Профессор Михаил Волков — о преимуществах Научного центра мирового уровня «Уральский математический центр»
Уральский федеральный университет (УрФУ, Екатеринбург) готовится к созданию Научного центра мирового уровня «Уральский математический центр». Одни из основных направлений деятельности будущего НЦМУ — теоретическая информатика и математические основы компьютерных наук. В этих направлениях УрФУ — признанный лидер в России и в мире, рассказывает завкафедрой алгебры и фундаментальной информатики Михаил Волков.
— Михаил Владимирович, что дает Уральскому федеральному университету основания претендовать на создание Научного центра мирового уровня «Уральский математический центр»?
— Есть две конкретные области, в которых наш университет действительно занимает ведущие позиции. Это теория формальных языков и конечных автоматов, вторая область — комбинаторика слов, алгоритмы на строках, обработка символьных последовательностей. Эти направления развиваются у нас уже около тридцати лет, сложились научные школы, опубликовано много статей, заработано признание научного мира.
Особенность теоретической информатики и математических основ компьютерных наук — больших направлений, в рамках которых развиваются перечисленные области знаний, — в том, что их двигают вперед международные конференции. Когда я первый раз поехал на такую конференцию по компьютерным наукам, был просто в шоке: настолько сильно такие конференции отличаются от конференций по «чистой» математике, на которых я бывал до этого. Сначала формируется программный комитет, которому кандидаты на участие в конференции присылают полные тексты своих статей. Программный комитет производит тщательный отбор: каждую статью рецензируют и оценивают три эксперта, это занимает целый месяц напряженной работы. Затем происходит ранжирование статей, при этом порой возникают довольно острые дискуссии, ведь из множества хороших статей нужно отобрать такое количество, какое допускает регламент конференции.
Сужу по собственному опыту. В ноябре прошлого года я входил в состав программного комитета симпозиума серии STACS (Symposium on Theoretical Aspects of Computer Science), это ведущая зимняя серия европейских конференций по компьютерным наукам. На симпозиумы этой серии всегда принимают 54 работы, а в прошлом году было представлено около 270 работ, конкурс — почти 1 к 5. Каждому члену программного комитета пришлось изучить порядка 30 работ, это гигантский труд.
Когда ты накапливаешь авторитет, тебя приглашают в наблюдательный совет серии конференций — это более высокая инстанция, чем программный комитет, которая полностью определяет политику конференции: какой будет тематика, кто будет приглашенным докладчиком, кто возглавит программный комитет.
Я являюсь членом наблюдательного совета главной серии конференций в области теории формальных языков DLT (Developments in Language Theory). Все началось с того, что в начале 2000-х я подал туда статью, ее приняли, я поехал, выступил, потом еще несколько раз, после этого меня позвали как приглашенного докладчика, потом я 10 лет работал в программном комитете (поэтому очень хорошо знаю всю внутреннюю кухню и всех, кто работает в этой области). Наконец, я вошел в наблюдательный совет. В этом году я возглавляю подкомитет по присуждению приза за вклад в развитие теории формальных языков, в августе буду вручать этот приз в Варшаве на очередной конференции из серии DLT.
Cмоей точки зрения, участие в ведущих международных конференциях очень продуктивно. Мы не только знакомимся с новейшими достижениями и трендами, но и получаем объективную экспертную оценку наших работ, их сопоставление с мировым уровнем. Есть, например, замечательная конференция с молодежным уклоном, на которую целесообразно посылать наших молодых ученых — SOFSEM. Мы отправляли туда статьи, и некоторые получали призы как лучшие работы.
Для паблисити университета еще лучше, когда мы сами организовываем и проводим крупные конференции: приглашаем ведущих ученых, приезжают сразу 50-100 человек, выступают с докладами. И есть возможность показать им университет, нашу инфраструктуру, достижения. Причем, если поделить расходы на всех участников, получается не так уж затратно и при этом эффективно. Опыт у нас есть: мы дважды проводили международные конференции из серии CSR (Computer Science in Russia), а летом 2014 года мы принимали у себя в Екатеринбурге конференцию из серии DLT, пока это единственный случай, когда такая конференция проходила в России.
— Проект создания НЦМУ «Уральский математический центр» предполагает финансирование в размере более 1 миллиарда рублей. В чем нуждается ваше направление исследований?
— Фактически нам нужно не так уж много средств, но важно, чтобы они поступали ритмично. Взять те же конференции. Конференции из серии STACS проходят в феврале-марте. Подавать статью надо на полгода раньше, в сентябре-октябре. Если ее приняли, ты обязан приехать на конференцию, ведь в условиях сильнейшей конкуренции ты занимаешь чье-то место. Значит, у нашего автора статьи должна быть уверенность в том, что весной он сможет рассчитывать на финансирование, которое позволит участвовать в конференции.
— Просматриваются ли по вашему направлению перспективы внебюджетного финансирования будущего НЦМУ?
— В принципе это возможно. В заявках я пишу: работа носит чисто теоретический характер. Но на самом деле последние наши исследования в области обработки символьных последовательностей имеют большой прикладной потенциал.
Дело в том, что любая информация представляет собой некую последовательность символов. Что такое, например, цифровое телевидение? Это значит, что передаются не электромагнитные колебания, как раньше, в аналоговом телевидении, а символы — нолики и единички. И умение анализировать такие последовательности «налету», по мере их поступления — очень важная практическая задача. Представьте: идет большой поток данных, который нужно быстро обработать, но возможности остановить, принять и накопить эти данные нет. В данном случае нужны эффективные алгоритмы, и в нашей группе есть специалисты, молодые ученые, которые занимаются разработкой таких алгоритмов, их алгоритмы — на вершине достижений в этой области, они позволяют очень быстро обрабатывать информацию.
Еще один конкретный пример, известная задача из биоинформатики — восстановления прародителей. Есть определенный набор последовательностей ДНК (а это тоже символы) каких-то особей — животных, людей. И нам хотелось бы реконструировать их общего предка: от кого все пошло, появилось. Это делается не только ради научного любопытства, но, к примеру, когда изучаются инфекционные процессы, скажем, энцефалитный вирус: где изначальный источник, корень заразы, где ее подавлять?
До последнего года для решения подобных проблем использовался квадратичный алгоритм, это когда время работы пропорционально квадрату объема данных. Этот алгоритм вполне пригоден во многих практических задачах, но не при огромных объемах данных. Если размер данных измеряется тысячами бит, то квадрат — это миллионы. Для современных компьютеров это не является непреодолимым препятствием. Но если размеры данных — миллионы бит (как размеры последовательностей ДНК бактерий) или миллиарды бит (размеры последовательностей ДНК растений и животных), то квадрат выходит за пределы физических возможностей. Представитель нашей группы Дмитрий Александрович Косолобов принял участие в создании почти линейного алгоритма, то есть такого алгоритма, который работает за время, лишь слегка отличающееся от размера данных. Это прорыв. Теперь задачи, которые решались только теоретически, стали разрешимы и практически.
Может быть, наши наработки окажутся интересны каким-то коммерческим организациям, и мы будем привлекать не только государственные средства.
— Возможно ли участие в НЦМУ «Уральский математический центр» других организаций, кроме Уральского федерального университета?
— Мы открыты и готовы обсуждать организационную структуру. Внутри России у нас хорошие научные и личные отношения с московскими коллегами, алгоритмистами и специалистами в области формальных языков, из Математического института РАН, МГУ, Высшей школы экономики, с лабораторией математической логики Петербургского отделения Математического института РАН.
Кроме того, мы позиционируем себя как часть международного коллектива: у нас тесные контакты с учеными из Финляндии, Германии, Франции, Китая. К работе нашей лаборатории мы планируем привлечь и некоторых выпускников нашей кафедры, которые сейчас успешно работают в Канаде и США. Наши зарубежные коллеги также открыты, выражают желание сотрудничать и проявляют инициативу.
УрФУ — участник Проекта 5-100, ключевым результатом которого должно стать появление в России к 2020 году современных университетов-лидеров с эффективной структурой управления и международной академической репутацией, способных задавать тенденции развития мирового высшего образования.