Кафедра «Прикладная математика»

В 1998 году в Арзамасском политехническом институте появилась кафедра прикладной математики. Потребность в специалистах, совмещающих высокий уровень инженерной и математической подготовки, возникла в 60-х годах прошлого века на волне научно технического прогресса, связанного с освоением космоса и развитием цифровой вычислительной техники и микроэлектроники. Инициаторами выпуска специалистов нового типа – инженеров-математиков по запросу ведущих научных организаций и наукоемких отраслей промышленности выступили Московский авиационный институт и Московский институт электронного машиностроения.

С тех пор область спроса на инженеров – математиков имеет неизменную тенденцию к расширению. Это связано со стремительным развитием информационных технологий, которые находятся в русле специальности, и проникновением их практически во все сферы человеческой деятельности. Очень ярко о возрастающей роли прикладных математиков в современном мире сказал выдающийся американский математик Гаррет Биркгофф в своей работе «Математика и психология»: «Чтобы сделать симбиоз человека и машины подлинно эффективным наше общество будет нуждаться в прикладных математиках … поэтому «необходимо поддержать и стимулировать профессиональное развитие таких прикладных математиков, способных к глубокому общению с другими учеными и инженерами и знакомыми с мощью и ограничениями цифровых машин. Люди, обладающие этими способностями, призваны стать вождями завтрашнего математического мира, но их будет крайне трудно найти и развить!»

Руководствуясь этой глобальной целью, кафедра прикладной математики решает задачу подготовки специалистов на протяжении 26 лет. Это самая молодая кафедра АПИ НГТУ, т.е. рынок труда еще не наполнен. Она готовит специалистов в области прикладной математики - математиков, умеющих использовать компьютеры и компьютерные технологии для исследования самых разнообразных явлений и процессов, способных самостоятельно разрабатывать новые компьютерные технологии.

В течение 26 лет кафедра прикладной математики (ПМ) – самая молодая кафедра АПИ НГТУ – готовит специалистов, умеющих формализовать любые технические объекты и процессы в математические модели и использовать компьютеры и компьютерные технологии для их исследования, способных самостоятельно разрабатывать новые компьютерные технологии. Вначале выпускались инженеры-математики, а с 2011 года кафедра перешла на двухуровневую систему подготовки кадров: бакалавриат и магистратуру. Студенты, успешно освоившие программу подготовки бакалавра 01.03.04 «Прикладная математика», могут на конкурсной основе продолжить обучение в магистратуре по направлению 01.04.04 «Прикладная математика» с профилем подготовки «Системы управления и обработки информации в инженерии».

Коллектив кафедры со времени ее основания составили преподаватели и сотрудники, работавшие ранее на кафедрах «Общетехнические дисциплины» и «Авиационные приборы и устройства». Большой вклад в развитие учебного процесса и методической работы, будучи заместителем заведующего кафедрой, внесла доцент, к.т.н., Антонина Борисовна Лазарева (1953-2020). Большой вклад в развитие учебного процесса внесли безвременно ушедшие из жизни преподаватели кафедры Руслан Анатольевич Калиничев, Людмила Ивановна Спицына и Александр Викторович Фимин. Особые слова благодарности следует сказать Нине Алексеевне Тюриной, которая многие годы надежно обеспечивала всю административно-техническую сторону деятельности кафедры, а сейчас вышла на пенсию. На сегодняшний день в штатном составе кафедры – 1 д.ф.-м.н., 6 к.ф.-м.н., 3 к.т.н., 1 к.п.н., из них ученые звания имеют: профессор – 1, доцент – 6.

Основатель кафедры, первый и он же нынешний заведующий кафедрой – доктор физико-математических наук профессор Пакшин Павел Владимирович, выпускник Московского авиационного института, ученый с мировым именем, Почетный работник высшего профессионального образования России, заслуженный профессор НГТУ. Активно подключая к фундаментальным и прикладным НИР сотрудников кафедры, а в особенности молодежь (магистрантов и аспирантов), он практически решил кадровые вопросы на кафедре (и во многом – с научными кадрами на АНПП «ТЕМП-АВИА»). Большинство преподавателей кафедры являются его учениками и защитили кандидатские диссертации под его научным руководством (Глухова А.Ф., Емельянова Т.В., Рябов А.В., Эварт Т.Е., Емельянова Ю.П. и др.). Сохраняют связь с институтом и выпускники, работающие ныне в других организациях, например, занятия по специальным дисциплинам ведут Кляпнев Д.А., к.т.н. Огородников К.О., д.ф.м.-н. Поздяев В.В., к.т.н. Яблонский Д.В.

Основными научными направлениями кафедры являются теория робастной устойчивости и управления и теория управления многомерными (2D) системами. Эта сравнительно новая теория служит, в частности основой для построения высокоточных робототехнических систем. Благодаря полученным в этом направлении результатам, исследовательский коллектив кафедры во главе с П.В. Пакшиным выдвинулся в группу мировых лидеров в области исследования теории и приложений многомерных систем.

Студенты кафедры активно вовлечены в научно-исследовательскую работу. Они систематически участвуют в студенческих научных конференциях в Нижнем Новгороде, Москве, Санкт-Петербурге, Казани, Самаре, Уфе, Перми, Воронеже и других городах, а также

Воспитанники кафедры имеют многочисленные публикации в межвузовских сборниках, журналах и материалах конференций, проводимых за рубежом, в том числе в базах РИНЦ, ВАК и Scopus. Вклад студентов кафедры в результативность НИРС ежегодно оценивается дипломами областных конкурсов научных работ и научно-технических конференций самого высокого уровня.

Одним из направлений НИРС является научно-методическая работа по созданию интерактивных электронных средств обучения. Студенты систематически принимают участие во Всероссийских конкурсах Web-квестов «Научный поиск», становясь победителями и занимая призовые места:

• «Web-квест по теме «История сетевых технологий»»
• «Web-квест по теме «Основоположники сетевых технологий»»
• «Web-квест по теме «Оформление Web-страниц»»

Студенты кафедры постоянно участвуют в областных и региональных олимпиадах по математике, информатике и физике, ежегодно занимают призовые места – личные и командные. В 2024 году команда по физике заняла призовое первое место, по математике - призовое второе место, по информатике – призовое третье место по группе вузов «Б».

Победителями Всероссийского конкурса научных работ молодых ученых по теории управления и ее приложениям в различные годы стали (https://www.ipu.ru/education/contest):

2019 год.

Копосов Антон Сергеевич (Арзамасский политехнический институт) за работу «Сетевое управление с итеративным обучением дискретными линейными стохастическими системами» (конкурс студенческих работ)

2020 год.

Неклюдов Максим Сергеевич (Арзамасский политехнический институт) за работу«Электронное учебное пособие на базе ОС Android для изучения дисциплины «Теория управления» с использованием мобильных устройств» (конкурс студенческих работ)

2022 год.

Костюк Вячеслав Иванович (Арзамасский политехнический институт (филиал) федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева») за работу «Синтез нейро-сетевого контура стабилизации летательного аппарата на основе обучения с подкреплением» (конкурс студенческих работ).

2023 год.

Копосов Антон Сергеевич (Арзамасский политехнический институт (филиал) ФГБОУ ВО «Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева», АПИ НГТУ) за работу «Сетевое управление с итеративным обучением при изменении режима работы агентов и конфигурации информационной структуры» (конкурс научных работ аспирантов).

Емельянова Юлия Павловна (Арзамасский политехнический институт (филиал) ФГБОУ ВО «Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева» АПИ НГТУ) за работу «Управление с итеративным обучением дискретной системой с изменяемой эталонной траекторией в условиях неопределенности» (конкурс научных работ сотрудников).

Кроме того, в 2023 году студент Харитонов Лев Сергеевич (Арзамасский политехнический институт (филиал) ФГБОУ ВО «Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева» АПИ НГТУ) представил на  конкурс программы «Умник», организуемый Фондом содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере разработку обучающего VR-симулятора лаборатории «Технология машиностроения» и в 2024 году стал победителем этого конкурса.

 Кафедра ПМ успешно готовит выпускников магистратуры и аспирантуры, которых предприятия охотно приглашают на работу. С момента основания кафедры под руководством профессора П.В. Пакшина было защищено свыше 25 диссертаций на соискание ученой степени к.т.н., к.ф.-м.н., д.ф.-м.н.

Многолетние научные разработки кафедры получили убедительное признание международного научного сообщества. Научные проекты, руководимые проф. Пакшиным П.В., неоднократно поддерживались грантами Минобрнауки и Российского фонда фундаментальных исследований, а также госзаданием Минобрнауки в рамках конкурсной части на проведение НИР. Научные доклады проходили отбор на наиболее престижные Международные научные конференции, конгрессы, симпозиумы, проводимые при поддержке крупнейших международных научных обществ, таких как IFAC (Международная федерация по автоматическому управлению), IEEE (Институт инженеров электротехники и электроники), SIAM (Общество промышленной и прикладной математики) и др. Результаты научных исследований докладывались на зарубежных конференциях в Венгрии, Германии, Греции, Италии, Кипре, Китае, Нидерландах, Польше, Словакии, США, Украине, Франции, Чехии, ЮАР, Японии и т.д., а также на многих международных конференциях в России. Статьи по результатам исследований опубликованы в ведущих отечественных и международных журналах.

Многие новые разработки кафедры базируются на достижениях Александра Михайловича Ляпунова, его труды активно используются в научных исследованиях кафедры. Кроме того, именно на кафедре ПМ стало давней традицией изучать и популяризировать его жизнедеятельность, чтить память великого российского ученого.

В год 150-летия со дня рождения А.М. Ляпунова (1857–1918 гг.) инициативная группа преподавателей и студентов кафедры под руководством проф. Пакшина П.В. провела сбор денежных средств и организовала открытие мемориальной доски великому русскому математику на здании бывшей Нижегородской губернской мужской гимназии (ныне Нижегородский государственный педагогический университет), где он учился. В 2017 году международная научная общественность отмечала 160 лет со дня рождения великого российского математика и 125 лет со дня опубликования его главного труда – докторской диссертации «Общая задача об устойчивости движения».  Кроме того, со времени издания этого труда на французском языке в Тулузе истекло 110 лет. Юбилейным датам в Тулузе была посвящена работа специальной сессии двадцатого конгресса IFAC. Преподаватели кафедры прикладной математики явились инициаторами и организаторами проведения этой сессии и приняли самое активное участие в ее работе. Всего на конгресс было отобрано пять наших работ, включая три на «ляпуновскую» сессию, причем трое из пяти участников конгресса – это молодые ученые кафедры: Ю.П. Емельянова, М.А. Емельянов и В.В. Поздяев.

Отрадно отметить, что все они уже имеют солидный багаж участия в конференциях подобного уровня. Научная активность кафедры не снизилась в период пандемии и в текущий период, характеризующийся сложной международной обстановкой. В 2020 году ученые кафедры приняли участие в режиме ONLINE в международном конгрессе IFAC в Берлине, а в 2023 году – в конгрессе IFAC в Японии. Кроме того, в 2023 и 2024 гг. участвовали в конференциях под эгидой IEEE в Марокко и Алжире. В 2023 году ученые кафедры представили четыре доклада на Всероссийское Совещание по проблемам управления, в том числе один пленарный доклад ( https://vk.com/video/@public223047524?z=video-223047524_456239023%2Fpl_-223047524_-2).

По итогам неутомимой работы и высокой публикационной активности в области истории науки доцент Н.А. Пакшина признана лучшим краеведом года (2017 г.), а вторая книга ее трехтомника об А.М. Ляпунове - лучшим научно-популярным изданием.

Кафедра «Прикладная математика» АПИ НГТУ входит в систему научно-образовательных центров ВУЗов России по проблемам управления (https://www.ipu.ru/education/sec), объединяемых Институтом проблем управления им. В.А. Трапезникова РАН (ИПУ РАН); кроме того, является структурообразующей кафедрой в Арзамасском научно-образовательном центре, созданном совместно с ИПУ РАН. Для выполнения НИР на кафедре создана научно-исследовательская лаборатория «Математическое моделирование сложных систем управления».

Профессор Пакшин П.В. входит в ведущие научные сообщества: Российский национальный комитет по автоматическому управлению (РНКАУ); Технический комитет IFAC по образованию (IFAC EDCOM); IEEE Control Systems Society; SIAM; Академия навигации и управления движением. Как член технического комитета по образованию Международной федерации по автоматическому управлению (IFAC EDCOM) выступил с инициативой проведения 9-го международного симпозиума IFAC по образованию в России. Инициатива получила поддержку IFAC, и симпозиум прошел в 2012 году в Нижнем Новгороде, причем П.В. Пакшин был председателем Национального оргкомитета симпозиума IFAC ACE 2012.

В 2014 году кафедра ПМ под руководством Пакшина П.В. с большим успехом организовала и провела XI Всероссийскую школу-конференцию молодых ученых «Управление большими системами», подтвердив эффективное функционирование Арзамасского научно-образовательного центра теории и систем управления.

 Более десяти лет Пакшин П.В. является членом международных программных комитетов (IPC) симпозиумов Международной федерации по автоматическому управлению (IFAC), по образованию (Advances in control education – ACE),

ACE 2025, Budapest, Hungary

ACE 2022, Hamburg Bergedorf, Germany;

ACE 2019, Philadelphia, Pennsylvania, USA;

членом научного комитета Международной конференции по оптимизации, алгоритмам обучения иприложениям (OL2A International Conference)

0L2A 2025, Sestri Levante - Genoa, Italy

0L2A 2024 , San Cristóbal de La Laguna -Tenerife, Spain

OL2A 2023, Ponta Delgada, Portugal

OL2A 2022, Povoa de Varzim, Portugal

OL2A 2021, Politecnico de Braganca, Portugal

а также членом международного программного комитета симпозиума Международной федерации по автоматическому управлению по робастному управлению в 2015 году (8th IFAC Symposium on Robust Control Design-ROCOND 15); членом Программных комитетов ряда международных конференций:

Профессор Пакшин П.В. входит в редколлегии многих международных и российских журналов: IET Control Theory and Applications, Numerical Algebra, Control and Optimization (NACO), ICIC Express Letters An International Journal of Research and Surveys, International Journal of Innovative Computing, Information and Control (IJICIC), Автоматика и телемеханика, Управление большими системами; а также является рецензентом ведущих международных журналов таких как Automatica, International Journal of Robust and Nonlinear Control, International Journal of Control и др.

Сам профессор Пакшин П.В. регулярно повышает квалификацию, в том числе выезжал с чтением лекций и исследовательскими визитами в Словацкий технический университет в Братиславе (Словакия), университет нового Южного Уэльса в Канберре (Австралия), лабораторию анализа и архитектуры систем национального центра научных исследований Франции в Тулузе, Зеленогурский университет (Польша), университет Николая Коперника в Торуне (Польша).

Профессор П.В. Пакшин сумел создать в небольшом провинциальном вузе научную школу мирового уровня «Управление сложными системами в условиях неопределенности». Молодые ученые кафедры успешно выступают за рубежом на конференциях IFAC и IEEE, проводят исследования по грантам РФФИ и РНФ.

Научные исследования также ведутся в рамках инициативного сотрудничества с учеными из университета Николая Коперника (Торунь, Польша), из Зеленогурского университета (Зелена Гура, Польша), и из университета Саутгемптона (Великобритания). В рамках этого сотрудничества в последние годы опубликовано свыше 20 статей WoS и Scopus, в том числе в журналах из квартилей Q1 – Q2.

Исследования научной школы профессора П.В. Пакшина более полутора десятков лет поддерживаются грантами РФФИ и РНФ;

В составе

Пакшин П.В., Емельянова Ю.П., Емельянов М.А., Копосов А.С.

- успешно завершена работа над проектом РФФИ №19-08-00528-А, "Стохастическое управление с

итеративным обучением простыми и сетевыми системами", 2019-2021.

- успешно завершена работа над проектом РНФ № 22-21-00612 " Управление с итеративным обучением

переключаемыми стохастическими системами с запаздыванием", 2022-2023 .

В составе

Емельянова Ю.П. (руководитель), Емельянов М.А.

- успешно завершена работа над проектом РНФ № 18-79-00088 "Новые методы синтеза управления с

итеративным обучением", 2018 -2020;

Емельянова Ю.П. (руководитель), Копосов А.С.

- успешно завершена работа над проектом РНФ № 21-71-00091 "Управление с итеративным обучением

реконфигурируемыми системами", 2021-2023;

Заявка № 25-11-00065 Страница 43 из 46

Емельянова Ю.П. (руководитель)

- выполняется работа над проектом РНФ № 23-71-01044 "Управление с итеративным обучением в

роботизированных системах с учетом типовых нелинейностей" 2023 - 2025

В ближайших планах кафедры «Прикладная математика»: дальнейшее развитие основного научного направления «Теория 2D-систем и ее приложения к задачам приоритетного направления развития техники и технологий»; усиление качественного состава преподавателей; продолжение многолетнего сотрудничества с «Темп-Авиа» в плане НИР;; продолжение историко-биографических исследований в области математики; оформление заявок на грантовую поддержку РНФ новых научных проектов; повышение публикационной активности научных статей в российских и международных журналах с высоким импакт-фактором; продолжение совместных исследований в рамках международного научного сотрудничества с коллегами из Великобритании (университет Саутгемптона) и Польши (Зеленогурский университет); продолжение работы Арзамасского научно-образовательного центра (НОЦ) теории и систем управления в рамках сети НОЦ проблем управления российских ВУЗов и Института проблем управления им. В.А. Трапезникова РАН (https://www.ipu.ru/education/sec).