Базовые кафедры: Кафедра динамического моделирования и биомедицинской инженерии

10.  Базовая кафедра динамического моделирования и биомедицинской инженерии_
     Место нахождения: СФ ИРЭ  им. В.А. Котельникова РАН

Данные по учреждению РАН:

Ф.И.О руководителя, ученая степень д.ф.-м.н., Безручко Б.П.

Кол-во привлеченных научных сотрудников  2007-3, 2008-4, 2009-5

Кол-во членов РАН (ак., чл.-корр. РАН)  0

Кол-во студентов, проходящих обучение2007 - 28, 2008 – 34, 2009 - 42

Данные по Вузу-партнеру:

Вуз: Саратовский госуниверситет им. Н.Г. Чернышевского

Факультет: нано- и биомедицинских техноглогий 

Кафедра: динамического моделирования и биомедицинской инженерии

Кол-во привлеченных преподавателей 5

Направление подготовки: биомедицинская инженерия  200300  - Квалификация специалиста:бакалавр и магистр техники и технологии по специальности биомедицинская инженерия 
Срок обучения: 4 и 6 лет 
Правовой статус: договор о сотрудничестве СГУ и СФ ИРЭ РАН от 12 марта 2007.
Учебный план  за 2009 г. утвержден руководством Вуза
Учебные программы по спецкурсам,  утвержденные руководством Вуза:
Содержание и объем спецкурсов.

1. СПЕЦКУРС «ЭВМ В МАТЕМАТИЧЕСКОМ МОДЕЛИРОВАНИИ»
Целью изучения дисциплины «ЭВМ в математическом моделировании», является формирование у студентов навыков программирования на ЭВМ и приложения этих навыков для моделирования различных процессов и систем.
Объём изучения дисциплины согласно учебному плану: лекций — 18 часов, практических  (лабораторных) занятий — 54 часа, самостоятельной работы студентов — 70 часов.
Дисциплина изучается в 1 учебном семестре.
Краткое содержание дисциплины

  1. Циклические алгоритмы.
  2. Обработка массивов.
  3. Средства отладки программ.
  4. Представление чисел в памяти компьютера. Точность вычислений.

Курс читает: к.ф.-м.н., доцент Диканев Т.В.

2. СПЕЦКУРС «СОВРЕМЕННЫЕ КОМПЬЮТЕРНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ»

            Целью изучения дисциплины является детальное знакомство с современными методами решения численных задач с использованием языков программирования и специализированных математических пакетов.

Объём изучения дисциплины согласно учебному плану: лекций — 18 часов,

практических занятий — 54 часа, самостоятельной работы студентов — 80 часов.

Дисциплина изучается в 5 учебном семестре.

Краткое содержание дисциплины

1.      Методы решения нелинейных алгебраических уравнений.

2.      Операции с матрицами и решение систем линейных уравнений

3.      Аппроксимация, интерполяция и экстраполяция

4.      Численное дифференцирование

5.      Численное интегрирование

6.      Численное решение дифференциальных уравнений

            Курс читает: к.ф.-м.н., доцент Сысоев И.В.

СПЕЦИАЛЬНЫЕ ДИСЦИПЛИНЫ ПОДГОТОВКИ МАГИСТРОВ:

3.  «МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ БИОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И СИСТЕМ»

             Целью изучения дисциплины является формирование у студентов знаний о

методах моделирования процессов и объектов, используемых наукой, об особенностях .

            Объём изучения дисциплины согласно учебному плану: лекций — 18 часов

 практических (лабораторных) занятий — 36 часа, сам. работы студентов — 96 часов.

Дисциплина изучается в 9 учебном семестре (1 семестре магистратуры).

         Краткое содержание дисциплины:
1) Общие представления о моделировании.
2) Мировоззренческие подходы к математическому моделированию
3)  Динамические модели эволюции.
4) Стохастические модели.
 5) Моделирование по временным рядам. 
6) Специфика моделирования живого. Примеры: модели биологических процессов и систем.
Курс читает:  д.ф.-м.н., профессор Безручко Б.П.


4. «АНАЛИЗ И ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ БИОЛОГИЧЕСКОГО ЭКСПЕРИМЕНТА»

            Целью изучения дисциплины является знакомство студентов с современным

 методами опыта приложения этих методов к реальным медико-биологическим данным.

Объём изучения дисциплины согласно учебному плану: лекций — 18 часов

Дисциплина изучается в 10 учебном семестре (2 семестре магистратуры).

            Краткое содержание дисциплины

Дискриминантный анализ. Постановка задачи дискриминантного анализа.

Линейный дискриминантный анализ. Линейная разделимость.

Методы оценки связанности по временным рядам. Корреляция и кросскорреляционная

 функция. Когерентность. Частная когерентность. Направленные характеристики:

причинность по Грейнджеру, направленная передаточная функция, частная направленная

когерентность. 

Курс читает: к.ф.-м.н., доцент Диканев Т.В.

5. «УЗЛЫ И ЭЛЕМЕНТЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО МИКРОПРОЦЕССОРНОГО УПРАВЛЕНИЯ И КОНТРОЛЯ БИОМЕДИЦИНСКИХ ПРИБОРОВ»

Целью изучения дисциплины является формирование у студентов комплекса профессиональных теоретических знаний и базовых навыков в области разработки аппаратуры автоматического управления и контроля биомедицинского назначения на основе микроконтроллеров.

            Объём изучения дисциплины согласно учебному плану: лекций — 36 часов, практических (лабораторных) занятий — 54 часа, самостоятельной работы студентов — 90 часов. Дисциплина изучается в 10-11 учебных семестрах (2-3 семестрах магистратуры).

Краткое содержание дисциплины

1.      Историческое введение

2.      Основные узлы микропроцессора

3.      Арифметико-логическое устройство

4.      Системная шина

5.      Взаимодействие АЛУ и периферии

6.      Программирование микропроцессоров

            Курс читает: к.ф.-м.н., доцент Караваев А.С.

Ф.И.О. и  ученая степень преподавателей

  1. Безручко Б.П., профессор, д.ф.-м.н.
  1. Селезнев Е.П., профессор, д.ф.–м.н
  1. Пономаренко В.И, доцент, д.ф.-м.н., в.н.с.
  1. Диканев Т.В., доцент, к.ф.-м.н.
  1. Приходько С.В., ассистент, к.т.н.
  1. Караваев А.С., доцент, к.ф.-м.н.
  1. Сысоев И.В., доцент, к.ф.-м.н.

     К учебно-педагогической работе привлекаются и сотрудники лаборатории СФ-6, не состоящие в штате преподавателей кафедры из-за его ограниченности:
 1) Прохоров М.Д., д.ф.м.н., в.н.с.;
 2) Смирнов Д.А., к.ф.-м.н., с.н.с. (0.5 вед инженера кафедры);

Целью деятельности кафедры является обеспечение высокого уровня подготовки студентов в направлениях нелинейной динамики и биомедицины. Первое направление развивается как в филиале силами двух научных лабораторий (экспериментального и теоретического профиля), так и несколькими лабораториями в Московской и Фрязинской частях института, рабочие места в которых могут быть использованы для стажировок и выполнения квалификационных работ бакалавров и магистров. Второе, биомедицинское, направление, уже более двадцати лет культивируется в ИРЭ РАН, в рамках которого функционирует исследовательский центр этого профиля. В нем проводились одни из первых исследований живых систем с использованием измерительной и методологической баз современной радиофизики и полупроводниковой техники. Коллектив лаборатории, на базе которой непосредственно функционирует кафедра, располагает радиоизмерительным оборудованием и имеет существенный методический задел по обработке сложных сигналов с использованием методов нелинейной динамики. Это выражается в публикации монографии (2005 г.) и статей в солидных международных и отечественных журналах, в поддержке исследований различными фондами.

Для реализации целей коллектив кафедры:

  • культивирует раннее подключение студентов к выполнению НИР как в рамках подготовки курсовых, дипломных и магистерских работ, так и при работе в филиале по совместительству,
  • создает совместные со студентами и аспирантами научные творческие коллективы,
  • расширяет связи с кафедрами биомединженерного профиля и клиниками государственного медицинского университета, заключает договора на прохождение производственных практик и стажировок,
  • организует посещение студентами  выставок и салонов современной биомедицинской техники,
  • работа со школьниками старших классов школ г. Саратова с целью раннего привлечения их к исследовательской деятельности.

Деятельность сотрудников базовой кафедры направлена и на модернизацию образовательных программ в соответствии с новейшими представлениями о системе требований, предъявляемых к специалистам данного профиля.

В основном составе коллектива работают четыре молодых ученых с кандидатской степенью - с.н.с. Смирнов Д.А. (в лаборатории), доценты Караваев А.С., Сысоев И.В., Диканев Т.В. и ассистент Приходько С.В. (на кафедре). Традиционно лаборатория уделяла большое внимание работе с молодежью. В исследованиях, проводимых лабораторией, систематически участвуют аспиранты СГУ: Наконечный П.В., Филина Е.В., Попова Е.С. и студенты СГУ: Сидак Е., Хорев В., Рубан Е., Усакина Т., Сысоева (Глушкова) М., Северюхина А. Кроме того, все студенты кафедры получают исследовательские навыки в  процессе выполнения курсовых, выпускных квалификационных работ и научно-исследовательской практики.

Продолжает функционировать учебно-научная лаборатория «Нелинейная динамика (физический эксперимент)». В ней студенты кафедры «Нелинейной физики» факультета нелинейных процессов СГУ проходили практикум и выполняли дипломные, и курсовые работы. В 2009 г. под руководством сотрудников лаборатории защищены 8 выпускных работ бакалавров и 1 магистерская диссертация (Селезнев А.Е., руководитель д.ф.-м.н. Пономаренко). Совместно со студентами, аспирантами и молодыми учеными опубликовано 1 учебное пособие, 13 статей в российских и зарубежных реферируемых журналах, 49 тезисов на Российских и зарубежных конференцях.

Кроме того,  сотрудники лаборатории:

- читают различные курсы лекций на факультетах Саратовского государственного университета (нано- и биомедицинских технологий, механико–математическом, нелинейных процессов),

- ведут кружок физики в лицее математики и информатики,

- привлекали школьников к научной работе,

- участвует в организации и проведении городских и областных олимпиад по физике для школьников и научной конференции школьников «Патриоты России» по физике и математике.

Продолжалась работа по развитию базовой кафедры:

-  подготовлено и издано учебное пособие: Информатика. Технические средства/ -Саратов: Научная  книга, 2009. -212 . ISBN 978-5-9758-1140-0, два учебных пособия подготовлены к изданию  (Караваев А.С. Методы обработки временных рядов / Учебное пособие. –Саратов, 2009. ‑68 с.,

Караваев А.С. Введение в программирование аппаратных средств на языке Си / Учебное пособие. –Саратов, 2009. ‑68 с.

- в новом помещении, выделенном в 8 корпусе СГУ, создан практикум по электротехнике: смонтированы 8 лабораторных установок, изготовлены и малым тиражом  изданы методические пособия к ним, которые прошли апробирование и послед переработки будут в 2010 году изданы в виде единого учебного пособия;

- проведен первый выпуск бакалавров. Все 8 выпускников изъявили желание продолжать обучение в магистратуре,

- один студент прошел месячную стажировку в Германии в Исследовательском центре  г.Юлих. (Е.Сидак)

- открыта  магистратура по направлению 200300 «Биомедицинская инженерия», магистерская программа 200300-6 «Методы и системы оптимизации сложных объектов в медико-биологических исследованиях», в связи с чем  разработаны и утверждены новые учебные планы и разработаны программы новых учебных курсов: «Современные проблемы биомедицинской инженерии», «История и методология биомедицинской инженерии», «Компьютерные технологии обработки и анализа медико-биологических данных», «Принципы самоорганизации. Основы синергетики и теория катастроф», «Спектральное представление биомедицинских данных», «Численные методы решения биомедицинских задач», «Механизмы функционирования биологических структур», «Применение методов математического моделирования в исследовательской практике», «Математические модели биологических процессов и систем», «Анализ и обработка результатов биологического эксперимента», «Узлы и элементы автоматического микропроцессорного управления и контроля биомедицинских приборов».

с 07.04.2016