1.1. Интеллектуальные методы и эффективное управление при распределенной обработке данных в социальных и технических системах

Основатель и руководитель научного направления — Болодурина Ирина Павловна, доктор технических наук, профессор, заведующая кафедрой прикладной математики.

Направления подготовки:

Бакалавриат:

• 01.03.02 Прикладная математика и информатика

• 01.04.02 Прикладная математика и информатика
• 02.04.02 Фундаментальная информатика и информационные технологии
• 09.04.02 Информационные системы и технологии

• 1.2.2 Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ
• 2.3.1 Системный анализ, управление и обработка информации, статистика

Основные направления исследований:

• Разработка и оптимизация генеративных языковых моделей и систем дополненной генерации (RAG) в управлении социальными системами;
• Мультимодальный интеллектуальный анализ данных проблемно-ориентированных систем;
• Построение систем поддержки принятия врачебных решений на основе методов обработки естественного языка и компьютерного зрения;
• Разработка методов интерпретируемого искусственного интеллекта (XAI) для критически важных систем;
• Информационно-аналитическое обеспечение процессов управления;
• Обработка больших массивов данных по технологии Data Mining для поддержки принятия решений;
• Разработка методов и систем обеспечения кибербезопасности транспортных сетей;
• Оптимизация методов обеспечения сетевой безопасности приложений и сервисов мультиоблачных платформ на основе технологии больших данных;
• Оптимизация распределенных вычислений для мультимодальных и языковых моделей.

Основные научные и производственные результаты

Построены графовые модели микро- и ультрадисперсных частиц металлов, сохраняющих пространственное расположение атомов; разработаны прогностические модели для оценки биотоксичности наноматериалов на основе множества количественных признаков физико-химических и биологических свойств.

Разработаны модели и алгоритмы для поддержки принятия решений по эффективному управлению использованием ресурсов агропредприятия в условиях неопределенности при его цифровой трансформации.

Исследованы и разработаны методы обнаружения аномалий в сетевом трафике на основе СО-подходов в условиях ограниченного доступа к размеченным данным.

Разработана двухкомпонентная система обнаружения вторжений для транспортных сетей на основе федеративного обучения, которая обеспечивает одновременное обнаружение известных и неизвестных атак при ускоренной сходимости глобальной модели..

Разработана схема трехсторонней аутентификации и согласования ключей сетей цифровых двойников транспортных средств, которая одновременно обеспечивает низкие вычислительные затраты и энергопотребления, устойчивость к квантовым атакам и криптографическую безопасность.

Разработана группа моделей, описывающих подход к анализу слабоструктурированных документов в сфере офтальмологии, построения системы генерации текстового описания DICOM изображений ОКТ методами ИИ, а также автоматического выделения ключевых областей сетчатки глаза на разношаблонных изображениях для корректной фиксации патолого-анатомических характеристик.

Разработан модуль интерпретации результатов интеллектуальных моделей анализа изображений ОКТ для обеспечения верифицируемости и достоверности при интеграции в клиническую практику на основе алгоритма GradCAM.

Разработан прототип системы консультирования абитуриентов на время приемной компании вуза на основе больших языковых моделей c использованием расширенной архитектуры RAG, иерархического подхода к индексированию и поиска по максимально предельной релевантности.

Персональный состав коллектива:

1. Болодурина Ирина Павловна, заведующая кафедрой прикладной математики, д-р техн. наук, профессор,
2. Анциферова Лариса Михайловна, доцент кафедры прикладной математики, канд. пед. наук
3. Болдырев Петр Алексеевич, доцент кафедры прикладной математики, канд. техн. наук
4. Болодурина Марина Павловна, доцент кафедры прикладной математики, канд. экон. наук, доцент
5. Дусакаева Слушаш Тугайбаевна, доцент кафедры прикладной математики, канд. техн. наук
6. Гришина Любовь Сергеевна, старший преподаватель кафедры прикладной математики, канд. техн. наук
7. Легашёв Леонид Вячеславович, канд. техн. наук, ведущий научный сотрудник лаборатории цифровых решений и аналитики больших данных
8. Луговскова Юлия Петровна, доцент кафедры прикладной математики, канд. физ.-мат. наук
9. Шухман Елена Владимировна, доцент кафедры прикладной математики, канд. физ.-мат. наук
10. Жигалов Артур Юрьевич, старший преподаватель кафедры прикладной математики
11. Колесник Светлана Валентиновна, старший преподаватель кафедры прикладной математики
12. Спешилов Евгений Алексеевич, аспирант кафедры прикладной математики направления подготовки 2.3.1 Системный анализ, управление и обработка информации, статистика
13. Нирян Павел Леонидович, аспирант кафедры прикладной математики направления подготовки 2.3.1 Системный анализ, управление и обработка информации, статистика
14. Хохлов Иван Артурович, аспирант кафедры прикладной математики 2.3.1 Системный анализ, управление и обработка информации, статистика

Основные данные о деятельности за период 2021–2025 гг.:

Основные научные проекты коллектива:

1. Конструирование, синтез и применение микро- и ультрадисперсных материалов в сельском хозяйстве (грант Министерство науки и высшего образования, № 124053100022-4, руководитель — Мирошников С.А.)
2. Разработка комплексной системы оценки устойчивости моделей машинного обучения по отношению к состязательным атакам (грант РНФ, № 122080800060-7, руководитель — Парфенов Д.И.).
3. Методы и алгоритмы автоматизации машинного обучения для выявления инцидентов кибербезопасности в беспроводных транспортных сетях с динамической топологией (стипендия Президента Российской Федерации для молодых ученых и аспирантов, № СП-3652.2021.5, Гришина Л.С.).
4. Автоматический анализ и генерация текстового контента для слабоформализованных документов на основе методов обработки естественного языка (стипендия Президента Российской Федерации для молодых ученых и аспирантов, № СП-919.2022.5, Жигалов А.Ю.).
5. Математические и инструментальные средства обеспечения интеллектуальной системы поддержки принятия решений при управлении грузопотоками в условиях неопределенности (премия губернатора Оренбургской области, указ № 581-ук от 27.11.2023, Спешилов Е.А.)
6. Разработка и исследование интеллектуальных алгоритмов противодействия кибератакам в беспроводных самоорганизующихся сетях на основе методов машинного обучения (грант Президента РФ № 121031300157-2, руководитель — Легашев Л.В.).
7. Разработка эффективных методов динамического формирования рабочих виртуальных окружений мультиоблачного центра коллективного доступа к удаленному программному обеспечению (персональная стипендия губернатора Оренбургской области, указ № 414-ук от 04.09.2020, Легашёв Л.В.).
8. Разработка моделей и механизмов защиты информации в автомобильных самоорганизующихся сетях на базе машинного обучения (грант РФФИ № 20-57-53019 ГФЕН_а, руководитель — Болодурина И.П.).
9. Реализация комплексных исследований в области цифровых интеллектуальных технологий для распределенной обработки больших данных (грант президента РФ № НШ-2502.2020.9, руководитель — Болодурина И.П.).
10. Разработка интеллектуальных методов адаптивного управления безопасностью и верификации работы виртуальной сетевой инфраструктуры мультиоблачной платформы для обработки больших данных (грант РФФИ № 20-07-01065/20, руководитель — Болодурина И.П., 2020–2023 гг., 3,683 млн руб.).
11. Программный сервис для автоматизированного описания снимка оптической когерентной томографии сетчатки глаза с использованием метода глубокого машинного обучения (премия губернатора Оренбургской области за 2023 г., 2023 г., Болодурина И.П. исполнитель, 60 тыс. руб.).
12. Проведение фундаментальных научных исследований по теме «Конструирование, синтез и применение микро- и ультрадисперсных материалов в сельском хозяйстве» (Министерство науки и высшего образования, № 075-15-2024-550, руководитель Летута С.Н., 2024–2026 гг., 8,09 млн руб.).

В 2021 году старшим преподавателем кафедры математики и цифровых технологий Ушаковой М.В. под руководством Болодуриной И.П. защищена диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по теме «Разработка методов и алгоритмов автоматизированного синтеза моделей гибридных программно-конфигурируемых устройств передачи данных».

В 2024 году старшим преподавателем кафедры прикладной математики Гришиной Л.С. под руководством Болодуриной И.П. защищена диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по теме «Методы и алгоритмы интеллектуальной поддержки принятия решений в медицинской практике на основе обработки естественных языков».

Контактная информация:

460018, г. Оренбург, пр. Победы, 13, ОГУ, кафедра прикладной математики

Тел.: (35-32) 37-25-36

E-mail: prmat@mail.osu.ru