Информатизация образования»
 
2014, №4
2014, №3
2014, №2
2014, №1
2013, №4
2013, №3
2013, №2
2013, №1
2012, №4
2012, №3
2012, №2
2012, №1
2011, №4
2011, №3
2011, №2
2011, №1
2010, №4
2010, №3
2010, №2
2010, №1
2009, №4
2009, №3
2009, №2
2009, №1
2008, №4
2008, №3
2008, №2
2008, №1
2007, №4
2007, №3
2007, №2-3
2007, №1
2006, №1(3)
2005, №1(2)
2004, №1
Научные и специальные электронные ресурсы
Учебная, научная и специальная литература
Комиссия по дистанционному обучению совета по сотрудничеству в области образования государств-участников СНГ
Новости

Современные информационные и коммуникационные технологии в гуманитарных исследованиях математических моделей обратных задач для дифференциальных уравнений


Аннотация
В статье обсуждается применение информационных и коммуникационных технологий для гуманитарного анализа прикладных исследований, использующихся в практической деятельности людей.

Текст документа

Внедрение современных информационных и коммуникационных технологий в науку и образование, как известно, инициировало рост прикладных исследований во многих гуманитарных, социальных и естественно-научных областях. В немалой степени успешные исследования прикладных задач с использованием ЭВМ стали возможны благодаря тому, что современные информационные технологии позволяют получать трехмерные модели с любой необходимой степенью условности и наглядности, включают ряд различных компьютерных математических пакетов, реализуют разнообразные численные методы и производят аналитические математические преобразования, осуществляют информационную поддержку поиска и выбора алгоритмов и программ численного решения задач, методы и средства контроля точности производимых вычислений и правильности работы применяемых программ. В результате осуществляются мобильные исследования прикладных задач.

Применение компьютерного моделирования, как одной из современных информационных технологий, в развитии теории и практики исследования математических моделей в настоящее время играет важнейшую роль. Представляется возможным выявить те или иные свойства математической модели, сделать соответствующие выводы о свойствах изучаемого физического явления, которые потом могут быть теоретически обоснованы и в конечном счете служить фундаментом для дальнейших теоретических исследований, позволяет накапливать результаты, полученные при исследовании какого-либо круга прикладных задач, а затем эффективно применять их к решению задач в других областях как естествознания, так и гуманитарных или социальных наук. Компьютерное моделирование незаменимо в тех случаях, когда физический эксперимент невозможен, потому что он либо запрещен (например, при изучении здоровья человека), либо опасен (например, при изучении экологических явлений), либо неосуществим (например, при изучении астрофизических явлений, глубинных свойств Земли).

Во многом это затрагивает и современную прикладную математику, включающую круг вопросов, связанных с применением математических методов и информационных и телекоммуникационных технологий при изучении различных процессов и явлений и их использовании в практической деятельности людей, и существенный вклад которой в атомную энергетику, термоядерный синтез, освоение космического пространства, спутниковое телевидение, прогнозирование погоды, предупреждение атмосферных катастроф, исследование земной среды и мирового океана, поиск полезных ископаемых и др., общеизвестен и которая играет в современном обществе весомую роль. Как отмечает Павловский Ю.Н. [1]: “ … Математическое моделирование будет трактоваться как технология, используемая для прогноза развития реальных явлений, процессов, систем или для прогноза их свойств. Эта технология (ее можно считать частью информационной технологии, поскольку она позволяет извлечь новую информацию из той, которая уже имеется) встроена в процесс производства материальных благ и в процесс их потребления так, что ни то ни другое в современном виде существовать без этой технологии не могут, так же как они не могут существовать без современных технологий в области энергетики, транспорта  и т.д. …

Перечисляя существенный вклад прикладной математики в научно-технический прогресс, отметим, что человеческая цивилизация, в том числе “благодаря” и достижениям прикладной математики, за свое существование, к сожалению, накопила немало печальных фактов научной деятельности и экспериментов над природой, повлекших за собой ряд экологических катастроф, гибель и страдания людей. Ученые были освобождены от моральной ответственности за последствия открытий и применения полученных результатов на практике. Создавались и испытывались, в том числе и на людях, химические, атомные, ядерные, бактериологические и другие виды оружия.

В последние десятилетия из-за осознания экологических проблем, которые могут способствовать тому, что глобальный климат и окружающая среда понесут непоправимые потери, и вследствие чего может произойти гибель всего живого на Земле, широкими слоями человеческого сообщества стали подвергаться сомнению преимущества естествознания [2]. Нелишне вспомнить критику гонки вооружений, ядерных испытаний, строительства атомных электростанций, глобальных проектов поворота некоторых западносибирских рек в Среднюю Азию, тотальной мелиорации и др., которые не имели никаких морально-этических оснований и попадали в конфликтные ситуации технологичности науки и моральных ее ограничений. Вместе с тем, нельзя не отметить гражданскую позицию и героизм некоторых ученых, таких, как А. Эйнштейн, академик А.Д. Сахаров и др., которые прекращали подобные прикладные исследования, осознав их истинную угрозу человеческому обществу и земной среде, и находили в себе смелость к резкой критике, открыто говорить и предупреждать человечество о возможной угрозе и вероятных последствиях, которые могут повлечь за собой практические реализации подобных разработок. И таких примеров, из самых разнообразных научных областей, можно привести немало.

На современном этапе это должны осознавать не только ученые, в том числе прикладники, на которых лежит груз, в первую очередь, моральной ответственности перед будущими поколениями людей за свои прикладные исследования. Идеями гуманизации и сопутствующей ей гуманитаризации образования должно быть пронизано и вузовское прикладное математическое образование. Прикладным исследованиям необходим гуманитарный анализ с участием экспертов гуманитариев, с их точкой зрения на процесс. Уместно отметить общеизвестное положение о том, что гуманитарные знания формируют целостный образ мира, в котором любовь, забота о мире и человеке, ощущение красоты мира продолжают существовать.

Ведя разговор об информационных и коммуникационных технологиях исследования математических моделей, коснемся интенсивно развивающейся теории обратных задач для дифференциальных уравнений, роль которых в естественных науках и их приложениях в настоящее время во всем мире хорошо осознана.

Большой интерес к данным задачам обусловлен их большой прикладной важностью и появлением современных информационных и коммуникационных технологий, поставивших обратные задачи в ряд актуальных проблем современной математики. При помощи обратных задач для дифференциальных уравнений, например, изучаются свойства Земли, исследуются звезды и планеты, решаются проблемы неразрушающего контроля изделий и конструкций, выявляются дефекты внутри работающего объекта, проводятся медицинские исследования, направленные на выявление патологий внутренних органов человека и многие другие исследования. Благодаря достижениям теории обратных задач многие математические модели приобретают стройность и достоверность. Достигнут весомый прогресс в компьютерной томографии. Стремительное распространение этого метода обусловлено его эффективным применением в медицине, биологии, ??иагностике плазмы и др. Внедрение метода компьютерной томографии инициировало крупные достижения в медицинской диагностике, электронной микроскопии биологических макромолекул, вирусологии и д.р.

Возвращаясь к проблеме гуманитарного анализа математических моделей, отметим, что обратные задачи для дифференциальных уравнений могут играть здесь важную роль. Подобные задачи связаны, как известно,  с обращением причинно-следственной связи – отысканием неизвестных причин по известным следствиям. Таковыми, например, могут являться свойства и характеристики здоровья человека, окружающей среды, в том числе земной и др.

При помощи компьютерного моделирования возможно проигрывать на математических моделях обратных задач для дифференциальных уравнений, ставя, совместно со специалистами в области обратных задач, математического моделирования и экспертами гуманитарных и социальных  наук, интересующие вопросы и получая ответы, получив эффективный инструмент идентификации математических моделей, для анализа и прогноза поведения сложных объектов и явлений, изучение которых традиционными методами затруднено  или вообще невозможно.

Известны результаты компьютерного моделирования явления "ядерной зимы", выполненные в начале 80-х годов прошлого столетия в ВЦ АН СССР под руководством академика Н.Н. Моисеева. Эти результаты дали человечеству, в том числе политикам, неопровержимые аргументы против ядерной войны, даже так называемой "ограниченной ядерной войны".  Исследования математических моделей с их гуманитарным анализом в настоящее время проводятся в различных Российских научных центрах,  в  том числе и  в  вычислительном центре  им. А.А. Дородницына РАН, в прошлом ВЦ АН СССР (г. Москва), где с середины 60-годов прошлого столетия изучаются и анализируются различные аспекты взаимного влияния человеческого общества и окружающей его среды [3-5].

Данным проблемам посвящаются и различные Международные конференции, проводимые как в России, так и за рубежом. На одном из таких международных форумов «Проекты будущего: междисциплинарный подход», проходившего  в г. Звенигороде 16-19 октября 2006, на котором обсуждался круг проблем, связанных со стратегическим прогнозом для мира и России, предвидением, моделированием, системным анализом возможных альтернатив, Ю.Н. Павловский, обращает внимание на то, что для внедрения технологий, объединяющих как гуманитарные так и математические средства анализа и прогноза сложных процессов в практику исследований и принятия практических решений необходим другой уровень взаимопонимания гуманитарной и математической сфер исследований, чем тот, который имеется в настоящее время. Для повышения этого уровня необходима соответствующая модификация системы образования (текст доклада Ю.Н. Павловского под названием “О ценности человеческой жизни. Об использовании понятия "ценность человеческой жизни" в качестве инструмента анализа проблем сдерживания, межгосударственных отношений, процесса вооруженной борьбыразмещен в Интернете по адресу: http://spkurdyumov.narod.ru/Pavlovskiy2.htm).

Получив в вузе профессиональные знания в области прикладной математики, обладая не только прикладной математической культурой, но и гуманитарной  культурой, знаниями в области информационных и коммуникационных технологий, не проявляя враждебных действий по ??тношению к природе, отчетливо осознавая гуманные отношения своей прикладной деятельности с окружающей средой и обществом, молодой человек гармонично может включиться в современное информационное и постиндустриальное общество, вписаться в пространство гуманитарной культуры, освоить ее смыслы и ценности [6]. И в дальнейшем будет формировать свою духовность, развивать мировоззрение и осознавать свое место и роль в обществе.

В настоящее время в России насчитывается более 80 университетов и высших технических учебных заведений, в которых имеются либо факультеты либо направления либо специальности прикладной математики, где осуществляется подготовка высококвалифицированных математиков-прикладников (см. напр. [7,8]). Факультеты прикладной математики реагируют на перспективные потребности современного общества и реализуют новые образовательные идеи и программы.

Отметим, что за годы существования факультетов прикладной математики сформировались ведущие в России научные школы по различным фундаментальным направлениям прикладной математики: обратные и некорректно поставленные задачи, математическая физика и спектральная теория дифференциальных уравнений, вычислительные методы и математическое моделирование, нелинейные динамические системы и процессы управления, синергетика, теория игр и исследование операций, оптимальное управление и системный анализ, математическая кибернетика и математическая логика, теория вероятностей и математическая статистика, теоретическое и прикладное программирование и др.

Данную заметку хочется завершить цитатой Павловского Ю.Н. [1]: “ …Прикладным математикам необходима гуманитарная культура, гуманитарии должны обладать основами математической культуры. Это возможно только в результате глубоких преобразований в системе образования…”.

 

ЛИТЕРАТУРА

 

1. Павловский Ю.Н. Имитационное моделирование сложных процессов и систем // Современные проблемы прикладной математики: Сборник научно-популярных статей (выпуск 1) / Под редакцией академика РАН А.А. Петрова. – М.: МЗ Пресс, 2005. – С.75-98.

2. Миронов А.В. Концепции современного естествознания: математика, физика, астрономия, химия, науки о Земле, биология, человек, синергетика. – М.: МЗ Пресс, 2003. – 204 с.

3. Павловский Ю.Н. Имитационные модели и системы. – М.: Фазис, 2000. – 131 с.

4. Болотелов Н.В., Бродский Ю.И., Оленев Н.Н., Павловский Ю.Н.  Эколого-социально-экономические модели: гуманитарный и информационный аспекты // Информационное общество, 2001. №6. – С. 43-51.

5. Болотелов Н.В., Бродский Ю.И., Оленев Н.Н., Павловский Ю.Н., Тарасова Н.П. Проблема устойчивого развития: естественно-научный и гуманитарный анализ. – М.: Фазис, 2004.

6. Корнилов В.С. Гуманитарная компонента прикладного математического образования // Вестник Московского городского педагогического университета. Серия “Информатика и информатизация образования”. – М.: МГПУ, Курск: КГУ, 2006. № 2 (7). – С.120-128.

7. Государственный образовательный стандарт высшего профессионального образования по направлению 510200 – Прикладная математика и информатика для магистров прикладной математики и информатики. – М.: Министерство образования Российской Федерации, 2000.

8. Типовые программы по информатике и прикладной математике: Для студентов и преподавателей педагогических университетов / Под редакцией профессора С.Г. Григорьева. – М.: МГПУ, 2006. – 98 с.

Автор оригинала: Корнилов В.С.
Источник оригинала: Журнал «Вестник РУДН» серия «Информатизация образования», 2007, №1

Новости
16.06.2017

Российский университет дружбы народов объявляет о проведение первой волны вступительных испытаний среди иностранных граждан для обучения на программах магистратуры на контрактной основе. Первая ...

13.10.2016

26 октября-27 октября 2016 года Российский университет дружбы народов проводит Международную конференцию «Сетевые университеты и международный рынок труда (пространства БРИКС, СНГ, ШОС)».

19.05.2016

The Peoples’ Friendship University of Russia (PFUR) announces the beginning of admission of foreign citizens who graduated from Bachelor and Specialist Degree programs of PFUR and other Russian and ...

19.05.2016

Российский университет дружбы народов (РУДН) объявляет о наборе иностранных граждан -выпускников бакалавриата и специалитета РУДН и других российских и зарубежных ВУЗов на программы магистратуры на ...

11.12.2015

Проект рекомендаций Семинара-совещания научной общественности по проблемам международного научно-технического и образовательного сотрудничества