Практика. Входной тест остаточных знаний по курсу информатики.
Исторические аспекты и современное состояние отрасли информационных технологий в мире и Российской Федерации.
Теория. Информационные революции, прорывы и потери; научные и технологические. Анализ причин неравномерности развития отрасли информационных технологий в разных странах, в том числе и России. Перспективные направления развития отрасли информационных технологий в Российской Федерации.
Стратегия развития отрасли информационных технологий в Российской Федерации.
Теория. Перспективные планы развития отрасли в Российской Федерации. Роль государственных структур в развитие отдельных направлений ИТ-отрасли. Изменения в системе образования, необходимые для успешной реализации стратегии.
Практика. Работа с правовой базой «Консультант» или «Гарант». Поиск и работа с нормативными правовыми актами в информационной сфере. Математические и технические основы информационных технологий. Теория. Информация: три основных подхода к определению. Сигнал, шум, содержание сигнала. Кодирование. Аналоговый и цифровой способы кодирования. Цифровые коды: прямой, инверсный, без возврата к нулю, манчестерское кодирование. Сжатие: кодирование Хаффмана, алгоритмы группы Lempel-Ziv. Кодирование с восстановлением. Коды Хэмминга и Рида-Соломона
Практика. Решение задач на кодирование по уровням сложности.
Информационное моделирование.
Теория. Моделирование как общий подход к постановке и решению прикладных задач. Модели, виды моделей. Информационные модели. Математические модели. Популяционная динамика. Жесткие и мягкие математические модели. Динамические структурно устойчивые и структурно неустойчивые модели. Имитационное моделирование.
Практика. Математическое моделирование. Вычислительный эксперимент. Имитационное моделирование. Разработка агентных, дискретно-событийных, системно-динамических моделей. Эксперименты. Оптимизация.
Развитие архитектурных решений современных компьютеров. Операционные системы.
Теория. Схемотехника. Логические схемы и их реализация. СБИС. Архитектуры ЭВМ: Фон-Неймана и гарвардская. Шинно-модульный принцип, его реализации. Краткая история развития вычислительных шин общего назначения. Шина PCI Express. Архитектура ARM. Шины ввода-вывода: USB, SATA, SAS.
Практика. Установка и настройка ОС Windows, ОС Linux. Использование средств виртуализации. Файловые системы. Диагностика и обслуживание. Основы системного администрирования.
Основы программирования.
Теория. Программирование. Строгое и нестрогое определение алгоритма. Машины Тьюринга и Поста, тезис Черча. Вычислимые функции. Оценка алгоритмов, классы сложности. Типы данных. Структуры данных и их применение: стеки, списки, бинарные деревья. Алгоритмы поиска и сортировки. Практика. Программирование как область деятельности. Организация производственного процесса, системы контроля версий. Проектирование, разработка, отладка и тестирование приложений. Взаимодействие с библиотеками. Использование интегрированных сред программирования, в т. ч. визуальных.
Числовая информация и способы ее обработки
Теория. Числа и вычисления. Кодирование целых чисел. Операции над целыми числами. Кодирование чисел с плавающей точкой. Операции над числами с плавающей точкой. Сбор и обработка числовых данных. Статистические критерии и методы. Параметрические и непараметрические критерии. Сравнение выборок, корреляция, регрессия.
Практика. Численное моделирование, математические модели. Вычислительные методы. Метод бисекции, преобразование Лагранжа. Основы организации обработки статистической информации. Статистические критерии.
Текстовая информация и способы ее обработки
Теория. Текст. Таблица кодировки ASCII, кодовые страницы. Кодировка UNICODE. Конечные автоматы. Регулярные выражения. Классификация. Байесовские фильтры. Ядерные методы классификации. Язык. Морфология языка. Словари. Хэширование и поиск.
Практика. Обработка текста с помощью регулярных выражений: поиск и замена. Лингвистические средства и алгоритмы. Контент-анализ.
Основы книжного и информационного дизайна. Дизайн печатного издания – от текста до книги. Форматы, шрифты, макетирование, иллюстрирование.
Графическая информация и способы ее обработки
Теория. Графика. Цветовые модели и охват моделей. Кодирование и хранение графических изображений. Сжатие с потерями и без потерь. Обработка растровых изображений, фильтры. Рисование примитивов, алгоритмы Брезенхема. ЗБ-графика. Мировая и видовая системы координат. Преобразования. Алгоритмы удаления невидимых частей. Модель освещенности и материалы. Текстуры.
Практика. Графика: фильтры, цветовые модели, выделение, траектории. Цветокоррекция, ретушь.
Графика: 3D модели зданий, мебели. Графика: программирование 3D-графики, библиотека OpenGl. Проекции, матрицы, освещение, материалы. Шейдеры.
Визуализация. Применение различных видов диаграмм. Визуализация сложных динамических процессов.
Мультимедиа
Теория. Звук и видео. Кодирование потоковых аудио и видео данных. Способы кодирования без потерь и с потерями. Группы алгоритмов MPEG. Синтез мелодий.
Практика. Отработка приемов обработки звуковых файлов в специализированных средах. Основы звукорежиссуры.
Информационные системы
Теория. Системы управления базами данных. Реляционная алгебра, нормальные формы, проектирование БД. Запросы. Язык SQL. Информационные системы: понятие, виды, архитектура. Организация процесса разработки. Проектирование интерфейса. Построение интерфейса: командная строка, WIMP, жестовые интерфейсы.
Практика. Проектирование ИС. Профессиональная подготовка специалиста по информационным системам (квалификационные требования и личностные качества).
Телекоммуникационные сети.
Теория. Сети. Основные принципы организации: цифровое кодирование, пакетная коммутация. Модели сетевого обмена: DOD и ISO/OSI. Основные сетевые технологии уровня доступа к среде: локальные и магистральные. Ethernet и сети CSMA/CD. Стек TCP/IP. Протокол IP – адресация, маршрутизация, ARP, DHCP. Протоколы TCP и UDP, взаимодействие приложений, порты и сеансы. Прикладные протоколы: DNS, SMTP, HTTP, BGP/OSPF. Управление сетями.
Практика. Основы настройки и управления телекоммуникационными сетями. Профессиональные компетенции. Сценарии, языки сценариев. Основы взаимодействия компонентов web-приложений. Методы проектирования и отладки web-приложений. Элементы приложений web 2.0
Основы информационной безопасности
Теория. Криптография. Понятия шифрования, шифра, криптосистемы. Математические основы шифрования. Стойкость, виды стойкости. Методы шифрования с открытым и закрытым ключом. Односторонние преобразования. Электронно-цифровая подпись. Сертификаты и доверие. Методы обмена ключами и организация защищенного канала. HTTPS/SSL/TLS. Безопасность. Аспекты обеспечения безопасности. Понятия угрозы, уязвимости, атаки. Основные угрозы и уязвимости, способы борьбы с ними.
Практика. Вредоносное программное обеспечение. Средства выявления и устранения влияния вредоносного ПО. Социальная инженерия и организационно-правовые меры безопасности.
Интеллектуальные системы
Теория. Интеллектуальные системы. Машинное обучение с учителем и без учителя. Выявление закономерностей. Моделирование рассуждений. Логика. Онтологии: словари, тезаурусы, семантические сети. Агенты. Прямой и обратный вывод.
Практика. Реализация алгоритмов CART и APRIORI на изучаемом языке программирования.
Правовое обеспечение информационной сферы
Теория. Изучение основных законов, регулирующих правоотношения в указанной сфере.
Обобщение.
Обобщающее занятие, подведение итогов самостоятельных работ, подготовка к итоговой аттестации.
Контрольное занятие.
Контроль изученного.
Образовательные технологии
При освоении студентами дисциплины «Современные направления развития информационных технологий» активно используются навыки самостоятельной аналитической работы с научной и учебной литературой по соответствующей тематике.
Поскольку магистрантам предстоит сравнить достаточно большой информационный контент по различным основаниям, следует обратить внимание на умения представить результаты сравнения в различных видах, табличном, графическом, в виде графа или слайдов презентации. Результаты сравнения по различным критериям могут стать составной выпускных квалификационных работ, поэтому выводы должны быть достаточно обоснованы. Аналитическую работу разбивают на тематические модули и результаты оформляются для каждого модуля отдельно. Затем рассматривают корреляцию нескольких модулей делают обобщенные выводы.