На Северном Кавказе разрабатывают технологии будущего

Северо-Кавказский центр математических исследований, организованный на базе Северо-Кавказского федерального университета (СКФУ), не ограничивается лишь образовательной и просветительской деятельностью. Здесь активно проводятся передовые фундаментальные исследования в области теоретической и прикладной математики, вычислительной информатики, криптографии и других смежных наук.

В режиме реального времени

- На данный момент у нас создано семь исследовательских групп, четыре из которых возглавляют молодые ученые, - рассказал директор центра известный математик Анатолий Алиханов. - В своей работе они охватывают широкий круг тем, начиная от разработки численных методов решения уравнений и заканчивая применением искусственного интеллекта для решения конкретных задач. Результаты этих исследований помогут развитию математической науки и научно-технологическому развитию страны.

О качестве и плодотворности деятельности ученых говорит тот факт, что с момента основания центра было опубликовано тридцать статей в популярных международных научных изданиях, индексируемых в базах данных Scopus и Web of Science. Причем десять из них написаны совместно с иностранными учеными. Некоторые работы проводятся при поддержке Российского научного фонда и Российского фонда фундаментальных исследований. Представители центра также удостоены грантов президента России для молодых кандидатов наук.

Проводимые специалистами центра исследования представляют большой интерес не только с научной, но и с практической точки зрения. К примеру, недавно ученые вуза разработали уникальное устройство для фильтрации визуальной информации. Скорость обработки изображений у него в 1,3-6,9 раза выше, чем у других российских и зарубежных аналогов. Добиться этого математикам удалось за счет новой, усовершенствованной архитектуры цифрового фильтра. Она предполагает применение метода фильтрации винограда и методов модулярной арифметики (системы остаточных классов). Разработка ученых особенно актуальна для систем обработки визуальной информации в режиме реального времени, которые сегодня используются для спутникового и видеонаблюдения, распознавания лиц, геолокации, контроля качества на производстве, в медицине и других областях.

Расшифровать сигнал

Другая разработка математиков СКФУ позволит повысить качество ранней диагностики проблем с сердцем. Ученые предложили эффективную систему распознавания сердечно-сосудистых заболеваний по сигналам ЭКГ (электрокардиограммы). Предложенный подход дал более высокую точность (до 87,5 процента), чем его аналоги. Этого удалось добиться за счет предварительной цифровой обработки данных для снижения шумов, искажающих сигнал электрокардиограммы.

Ученые СКФУ также создали систему распознавания пигментных новообразований кожи. По фотографии участка кожи с родинкой она определяет десять различных видов пигментных поражений кожи, причем делает это с более высокой точностью, чем аналоги или врачи-онкологи при визуальной диагностике. Если создать на ее основе мобильное приложение, то любой желающий сможет проверить себя на наличие подобных поражений кожи.

В Северо-Кавказском центре работает семь исследовательских групп, четыре из которых возглавляют молодые ученые

Больших успехов добились математики вуза и в других областях. Так, ученые СКФУ предложили новую модель обработки данных в интернете вещей. Она позволяет обеспечить надежность и безопасность, а также повысить на несколько порядков скорость кодирования и декодирования информации для маломощных устройств. Сейчас математики активно работают над созданием адаптивной системы, позволяющей надежно и безопасно хранить данные. Она будет подстраивать (оптимизировать) свою работу под текущие технические характеристики и условия системы. К примеру, если случится технический сбой, такая система его самостоятельно обнаружит и автоматически скорректирует свою работу.

Кроме того, ученые создают уникальную модель динамики атмосферы и океана, которая поможет метеорологам и океанологам делать более точные прогнозы и предупреждать заранее о капризах погоды.

Взгляд в будущеее

Ректор Северо-Кавказского федерального университета Дмитрий Беспалов рассказал, что исследования проводятся учеными в области математической физики.

- Наши ученые создают на базе университета сложную математическую модель динамики атмосферы и океана, которая позволит точнее определять скорость и направление перемещения циклонов и антициклонов, направление пассатов, прогнозировать приливы и затопление прибрежных районов, вызванные масштабными волнообразными движениями океана. Уверен, что модель поможет объяснить многие атмосферные явления, а ее создание будет иметь большую практическую ценность, - прокомментировал результаты исследования ректор СКФУ.

Проводимые специалистами центра исследования представляют большой интерес не только с научной, но и практической точки зрения. Фото: Олег Сергеев

Наверняка будут востребованы и результаты исследований свойств и особенностей структуры магнитных жидкостей, а также протекающих в них процессов. Эти искусственные субстанции, содержащие наночастицы магнитного вещества, с помощью магнитного поля могут принимать необходимую форму, а также перемещаться или удерживаться в нужном месте пространства. Они могут применяться в машино- и приборостроении, в биотехнологии и медицине.

К исследованиям активно привлекаются молодые ученые. Центр создает все необходимые условия для их самореализации и профессионального роста: от поддержки проектов до организации для них стажировок и научных школ. Одна из них пройдет в стенах СКФУ до конца декабря в рамках международной конференции по математике. Читать лекции молодым ученым будут известные математики из разных стран.

В планах Северо-Кавказского центра математических исследований много интересных мероприятий и проектов. Его двери всегда открыты для всех, кому нравится математика, исследовательская работа. Здесь уверены, что, только объединив усилия неравнодушных людей - энтузиастов своего дела, можно вывести Россию на лидирующие позиции в области математического образования, инновационного, научно-технического развития.

На правах рекламы