Оренбургский государственный университет

Разработка инновационной платформы для обеспечения дистанционного обучения с применением технологии виртуальной реальности

Соглашение № 22 от 31.07.2018.

Руководитель — аспирант Шардаков Владимир.

Проект направлен на решение актуальной фундаментальной задачи, связанной с проектированием и созданием инновационной платформы дистанционного обучения, поддерживающей технологию виртуальной реальности при подготовке будущих специалистов региона технических профилей.

Объект исследования — использование облачной инновационной платформы дистанционного обучения с использованием 3D-технологий.

Предмет исследования — процесс исследования и разработки эффективных методы проектирования и алгоритмов реализации реализации распределенной обработки больших потоков данных, циркулирующих внутри инновационной цифровой платформы дистанционного обучения, а также алгоритмов визуализации трехмерных объектов в среде виртуальной реальности (virtual reality, VR).

В рамках первого этапа выполнения проекта выполнено следующее:

1. Проведен аналитический обзор инновационных технологий, а также выбраны оптимальные методы и алгоритмы интеллектуального анализа данных (Data Mining), глубокого машинного обучения (Deep learning), позволяющие обрабатывать большие массивы данных (Big Data) в виртуальной образовательной среде.
2. Построен ансамбль математических моделей, состоящий из:

   а) структурной модели облачной инфраструктуры для распределенной гибридной обработки данных визуализации трехмерных объектов (комбинация алгоритма diamond square и диаграммы Вороного);

   б) модели визуализации трехмерных объектов среды виртуальной реальности;

   в) модели оптимизации потоков данных визуализации трехмерных объектов в инновационной цифровой платформе дистанционного обучения.

При выполнении второго этапа работ решены следующие задачи:
3. Разработан алгоритм планирования совместного использования видеоускорителей при распределенной обработки больших потоков данных для визуализации трехмерных объектов в среде виртуальной реальности.
4. Создан гибридный интеллектуальный алгоритм визуализации данных трехмерных объектов.
В рамках заключительного, третьего, этапа выполнения проекта решены следующие задачи:
5. Разработан прототип модуля адаптивной визуализации трехмерных объектов для инновационной платформы в виртуальной образовательной среде.
6. Подготовлены рекомендации по использованию модуля адаптивной визуализации трехмерных объектов для инновационной облачной платформы дистанционного обучения.
7. Проведена опытная апробация разработанного модуля в цифровой образовательной среде кластера «ВУЗ-школа».

Концепция работы базировалась на обобщении и систематизации передового зарубежного и отечественного опыта в области проектирования, в частности, построения трехмерных моделей. Применительно к проблематике научно-исследовательской работы были использованы современные положения системного анализа, математической статистики и теории вероятностей, теории проектирования вычислительных систем, теории моделирования информационных систем, распознавания образов, элементы педагогики и психологии. Методы проведения исследования: теория множеств, математическая логика, методы экономического и статистического анализа, методы системного анализа, методы математического моделирования, методы оптимизации, методы интеллектуальной обработки данных, методы глубокого машинного обучения, методы поддержки принятия решений.

Полученные результаты были апробированны в МОАУ «Лицей № 6» имени З.Г. Серазетдиновой, в Оренбургском государственном университете, а также на предприятиях (ООО «Алгоритм», ЗАО «Металлиз»).

Результаты соответствуют мировому уровню, разработанные информационные системы находятся в стадии опытной эксплуатации и подготовлены к внедрению в региональную цифровую образовательную среду Оренбургской области.