Розподілені інформаційні системи та технології
Спеціальність: Інформаційні системи та технології
Код дисципліни: 8.126.00.O.004
Кількість кредитів: 3.00
Кафедра: Інформаційні системи та мережі
Лектор: професор кафедри ІСМ, д.т.н. Дмитро ДОСИН
Семестр: 1 семестр
Форма навчання: денна
Завдання: Вивчення навчальної дисципліни передбачає формування та розвиток у аспірантів компетентностей:
Інтегральна компетентність
Здатність розв’язувати комплексні проблеми в галузі професійної та/або дослідницько-інноваційної діяльності, що передбачає глибоке переосмислення наявних та створення нових цілісних знань та/або професійної практики.
К01. Здатність до абстрактного мислення, аналізу та синтезу, до формування системного наукового світогляду, професійної етики та загального культурного кругозору.
К02. Здатність застосовувати теоретичні знання у практичних ситуаціях у науковій діяльності.
К03. Здатність ініціювати дослідницько-інноваційні проекти та автономно працювати під час їх реалізації
К04. Здатність до спілкування з колегами, широким академічним товариством та громадськістю українською та однією з іноземних мов європейського простору.
К05. Розуміння значення дотримання етичних норм та авторського права при проведенні наукових досліджень, презентації їх результатів та у науково-педагогічній діяльності, а також здатність захищати авторські права та готувати патенти.
К06. Здатність виявляти, ставити та вирішувати проблеми, генерувати ідеї та приймати обґрунтовані рішення.
К07. Здатність розробляти наукові і методологічні основи створення та застосування інформаційних технологій та систем для автоматизованої обробки інформації та управління.
К08. Володіння навичками розроблення та дослідження моделей і методів оцінювання якості та підвищення надійності, функціональної безпеки та живучості інформаційних систем та цифрових сервісів.
К09. Володіння методами планування та проведення експериментів (у т.ч. активних, пасивних, імітаційних), статистичної обробки їх результатів.
К10. Здатність організувати розвиток творчої ініціативи, раціоналізації, винахідництва, впровадження досягнень вітчизняної та закордонної науки, техніки, використання передового досвіду, що забезпечують ефективну роботу підрозділу, підприємства, закладу освіти, науково-дослідної чи проектної установи.
К12. Здатність розвивати фундаментальні моделі інформаційних технологій, проектувати та створювати прототипи інформаційних систем та цифрових сервісів.
К13. Здатність організовувати та підтримувати виконання комплексу заходів з інформаційної безпеки, керувати процесом їх реалізації з врахуванням задач що вирішуються та організаційної структури об’єкту захисту, зовнішніх впливів, загроз та рівня розвитку технологій захисту інформації.
К14. Здатність аналізувати дані та оцінювати необхідні знання для розв’язання нестандартних задач з використанням математичних методів та методів комп’ютерного моделювання.
К15. Здатність управляти інформаційними ресурсами, інформаційними системами та цифровими сервісами.
К17. Набуття універсальних навичок дослідника, зокрема, організації та проведення навчальних занять, застосування сучасних інформаційних технологій (робота з ВНС, Microsoft Teams, ZOOM тощо).
К18. Набуття універсальних навичок дослідника, зокрема усної та письмової презентації результатів власного наукового дослідження українською мовою, управління науковими проектами та/або складення пропозицій щодо фінансування наукових досліджень, реєстрації прав інтелектуальної власності, застосування сучасних інформаційних технологій.
К19. Здобуття глибинних знань із спеціальності, за якою аспірант проводить дослідження, зокрема засвоєння основних концепцій, розуміння теоретичних і практичних проблем, історії розвитку та сучасного стану наукових знань за обраною спеціальністю, оволодіння термінологією з досліджуваного наукового напряму в обсязі кредитів ЄКТС відповідно до стандарту вищої освіти.
Результати навчання: ПР01. Аналізувати фундаментальні та сучасні праці провідних зарубіжних та вітчизняних вчених у вибраній області дослідження, формулювати мету та завдання власного наукового дослідження як складові загальноцивілізаційного процесу.
ПР03. Представляти та обговорювати наукові результати державною й іноземними мовами в усній та письмовій формі.
ПР04. Виконувати оригінальні наукові дослідження інформаційних систем та цифрових сервісів на відповідному фаховому рівні, досягати наукових результатів, що створюють нові знання, для розв’язання актуальних проблем.
ПР06. Співпрацювати фахівцями з різних галузей в рамках наукових проектів щодо розробки та дослідження інформаційних систем та технологій, використовуючи принципи професійної етики та навички професійної етичної поведінки.
ПР07. Застосовувати науково-педагогічні технології, формулювати зміст, цілі навчання, способи їх досягнення, форми контролю, нести відповідальність за ефективність навчального процесу.
ПР08. Проектувати цілісні системи з Індустрії 4.0 (в тому числі кінцеві пристрої, мережеві з’єднання, хмарні платформи, реалізацію обміну та аналізу даних тощо).
ПР09. Здійснювати оптимізацію програмного забезпечення у відповідності з принципами сервіс-орієнтованої архітектури розподілених програмних систем.
ПР10. Управляти процесами створення та використання інформаційних систем та цифрових сервісів.
ПР11. Застосовувати методи захисту комп’ютерної інформації при проектуванні інформаційних систем та цифрових сервісів в різних предметних областях.
ПР12. Застосовувати методи консолідації, трансформації, візуалізації, оцінки якості та попередньої обробки даних для якісної підготовки даних до аналізу.
ПР14. Вміти застосовувати закордонні та вітчизняні універсальні програмні засоби та аналітичні платформи для пошуку закономірностей, зв’язків, правил, знань в електронних масивах даних.
ПР15. Застосовувати сучасні програмно-технічні засоби для розв’язання прикладних задач побудови інформаційних систем та цифрових сервісів.
ПР16. Проводити реінжиніринг прикладних інформаційних систем, бізнес-процесів та цифрових сервісів.
ПР17. Проектувати та оптимізувати інформаційні системи підтримки ІТ-інфраструктури з використанням сучасних інструментальних засобів.
Необхідні обов'язкові попередні та супутні навчальні дисципліни: Методи аналізу та оптимізації складних систем
Короткий зміст навчальної програми: Дисципліна необхідна для отримання загальних та фахових компетентностей в напрямі аналізу та розроблення розподілених інформаційних систем, а також необхідних для цього інформаційних технологій.
Опис: Тема 1. Класифікація розподілених інформаційних систем за технологією обчислень (Високопродуктивні обчислювальні кластери, хмарні технології, семантичний веб)
Тема 2. Базові критерії вибору архітектури розподілених інформаційних систем та її оптимізації (Типи та екземпляри інформаційних об’єктів. Інформаційне моделювання та системний аналіз предметної області. UML, DFD, IDEF0)
Тема 3. Теорія, архітектура та технології високопродуктивних кластерних обчислювальних систем (Історія розвитку. Основні концепції архітектури. Big Data. Технології забезпечення швидкодії та надійності. Файлова система. Програмні засоби.Apache Spark)
Тема 4. Хмарна архітектура та хмарні технології (Передумови формування запиту на високорівневі послуги. Концепція хмарних обчислень. IaaS, PaaS, SaaS. Технології хмарних обчислень, їх еволюція. Docker, Kubernetes. Автоматичне конфігурування та реконфігурування хмарних обчислювальних систем. YAML, Terraform, HCL)
Тема 5. Семантичний веб як мережа інтелектуальних агентів. Бази знань. (Дескриптивна логіка. Модель відкритого світу в логіці предикатів. Формальні мови подання знань RDF, OWL. Мова запитів до баз знань SPARQL. Алгоритмічна розв'язність. Рушії логічного виведення Pellet, Hermit)
Тема 6. Графові бази даних. (Підграфи та ізоморфізми. Остовні дерева. Шляхи на графі. Пошук за багатомірними патернами. SPIN, SHACL.)
Тема 7. Складні мережі, графове подання, основні характеристики. Стохастичні моделі складних мереж. Засоби імітаційного моделювання (Запит на подання предметної області засобами складних мереж. Імітаційні моделі. Модель Барабаші. Модель Ердеша-Реньї. Модель Воттса-Строгаца. Ланцюги Маркова.)
Тема 8. Мультиагентні системи - моделювання та області застосування. Теорія ігор (Конфлікт, взаємодія, координація. Ресурсна модель. Планування)
Методи та критерії оцінювання: Перевірка знань та виконаних робіт на лабораторних заняттях
Перевірка індивідуальних розрахунково-графічних робіт за графіком та згідно робочої програми
Проведення письмово екзамену згідно розкладу та перевірка робіт
Проведення усної компоненти екзамену з додатковим опитуванням
Критерії оцінювання результатів навчання: - індивідуальна робота – 40
- іспит – 60
Порядок та критерії виставляння балів та оцінок: 100–88 балів – («відмінно») виставляється за високий рівень знань (допускаються деякі неточності) навчального матеріалу компонента, що міститься в основних і додаткових рекомендованих літературних джерелах, вміння аналізувати явища, які вивчаються, у їхньому взаємозв’язку і роз витку, чітко, лаконічно, логічно, послідовно відповідати на поставлені запитання, вміння застосовувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 87–71 бал – («добре») виставляється за загалом правильне розуміння навчального матеріалу компонента, включаючи розрахунки , аргументовані відповіді на поставлені запитання, які, однак, містять певні (неістотні) недоліки, за вміння застосовувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 70 – 50 балів – («задовільно») виставляється за слабкі знання навчального матеріалу компонента, неточні або мало аргументовані відповіді, з порушенням послідовності викладення, за слабке застосування теоретичних положень під час розв’язання практичних задач; 49–26 балів – («не атестований» з можливістю повторного складання семестрового контролю) виставляється за незнання значної частини навчального матеріалу компонента, істотні помилки у відповідях на запитання, невміння застосувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 25–00 балів – («незадовільно» з обов’язковим повторним вивченням) виставляється за незнання значної частини навчального матеріалу компонента, істотні помилки у відповідях на запитання, невміння орієнтуватися під час розв’язання практичних задач, незнання основних фундаментальних положень.
Рекомендована література: Tanenbaum. Andrew S. Distributed systems: principles and paradigms / Andrew S. Tanenbaum, Maarten Van Steen. Pearson Prentice Hall, Pearson Education, Inc. 2006, 686 c.
Буров Є. В. Комп’ютерні мережі. Том 1: підручник / Є. В. Буров, М. М. Митник. – Львів: Магнолія 2006, 2018. – 334 c.
Буров Є. В. Комп’ютерні мережі. Том 2: підручник / Є. В. Буров, М. М. Митник. – Львів: Магнолія 2006, 2018. – 204 c.
Konig, W. Kurbel, K. Mertens, P. Pressmar, D. Distributed Information Systems in Business. Germany:Springer Science & Business Media Berlin Heidelberg, 2012. - 302 c.
Шаховська Н. Б. Сховища та простори даних. Книга 2 : Простори даних: підручник / Н. Б. Шаховська, Н. Е. Кунанець. – Львів: "Новий Світ - 2000", 2017. – 363 c.
Mark Needham, Amy E. Hodler. Graph Algorithms: Practical Examples in Apache Spark and Neo4j - O'Reilly Media, Inc. 2019, 268 с.
Philippe Martin Kubernetes: Preparing for the CKA and CKAD Certifications - APress, 2021. - 242 с.
Antonopoulos N. Cloud Computing. Principles. Systems and Applications / N. Antonopoulos, L. Gillam. —London; New York: Springer-Verlag, 2010. —379 с.
Уніфікований додаток: Національний університет «Львівська політехніка» забезпечує реалізацію права осіб з інвалідністю на здобуття вищої освіти. Інклюзивні освітні послуги надає Служба доступності до можливостей навчання «Без обмежень», метою діяльності якої є забезпечення постійного індивідуального супроводу навчального процесу студентів з інвалідністю та хронічними захворюваннями. Важливим інструментом імплементації інклюзивної освітньої політики в Університеті є Програма підвищення кваліфікації науково-педагогічних працівників та навчально-допоміжного персоналу у сфері соціальної інклюзії та інклюзивної освіти. Звертатися за адресою:
вул. Карпінського, 2/4, І-й н.к., кімн. 112
E-mail: nolimits@lpnu.ua
Websites: https://lpnu.ua/nolimits https://lpnu.ua/integration
Академічна доброчесність: Політика щодо академічної доброчесності учасників освітнього процесу формується на основі дотримання принципів академічної доброчесності з урахуванням норм «Положення про академічну доброчесність у Національному університеті «Львівська політехніка» (затверджене вченою радою університету від 20.06.2017 р., протокол № 35).