ИСП РАН: как подготовить инженеров-исследователей в области информационных технологий?

Иванников Виктор Петрович

академик РАН, научный руководитель ИСП РАН, заведующий базовых кафедр системного программирования, факультета компьютерных наук НИУ ВШЭ и МФТИ, кафедры системного программирования ВМК МГУ им. М.В.Ломоносова;

 

Кулямин Виктор Вячеславович

ведущий научный сотрудник ИСП РАН, доцент базовой кафедры системного программирования, факультета компьютерных наук НИУ ВШЭ и кафедры системного программирования ВМК МГУ им. М.В.Ломоносова;

 

Петренко Александр Константинович

заведующий отделом технологий программирования ИСП РАН, профессор базовой кафедры системного программирования факультета компьютерных наук НИУ ВШЭ и кафедры системного программирования ВМК МГУ им. М.В.Ломоносова

 

Существование и развитие современного общества тесно связаны с технологическим прогрессом. Важным фактором его стабильности является планомерное производство инноваций — социализированных, внедренных в активное использование в подходящей нише технологий. Такое формирование инноваций становится возможно в рамках согласованного функционирования социальных институтов науки, индустрии и образования. Обычно связь науки и технологий представляют цепочкой передачи знаний, приписываемой Ф. Бэкону (Рис. 1) ^[1].

Рисунок 1. Создание новых технологий по Ф. Бэкону 

Хотя были предложены существенные уточнения деталей данной схемы, в частности, в нее необходимо включать обратные связи, развитие каждого ее элемента обычно инспирируется внутренними процессами и лишь иногда вовлекает результаты и знания из других  а характеристики, связанные с фундаментальностью или прикладным характером исследований, достаточно разнородны [3], никакие серьезные исследования не ставят под сомнение необходимость поддержания согласованного развития всех трех ее составляющих для стабильного долгосрочного прогресса. Эти же соображения поддержки долгосрочного развития требуют включить в рассмотрение связь науки и инноваций с образовательными институтами, которые обеспечивают их постоянное воспроизводство, в рамках стратегии подготовки научно-инженерных кадров.

Истоки и принципы подготовки инженеров-исследователей

Одной из важнейших проблем обеспечения воспроизводства механизма создания инноваций является подготовка инженеров-исследователей, составляющих кадровое наполнение среднего элемента представленной схемы, из-за чего на них ложится основная ответственность за согласованное развитие науки и технологий. Когда эта проблема была осознанна в ходе промышленной революции, для ее решения были организованы специализированные технические университеты, предназначенные для выпуска специалистов, способных создавать новые технологии. Образцом университета такого типа являются Политехническая школа (École Polytechnique), основанная в Париже в 1794 г. Ее формальное первенство может быть оспорено, поскольку есть Берг-Школа, открытая в 1735 г. для обучения горных инженеров в Шелмецбане, Венгрия (ее наследником в данное время является университет Мишкольца) и Технологический университет Брауншвейга, созданный в 1745 г. Однако именно в Политехнической школе были впервые использованы важнейшие принципы обучения инженеров-исследователей, «высшего класса» инженеров, способных использовать в своей практической работе последние достижения науки и самостоятельно проводить исследования по тем темам, где текущих знаний не хватает для получения эффективных решений, а именно:

1. интеграция академического образования и глубоких знаний в фундаментальных науках с реальной практикой;
2. нацеленность на применение получаемых знаний для решения практических задач в рамках индустрии, военного дела или административной деятельности;
3. систематический многоэтапный отбор наиболее одаренных и результативных студентов (безотносительно их социального и экономического положения);
4. элитарность получаемого образования, позволяющая поддерживать высокие стандарты его качества на протяжении десятилетий.

Эти же принципы были воспроизведены Вильгельмом фон Гумбольдтом при реформе высшего образования в Пруссии и при основании в 1810 г. в Берлине университета, в дальнейшем получившего его имя ^[4]. В России первым учебным заведением, готовившим инженеров, стала Школа математических и навигацких наук, основанная в 1701 г. в Москве Петром I. Ряд принципов Политехнической школы впервые были использованы при создании Института Корпуса инженеров путей сообщения в 1810 г. по указу Александра I А. А. Бетанкуром (ныне Петербургский государственный университет путей сообщения).

Система Физтеха

В 50-х годах прошлого века, когда было необходимо ускоренными темпами восстанавливать послевоенную экономику СССР и одновременно развивать новые наукоемкие отрасли промышленности, ведущие советские ученые (П. Л. Капица, М. А. Лаврентьев, С. А. Христианович, С. А. Лебедев) инициировали создание Московского физико-технического института (МФТИ, Физтех) ^{[5, 6]}. При его основании они выдвинули в качестве принципа подготовки специалистов высокого уровня их полноправное участие в работе коллективов, выполняющих научные исследования и разработки для решения конкретных промышленных задач. Этот принцип лег в основу так называемой «системы Физтеха», в которой студенты средних и старших курсов слушают лекции ученых, активно работающих над стратегически важными научными проектами, и постепенно включаются в работу в этих проектах.

В результате, выпускники вуза уже готовы к самостоятельной профессиональной исследовательской работе, а обучение в аспирантуре рассматривается ими не как начало исследовательской деятельности, а как самый активный исследовательский период, завершающийся не только зрелой диссертацией, но и внедрением своих результатов в практику. Подтверждение успеха такого подхода – не только достижения советского военно-промышленного комплекса, но и оценка работ выпускников Физтеха мировым научным сообществом и Нобелевским комитетом, в частности.

Наиболее известные современные технические университеты (Stanford University, MIT, Berkeley University, Carnegie Mellon) также активно взаимодействуют с индустрией, ведя совместные разработки с лабораториями промышленных гигантов (Microsoft, IBM, Intel) и государственными исследовательскими центрами, такими как системы институтов INRIA во Франции, или Fraunhofer в Германии. Сложность интеграции учебной и исследовательской деятельности и вывода ее на практически значимые результаты, особенно в новых, стремительно развивающихся направлениях науки и технологий, затрудняет подготовку кадров высокой квалификации по классическим схемам университетского образования.

ИСП РАН: интеграция науки, образования и технологий

Для решения проблем подготовки инженеров-исследователей «система Физтеха» используется и в ИСП РАН, который активно применяет ее уже более 20 лет. Институт был создан в 1994 г., но при этом опирался на опыт Института точной механики и вычислительной техники РАН и Института проблем кибернетики РАН, также работавших по этой модели.

Стиль работы ИСП РАН точнее всего передается английским термином industrial research, то есть, это исследовательская деятельность, нацеленная на передачу полученных результатов в промышленность (или другую сферу использования). Это означает, что все другие виды деятельности института фокусируются на том, чтобы разрабатываемые технологии, программные продукты, методики решения задач системного программирования отвечали современным требованиям и были в максимальной степени готовы для внедрения.

Таким образом, главный упор делается на поддержку центрального звена цепи, соединяющей фундаментальные исследования с внедрением новых технологий. Однако, для обеспечения долгосрочной работоспособности механизма создания инноваций, оба крайних элемента этой цепи – фундаментальные исследования и сама разработка технологий – также находят отражение в проводимых в институте работах.

Фундаментальные исследования, проведение поисковых и экспериментальных работ необходимы, чтобы развитие шло в русле самых новых идей и еще только нарождающихся технологий. Фундаментальные исследования служат источником идей для новых проектов. В ходе доведения технологий до подлинных инноваций, внедрения их в активное использование, технологии адаптируются до программных продуктов и сервисов, которые могут использоваться практиками.

ИСП РАН: принцип внедрения своих результатов

Институт не организует стартапы, поскольку, несмотря получаемую при этом высокую концентрацию на адаптации технологических находок для практического использования, их создание может разрушить исследовательский коллектив и нарушить процесс подготовки кадров.

Вместо этого институт развертывает внедрение своих результатов через крупные промышленные и исследовательские организации, которые одновременно являются пользователями новых технологий и партнерами по продвижению разработок института в широкую практику. Из зарубежных партнеров института в инновационной активности можно назвать Samsung и Linux Foundation, из отечественных – Государственный научно-исследовательский институт авиационных систем и Научно-производственное предприятие «Квант».

Помимо технологических и исследовательских работ, решается и задача обеспечения стабильного, планомерного развития коллектива. Стабильность позволяет строить отношения с заказчиками и партнерами на долговременной основе, без этого невозможно достичь и постоянно удерживать высокий технологий уровень исследований и разработок. Основой этой стабильности, социальным субстратом для долговременного воспроизводства модели работы института является научная школа, включающая его ведущих исследователей. Она позволяет новым сотрудникам гармонично вливаться в коллектив института, воспринимая не только формализованные и явно передаваемые знания и навыки, но и неформальные, неявные шаблоны и правила поведения, позволяющие наладить продуктивное сотрудничество с коллегами, а также систематически выводить проводимые исследования на высокий уровень качества.

ИСП РАН: процесс воспроизводства инженеров-исследователей

Воспроизводство кадров обеспечивается активным участием в образовательной деятельности. Каждый год на кафедры Физтеха, факультета вычислительной математики и кибернетики МГУ им. М.В. Ломоносова и, с недавних пор, факультета компьютерных наук Высшей школы экономики, которыми руководит основатель института академик В. П. Иванников, в институт приходят 30-40 студентов.

В первый год обучения (это третий курс бакалавриата) они начинают слушать лекции специалистов ИСП РАН (3-4 лекции в неделю), посещать научно-исследовательские семинары и знакомиться с темами работы отделов. Во второй год обучения студенты уже участвуют в конкретных проектах.

К первому-второму курсу магистратуры многие имеют научные публикации и уже являются реальными специалистами по системному программированию в своей области исследований. При обучении в аспирантуре на заложенной предыдущими годами основе продолжается накопление практического опыта и углубляется понимание текущего состояния знаний в выбранной области специализации.

Кроме того, аспиранты активно вовлекаются в процессы обучения. Они ведут семинарские и практические занятия со студентами, читают спецкурсы, руководят подготовкой курсовых и дипломных работ. Многолетнее планомерное накопление знаний и опыта решения практически важных задач позволяет систематически выращивать по-настоящему зрелых, элитных специалистов, обладающих ценнейшими навыками и имеющих значимые результаты в своем багаже.

Попытки же отделить практикующих специалистов от преподавателей часто приводят к тому, что студенты, «успешно» освоившие учебную программу, не готовы к реальной исследовательской работе. Они умеют решать четко сформулированные задачи, но не могут преодолевать трудности реального проекта, где неразделимыми составляющими успеха являются одновременный поиск подходящего решения и правильной постановки задачи. Также и чрезмерное усердие в достижении высоких показателей мобильности, связанных с частой сменой тем и места проведения исследований, в российских условиях обычно приводит к потере времени на «обживание» в новых коллективах и к недостаточно проработанным научным результатам.

Исследования, непосредственно связанные с потребностями промышленности, позволяют институту обеспечивать высокий уровень зарплат, сопоставимый с высокотехнологичными компаниями, работающими в области информационных технологий. Переходы сотрудников на работу как за границу, так и в российские коммерческие компании, случаются, однако масштабной «утечки мозгов» удается избежать за счет поддержания высокого уровня исследований в ИСП РАН.

В результате людям, увлеченным передовыми исследовательскими разработками, просто интересно работать в институте. Интересная работа подразумевает, что исследуемая проблема или решаемая задача является настоящим вызовом, она требует не только владения новаторскими технологиями, но и требует выхода за границы известного знания. Кроме того, настоящее научное исследование подразумевает открытость результатов и «видимость» их авторов, что часто противоречит корпоративной политике IT-компаний. Для института открытость результатов исследований, в частности, активное использование открытого программного кода, является одновременно и стимулом к качественной работе, и инструментом продвижения создаваемых технологий. Открытость приводит к тому, что молодые исследователи, даже работающие в большом коллективе, становятся известны в международном IT-сообществе, постепенно создают себе репутацию в качестве экспертов мирового уровня в области их специализации.

Можно отметить, что подготовка инженеров-исследователей является одной из важных деятельностей в модели работы ИСП РАН. Совокупность процессов функционирования института тесно интегрирована и содержит большое число обратных связей, вклад каждого из процессов необходим для результативности всех остальных. Примеры таких связей таковы:

• исследовательские проекты нуждаются в эффективной подготовке кадров;
• для подготовки кадров высокого уровня нужны проекты с практически важными задачами, где участники овладевают передовыми технологиями и развивают их;
• исследования, в ходе которых создаются новые технологии, нуждаются в промышленных проектах для объективной демонстрации их результативности;
• привлечение новых заказчиков и партнеров, новых ресурсов для развития существенно зависит от успехов в проведении исследований и разработок.

Описанная модель работы института на первый взгляд выглядит экономически неэффективной. Можно существенно сократить ресурсы, выделяемые на обучение, на участие в конференциях и на организацию научных мероприятий, на подготовку и публикацию статей и монографий, можно сконцентрироваться на работах, которые привлекают наибольшее финансирование и отказаться от убыточных проектов, но отказ от малоприбыльных видов деятельности достаточно быстро привел бы к деградации института. Применяемая схема обеспечивает устойчивое долгосрочное планомерное развитие института, позволяет накапливать потенциал для решения новых задач системного программирования и методично выращивать экспертов высочайшего уровня в этой области.

Приведенная модель, по-видимому, не универсальна, ее трудно масштабировать на большое количество организаций. Однако она способна обеспечить подготовку инженеров-исследователей, которые в состоянии систематически, с опорой на передовые знания разрабатывать новые технологии и внедрять их в промышленную практику.

Как подготовить инженеров-исследователей

Суммируя сказанное выше, можно обозначить три ключевых элемента стратегии подготовки инженеров-исследователей в области IT.

Во-первых, стратегия подготовки инженеров-исследователей должна строится на основе долгосрочного целеполагания. Критерии успешности образования должны базироваться не на формальных показателях самого учебного процесса, а на принятой в профессиональной среде оценке зрелости и результативности выпускника как исследователя. Полноценная подготовка высококлассного специалиста с учетом необходимости формирования у него как широкого кругозора в IT в целом, так и достаточно глубокой специализации, занимает от 8 до 10 лет.

Во-вторых, основой образования инженеров-исследователей является их активное участие в передовых исследовательских проектах, нацеленных на решение задач из практики, а также, по мере накопления опыта, и в обучении более молодых ребят. Это позволяет сформировать важный набор компетенций, не оцениваемых простыми формализованными критериями (как индекс цитирования и другие наукометрические показатели). Важно также, что при обучении в рамках живой научной школы, включающей несколько поколений исследователей, студенты могут наблюдать непрерывный спектр шаблонов поведения ученых на разных этапах карьеры и, перенимая их, более сознательно и выверено строить свою собственную.

И, наконец, в-третьих, важно понимать, что абсолютно самостоятельное построение образовательной траектории студентом (без необходимого для этого кругозора) и частая смена изучаемых тем, связанная с повышением показателей академической мобильности, несовместимы как с формированием полноценного эксперта высокого уровня, так и с удовлетворением долгосрочных потребностей государства и экономики в специалистах различных категорий. Стратегической целью здесь, скорее, является развитие коллективов, дающих подходящую среду для планомерного развития таких специалистов, – научных школ и научно-технологических центров, которые целенаправленно и систематично выстраивают процессы исследований, практического внедрения их результатов и воспроизводства научных, инженерных и педагогических кадров.

Литература

[1]   Bacon F. Of the Proficience and Advancement of Learning, Divine and Human. 1605. [Бэкон Ф. О достоинстве и приумножении наук.]

[2]   Kline S. J., Rosenberg N. An Overview of Innovation. In Landau R, Rosenberg N., eds. The Positive Sum Strategy: Harnessing Technology for Economic Growth. National Academy Press, Washington D.C., 1986, pp. 275-306.

[3]   Stokes D. E. Pasteurs’ Quadrant: Basic Science and Technological Innovation. Brookings Institution Press, Washington D.C., 1997.

[4]   Nipperdey T. Deutsche Geschichte 1800-1866: Bürgerwelt und starker Staat, vol. 1. C. H. Beck, 1983

[5]   С. А. Христианович, М. А. Лаврентьев, С. А. Лебедев. Назревшие задачи организации научной работы. Правда, 14.02.1956.

[6]   П. Л. Капица. Письма о науке. М., 1989.