Наукова діяльність кафедри програмного забезпечення

Науково-дослідна робота кафедри з початку діяльності проводилась за напрямком «Математичне та програмне забезпечення автоматизованих систем». Сюди входили такі дослідження: математичне та програмне забезпечення для розв’язування комбінаторних задач великої та надвеликої розмірності; системний аналіз в біосоціальних системах; алгоритми нечіткої кластеризації для оптимізаційних задач моделювання та проектування; людино-машинні інтерфейси опрацювання зображень, математичне та програмне забезпечення для моделювання теплових задач при проектуванні ІС.

Підготовка спеціалістів вищого кваліфікаційного рівня, кандидатів та докторів наук, ведеться в рамках аспірантури при кафедрі (керівники — професор Базилевич Р. П., професор Мельник Р. А., професор Федасюк Д. В.)

Кафедра програмного забезпечення працює за напрямком «Програмне та математичне забезпечення автоматизованих систем».

На кафедрі сформовані наукові школи, які ведуть фундаментальні та прикладні дослідження, готують спеціалістів вищої кваліфікації, мають налагоджені міжнародні зв’язки.

Назва та науковий керівник школи:

• «Дослідження та реалізація алгоритмів теплового проектування у системах з розподіленими обчисленнями» д. т. н., проф. Федасюк Д. В.
• «Важковирішувані комбінаторні задачі штучного інтелекту» д. т. н., проф. Базилевич Р. П.
• «Алгоритми та програмні засоби декомпозиції, апроксимації візуальних образів для їх збереження та розпізнавання на основі кластерного аналізу» д. т. н., проф. Мельник Р. А.
• «Системний аналіз в соціяльних і виробничих системах» д. ф-м. н., проф. Драґан Я. П.

Дослідження та реалізація алгоритмів теплового проектування у системах з розподіленими обчисленнями

Науковий керівник школи — д. т. н., проф. Федасюк Дмитро Васильович

Напрям «Автоматизація теплового проектування мікроелектронних систем» був започаткований на кафедрі КТРА радіотехнічного факультету на той час доцентом кафедри Ковалем Володимиром Олександровичем у 1980 році. До цього напрямку роботи були залучені молоді науковці науково-дослідної лабораторії № 61 Федасюк Д. В., Фармага І.В., Тарнавський В. Ф., Василишин Р. М., ряд студентів. Перші отримані результати наукових досліджень дали можливість організувати при кафедрі галузеву науково-дослідну лабораторію (ГНДЛ 80), заключити потужні госпдоговірні теми, придбати необхідне дороге обладнання. На основі розробленого і впровадженого математичного та програмного забезпечення були розроблені галузеві стандарти для наукових установ та підприємств, які проектували і виготовляли мікроелектронні системи на теренах колишнього Радянського Союзу у м. Львові (підприємство «Мікроприлад»), у м. Івано-Франківську (підприємства НВО «Родон»), у м. Горький (НДІВС), у м. Ленінград (підприємство «Авангард») та ін. Через п’ять років у 1985р. за результатами наукових досліджень було підготовлено і захищено докторську дисертацію Ковалем Володимиром Олександровичем в ЛЕТІ ( м. Ленінград ), кандидатську дисертацію Федасюком Дмитром Васильовичем у ТіТМО (м. Ленінград ). У тому ж році Ковалем В. О. була опубліковано монографія «Модели и методы обеспечения функциональной и технологической воспроизводимости интегральных микросхем». У 1988 році колективом авторів: Коваль В. О., Федасюк Д. В., Маслов В. В., Тарнавский В. Ф. (під редакцією В. О. Коваля) був виданий навчальний посібник «Автоматизація теплового проектирования микроэлектронных устройств средствами САПР». Згодом під керівництвом проф. Коваля В. О., розвиваючи наукові дослідження за цим напрямком, кандидатські дисертації захищають Маслов В. В та Фармага І.В.

На той період часу було зроблено більше трьох десятків наукових доповідей на конференціях Москви, Києва, Таллінна, Єревана, Ленінграда, Горького, Одеси, Таганрогу, Пензи, Челябінська, Вільнюса, Риги та ін.

Новим витком досліджень за напрямком автоматизації теплового проектування мікроелектронних систем став вихід на міжнародний європейський рівень. В співпраці з науковими школами професора Бернард Куртуа з Університету м. Гренобель (Франція), професора Анджея Напєральскі з Університету м. Лодзь (Польща), професора Владзімера Секейла з Технічного університету м. Будапешта (Угорщина) у 1995-1998р. р. виконувався Європейський проект THERMINIC (Thermal investigation Integrated Circuits.

Після переходу проф. Коваля В. О. на дипломатичну роботу наукове керівництво цим напрямом очолив Федасюк Д. В.

У 2000 році Федасюком Д. В. була захищена докторська дисертація на тему «Автоматизація теплового проектування мікроелектронних систем» за спеціальністю «Системи автоматизації проектувальних робіт». Під керівництвом проф. Федасюка Д. В. захистили кандидатські дисертації:

• Петров Д. В. «Мережева система теплового проектування МЕП, багатоваріантних стосовно конструктивно-технологічного виконання» у 2002 р.;
• Левус Є.В. «Методи та засоби теплового проектування МЕП з кристалами на жорстких виводах» у 2003 р.;
• Сердюк П. В. «Математичне та програмне забезпечення теплового проектування резисторних надпровідних обмежувачів струму» у 2007 р.

На поточний період часу під керівництвом проф. Федасюка Д. В. виконують кандидатські дисертації аспіранти Юрій Семчишин, Андрій Кузьмін, Максим Сенів, Святослав Салій, Наталя Чорна, Тарас Муха. Світовий рівень наукових досягнень підтверджується виконанням двох міжнародних європейських проектів, опублікуванням наукових статей в добре відомих міжнародних наукових журналах: Microelectronics Journal, Microelectronics Reliability, International Scientific Journal of Computing. Проф. Федасюком Д. В. зроблено понад двадцяти доповідей на престижних міжнародних наукових конференція за кордоном.

У рамках наукової школи опубліковано 2 монографії:

• Методи та засоби теплового проектування мікроелектронних пристроїв, 1999;
• Thermal design of microelectronics systems, 2005.

  Видано 2 навчальних посібники:

• Автоматизация теплового проектирования микроэлектронных устройств средствами САПР, 1988 г.;
• Яковина В. С., Федасюк Д. В. (за ред. Д. В. Федасюка) «Основи безпеки комп’ютерних мереж», 2008 р.

Опубліковано понад 150 наукових праць. За напрямками досліджень захищено 2 докторські та 6 кандидатських дисертацій. На поточний період часу виконуються ще 2 докторські та 5 кандидатських дисертацій. Науковцями розроблено нові математичні моделі, методи, алгоритми для теплового проектування, які реалізовано у вигляді програмних систем: MONSTR, WEB-TAFC, ITSIM. Ці розробкиі впроваджено у виробництво, вони застосовуються у наукових цілях, а також використовуються у навчальному процесі для підготовки спеціалістів та магістрів в галузі ІТ.

Важковирішувані комбінаторні задачі штучного інтелекту

Науковий керівник школи — д. т. н., проф. Базилевич Роман Петрович

Базилевич Роман Петрович вчений в галузі комп’ютерних наук, Академік АІН України, дійсний член Наукового товариства ім. Шевченка, член Американської комп’ютерної асоціації (ACM), феллов Інституту інженерів-електриків Великобританії (ІЕЕ), професор, доктор технічних наук. Має світове визнання як вчений та організатор в галузі науки.

З 1958 р. по 1967 р. навчався в аспірантурі та працював науковим співробітником Фізико-механічного інституту АН України. У 1964 р. захистив кандидатську дисертацію. У 1984 р. в Ленінградському електротехнічному інституті захистив докторську дисертацію в галузі комп’ютерних наук. З 1987 р. обіймає посаду професора.

Роман Петрович є одним з ініціаторів широкого розгортання наукових досліджень в царині комп’ютерного проектування в Україні. На початку 70-х років створив першу у Львівській політехніці наукову групу з автоматизованого проектування, де було сформовано багато висококваліфікованих спеціалістів, що спряли інтенсивному розвитку досліджень в галузі комп’ютерних наук та їх використання у різних проблемних областях, зокрема в автоматизованому проектуванні, а в подальшому утворили ядра кафедр, груп і професійних колективів. Під науковим керівництвом проф. Базилевича Р. П. виконано більш, ніж 70 науково-дослідних робіт, в тому числі за планами Комітету з питань науки та технологій України, Міністерства освіти України, Міністерства оборони України, за міжнародною програмою «Дніпро», що виконана у відповідності до Угоди про науково-технічне співробітництво між Урядом України та Урядом Французької республіки, на замовлення багатьох виробничих організацій України та бувшого Радянського Союзу.

Роман Петрович Базилевич є переможцем конкурсу науково-дослідних робіт з автоматизованого проектування фірми INTEL (2003р.). Є науковим керівником 12-ти кандидатів наук, двоє з яких в подальшому захистили докторські дисертації. Протягом 1995-1996р. р. виконував наукові дослідження в Каліфорнійському університеті в Сан-Дієго. Як переможець програми академічних обмінів ім. Фулбрайта уряду США стажувався в Гарвардському Університеті (2000-2001р. р.)

Виступав з науковими доповідями на багатьох міжнародних наукових симпозіумах та конференціях як в Україні, так і за її межами, в багатьох університетах та провідних науково-дослідних організаціях США, Росії, Франції, Польщі (INTEL Strategic CAD Labs in Portland, IBM Austin Research Lab, CADENCE in San-Jose, у Центрі перспективних досліджень з комп’ютерних наук в м. Делі в Індії, в Університетах м. Бордо та м. Бетін у Франції, у Каліфорнійському Університеті в Сан-Дієго, в Масачуссетському Університеті в Амгерсті, у Нью-Йоркському Університеті в Бінґгамтоні, у Каліфорнійському Університеті в Берклі, у Гарвардському Університеті в Бостоні, в Техаському університеті в Аустіні, в НДІ м. Зеленограда, у Санкт-Петербурському електротехнічному інституті, у Московському інституті електронної техніки, у Люблінській політехніці, у Вищій школі інформатики та управління в м. Ряшеві та ін.).

Ініціював та очолював проведення ряду міжнародних конференцій в межах бувшого Союзу та України: у 1979 р. та в наступних роках ряд конференцій з автоматизованого проектування, п’ять конференцій з проблем українізації комп’ютерів (1992 1996рр.), у 2000р. — регіональну конференцію з сучасних проблем в комп’ютерних науках. Є ініціатором створення у Львові Центру Інституту інженерів-електриків Великобританії та відділення Американської комп’ютерної асоціації, які очолював як Голова. У 1995 році очолив першу у Львівській політехніці докторську спеціалізовану раду зі спеціальностей «Математичне моделювання» та «Математичне та програмне забезпечення обчислювальної техніки». Член редакційної ради журналу «Управляющие системы и машины» АН України, Голова редколегії нового наукового збірника «Сучасні проблеми в комп’ютерних науках», відповідальний редактор декількох наукових видань.

У 1984 р. організує підготовку інженерів за спеціалізацією «Математичне забезпечення САПР», а з 1990 року, відгукуючись на потреби сьогодення, ініціює та забезпечує відкриття однієї з перших в Україні кафедри з підготовки фахівців за новою перспективною спеціальністю «Програмне забезпечення автоматизованих систем», з часом що переростає в напрямок «Програмна інженерія».

Проф. Базилевич Р. П. є експертом Єврокомісії з проблем інформатики. Має понад 350 наукових праць, в тому числі 4 одноосібні монографії, ряд навчальних посібники, 11 винаходів.

Монографії:

• Базилевич Р. П. Нелiнiйнi безреактивнi кола / Під ред. проф. Б. I. Блажкевича.- К: Наук. думка, 1967.- 115 с.
• Базилевич Р. П. Алгоритмические методы гибкой трассировки межсоединений. ИК АН УССР, Киев., 1979.- 52 с.
• Базилевич Р. П. Декомпозиционные и топологические методы автоматизирован-ного коструирования электронных устройств.- Львов: Вища школа, 1981.- 168 с.
• Базилевич Р. П. Методы синтеза топологии плоских укладок электронных узлов: Учеб. пособие по курсу "Математическое обеспечение САПР".- Львов: Вища школа, 1986.- 64 с.

Результати наукових досліджень і отримані власні наробки проф. Базилевича Р. П. та його наукової школи, зокрема математичні моделі та алгоритми для розв’язування складних задач штучного інтелекту втілені в програмні системи ряду фірм США, Росії та України, широко використовуються в наукових, виробничих цілях та впроваджені у навчальний процес для підготовки фахівців нової формації в галузі інформаційних технологій.

Алгоритми та програмні засоби декомпозиції, апроксимації візуальних образів для їх збереження та розпізнавання на основі кластерного аналізу

Науковий керівник школи — д. т. н., проф. Мельник Роман Андрійович

Наукова група разом з аспірантами працює над розробкою методів, моделей, алгоритмів декомпозиції, кодування, апроксимації зображень та їх практичною реалізацією в програмній системі. Методи призначені для вирішення комбінаторних задач неполіноміальної складності. Зокрема запропоновано модель нечіткого розбиття графів та візуальних фрагментів, введено поняття накладання макромоделей для методів пошуку глобального екстремуму в задачах розміщення на площині та у просторі, запропоновані оцінки складності та структурних властивостей зображень для систем їх пошуку, введено термін каскадної кластеризації даних великих обсягів. На основі теоретичних моделей під науковим керівництвом проф. Мельника Р. А. аспірантами розроблено ряд програмних систем та інформаційних технологій для дослідження спектрів хімічних елементів, медичних образів та біометричних зображень.

За цим напрямком опубліковано монографію:

• Алгоритми ієрархічного моделювання площинної та просторової топології НВІС, 1999р.

3 навчальних посібники:

• «Програмування для інтернету на основі Java-технології», 2003р.,
• «Програмування для WEB та SQL-серверів (PHP та Perl)», 2006р.,
• «Програмування для мереж на основі .NET технології (на прикладі С#)», 2007р.;

а також понад 185 наукових праць, в тому числі статті в провідних журналах світу, виступи на наукових міжнародних конференціях. Проф. Мельник Р. А. здійснює наукову експертизу проектів за програмою INTAS. Володіє англійською, італійською, французькою, іспанською та німецькою мовами.

Системний аналіз в соціяльних і виробничих системах

Науковий керівник школи — д. ф-м. н., проф. Драґан Ярослав Петрович

Проф. Драґан Я. П. є відомим фахівцем з теорії сигналів, дослідження синергетики, самоорганізації та ритміки явищ і процесів у складних системах різної природи, розроблення методів і засобів імовірнісного та статистичного аналізу: побудови стохастичних моделей, мірництва й оцінення характеристик об’єктів.

Після опублікування ряду статей про обгрунтування моделей ритміки, теорії ймовірностей та математичної статистики, а також розділів монографій про інформаційні пов’язання біогеліогеофізичних явищ, а також у статтях доповідей АН УРСР (1978р.) про випадкові процеси зі скінченною середньою потужністю, потреба розвою теорії стимулювалась конечністю обгрунтування моделей ритміки та відповідних їм алгоритмів опрацювання даних результатів міряння характеристик ритмічних процесів. Тому було створено енергетичну теорію стохастичних сигналів з виокремленням енергетичних класів їх процесів скінченної енергії та процесів скінченної середньої потужності і розробленням адекватних розв’язанню її задач засобів сучасного функціонального аналізу, що ними є: відповідні варіянти гільбертових просторів над гільбертовими просторами, оснащені гільбертові простори, теорія базисів зображень процесів.

Системний аналіз цих проблем зумовив потребу означення нових, адекватних цій теорії і ширших за відомі до того, понять гармонізовності й ергодичності, ізостаціонарності та визначуваних операторами узагальненого зсуву класів випадкових процесів моделей сиґналів і операторів — перетворювачів їх.

Такій підхід відкрив можливість створення стохастичної теорії ритміки на підставі суттєвих результатів стосовно періодично корельованих і майже корельованих та новозапровадже-них поліперіодно корельованих випадкових процесів як моделей простої і, відповідно, кратної ритміки, які в описі стохастичних коливань поєднують повторність і випадковість значень їхніх характеристик.

Теорія ритміки стала базою розроблення стохастичних методів аналізу в застосуваннях до вивчення природних, біотехнічних та соціяльних систем, зокрема у застосуваннях теорії і статистичних методів аналізу ритміки у проблемах гідроаерокосмосу (морські хвилі, гідроакустика та добово-сезонний хід інших океанологічних процесів; стохастичні коливання і тестові сиґнали систем опрацювання даних; йоносфера і потоки авроральних частинок; синергетика і радіоліз твердих тіл; розпізнавання ритмічних сиґналів і діагностика стану біооб’єктів; космічне приладобудування і контроль виробничо-технічних процесів). Спираючись на отримані наукові здобутки, разом з колегами й учнями була створена відома наукова школа ймовірносного аналізу сиґналів і систем.

В області досліджень проф. Драґаном Я. П. одноосібно і у співавторстві за напрямком наукової школи наукової школи опубліковано 8 монографій:

1. Модели сигналов в линейных системах, 1972р.,
2. Информационные связи биогелиогеофизических явлений и элементы их прогноза, 1974р.
3. Структура и представления моделей стохастических сигналов, 1980р.,
4. Ритмика морского волнения и подводные акустические сигналы, 1982р.,
5. Методы вероятноствного анализа ритмики океанологических явлений, 1987р.,
6. Прикладна теорія випадкових процесів і полів, 1993р.,
7. Енергетична теорія лінійних моделей стохастичних сигналів, 1999р.,
8. On a system approach for periodically nonstationari processes, 1999.

Видано 2 посібники для вищих закладів освіти:

• Імовірнісні моделі випадкових сигналів і полів у прикладах і задачах, 1996р.,
• Основи сучасної теорії стохастичних сигналів: енергетична концепція, математичний апарат, фізичне тлумачення, 1999р.

  Опубліковано понад 360 наукових праць, 3 препринти:

• Драґан О. П., Драґан Я. П. Синергетика и ритмика виделения компонентов при радиолизе кристаллов. Львов: 1982. — 56с.

  (Препр./ АН УССР. Физ.-мех. ин-та им. Г. В. Карпенко, № 54).

• Драґан Я. П. Ранг векторнных стационарных случайных процессов. Львов: 1988. — 29с.

  (Препр./ АН УССР. Физ.-мех. ин-та им. Г. В. Карпенко, № 130).

• Драґан Я. П., Приймак Н. В. Линейные периодически коррелированные процессы. Львов: 1986. — 30с.

  (Препр./ АН УССР. Физ.-мех. ин-та им. Г. В. Карпенко, № 120).

  Під керівництвом Я. П. Драґана захищено 7 кандидатських та 6 докторських дисертацій.

Його учні мають значні наукові досягнення за своїми напрямками. Проф. Драґан Я. П. є академіком Інженерної академії України, бере активну участь в атестації наукових кадрів, член редклегій ряду наукових видань, член трьох спеціалізованих вчених рад № № Д 35.052.06, Д 35.052.02, Д35.052.10.