Технології проєктування і реалізації інформаційних систем - Робоча програма навчальної дисципліни (Силабус)
Реквізити навчальної дисципліни
| Рівень вищої освіти | Другий (магістерський) |
| Галузь знань | 12 Інформаційні технології |
| Спеціальність | 126 Інформаційні системи та технології |
| Освітня програма | Інтегровані інформаційні системи, Інформаційне забезпечення робототехнічних систем, Інформаційні управляючі системи та технології |
| Статус дисципліни | Нормативна |
| Форма навчання | очна(денна)/дистанційна/змішана |
| Рік підготовки, семестр | 2 курс, осінній семестр |
| Обсяг дисципліни | 4 кредити |
| Семестровий контроль/ контрольні заходи | Іспит, Індивідуальне завдання, Модульні контрольні роботи |
| Розклад занять | 3 години на тиждень: лекції – 2год; комп’ютерний практикум – 1год |
| Мова викладання | Українська |
| Інформація про керівника курсу / викладачів | Лектор, комп’ютерний практикум:: к.т.н., доцент, Тимошин Юрій Афанасійович, моб. +38(096) 387 51 74 |
| Розміщення курсу | Посилання на дистанційний ресурс - http://tc.kpi.ua/content/ RIE; GOOGLE Disc викладача |
Програма навчальної дисципліни
Опис навчальної дисципліни, її мета, предмет вивчання та результати навчання
Дисципліна «Технології проєктування і реалізації інформаційних систем» є дисципліною нормативної підготовки навчального плану магістрів з спеціальності «Інформаційні системи та технології» і грає важливу роль у підготовці фахівців.
Навчальна програма присвячена ознайомленню з новітніми технологіями та складовими проектування ІС такими, як – методологія і технології та підходи до розробки архітектури корпоративних систем і прикладних мереж, взаємний вплив бізнес-процесів і структури організації, портфеля замовлень на архітектуру ІТ- процесів та на структуру систем, що визначають процеси обробки і збереження інформації та формування результату для рівня корпоративної архітектури та сучасних технологій для «розумних» складних об’єктів типу Індустріального Інтернету Речей (ІІоТ), як складових частин Інтернету Речей (ІоТ - Internet of Things) – новому напрямку розбудови інтелектуальних систем обробки Великих даних, які пов’язані з розвитком інфраструктури таких об’єктів, як Smart City, Smart Home, Smart Energy, Smart Water, іншими, які характеризуються значною складністю, розподіленістю та мають особливі ознаки та характеристики, наприклад, велику кількість систем і пристроїв, що генерують великі потоки даних, оперують десятками і сотнями тисяч сенсорів та інших інформаційних джерел, мають великий розмір вектора параметрів, які треба моніторити та відображати для їх контролю та управління.
Мета вивчення дисципліни – набуття фахових компетентностей, теоретичних знань і практичних навичок з аналізу технологій розбудови архітектури та структури складних інформаційно-управляючих систем для об’єктів корпоративного середовища, включаючи використання архітектурних реалізацій дворівневої, трьох рівневої та з Web- сервером технології клієнт-сервер, технологій сервісно-орієнтованої архітектури, сервісів хмарних технологій, мультиагентних технологій для слабко-зв’язаних програмних компонентів і систем, застосування сучасних технологій Інтернету Речей (ІоТ), Інтернету роботизованих речей (IoRT), Інтернету людей (РоТ), основою яких є сенсорні мережі та вузли обробки даних, об’єкти Smart City, Smart Home, інших «розумних» систем, які генерують Великі дані, обґрунтованого вибору критеріїв оптимізації та адаптації до середовища їх функціонування, синхронізації з існуючими системами і об’єктами, з метою гармонізації технічних пристроїв з людьми, створення дружньої взаємодії з інтелектуальними роботами, системами управління містом, розвитку інфраструктури інформаційних систем для покращення умов життя людей та підвищення їх безпеки.
Предметом вивчення дисципліни є закони розвитку ІТ-технологій, методи та засоби аналізу, проектування і розбудови архітектури та інфраструктури інформаційних систем, рівні їх абстракції та представлення, архітектури ІТ систем, даних та додатків, методики розробки ІТ- архітектури підприємства, включаючи інфраструктурний комплексний аналіз, шаблони і методики проектування MSA 2.0, різновиди архітектури “клієнт-сервер” для створення ІС корпоративного рівня та особливості їх реалізації, достоїнства і недоліки, базові аспекти технологій сервісно-орієнтованої архітектури (SOA), її компоненти, використання архітектурних шаблонів, особливості використання розподіленим ПЗ RPC та REST, переваги та недоліки, корпоративна сервісна шина ESB та її взаємодія з сервісом на базі повідомлень, стекі протоколів UDDI та SOAP для Web-сервісів,
основні сервіси “хмарних технологій”, їх структура та функціональні можливості, ознайомлення з новітніми інформаційними технологіями такими, як технологія LoRA IBM, інфраструктура підтримки Інтернету людей (IoP), яка управляється за допомогою двох платформ - «соціальні пристрої» і «люди як сервіс» (People as a Service, PeaaS), що відноситься до нових «хмарних» сервісів, протоколів і пристроїв NB-IoT для реалізації технологій М2М та М2М2А, процесами інтелектуалізації моніторингу і управління міськими системами, етапів розробки захищених ІТ- додатків, особливості обробки повідомлень інформаційних систем MQTT-брокерами та їх реалізації, стеки протоколів для WEB та ІоТ, реалізація протоколів OAuth 2.0 та CoAP для міжмашинної взаємодії, системи промислового управління 4.0 (ІІоТ), інформаційні рівні характерні для Smart City, характеристики IoRT архітектури, особливості проектування та реалізації розподілених інформаційних складових і компонентів самоорганізованих Бездротових сенсорних мереж (БСМ), інформаційні аспекти Кібер-фізичних систем, Мультиагентні технології моніторингу та управління, аналізу та обробки потоків Великих Даних(ВД), що обчислюються зета байтами (1021байт), процесами «Великої аналітики», «Глибокий аналіз» та «Глибокого навчання», задачею «Відкриття знань», особливими вимогами Smart City до БД, використання БД нового покоління типу “розподілені реєстри**”**, технологією «Розумний пил» з сенсорами нанорозмірів та їх архітектурою.
Завдання вивчення дисципліни:
– оволодіння особливостями проектування та архітектури, що пов’язані з основними компонентами і структурами як традиційних технологій корпоративного рівня, так і нового напрямку розвитку сукупності різноманітних інформаційних систем типу сенсорних мереж, а також в межах Розумного міста, Розумного дому, інших інтелектуалізованих середовищ, прогнозування результатів їх взаємодії, впливу на покращення систем управління роботизованими системами в інтегрованому середовищі міст України, які є складними об’єктами нового типу з сотнями тисяч та мільйонами об’єктів моніторингу та управління;
– ознайомлення з новітніми інформаційними технологіями такими, як інфраструктура підтримки Інтернету людей (IoP), що управляється за допомогою двох платформ - «соціальні пристрої» і «люди як сервіс» -People as a Service (PeaaS), що відноситься до нових «хмарних» сервісів, аналізу та обробки потоків Big Data, що обчислюються зетабайтами (1021байт), процесами «Великої аналітики», «Глибокий аналіз» та «Глибокого навчання», задачею «Розумний пил» з сенсорами нанорозмірів, а також адаптивними сенсорними мережами, які мають архітектуру, що постійно змінюється, технологіями «розподілених реєстрів» типу «BlockChain», які застосовуються для підвищення безпеки роботи ІоТ мереж і систем;
– набуття практичних навичок використання методів і засобів застосування мультиагентних технологій та систем, їх механізмів поповнення знань і досягання цілі, управління агентом та зміною поведінки агента чи адаптації його до нових умов, використання метазнань для взаємодії з іншими агентами, застосування класифікації агентних програм, що використовують дві основні ознаки - ступінь розвитку внутрішнього уявлення про навколишній світ та спосіб прийняття рішення, як для «макроагентів», що працюють у середовищі Smart City, так і для програмних агентів вузлів обробки даних, а також різноманітних їх архітектурних реалізацій – від простих «рефлексійних» агентів до агентів, що навчаються та взаємодіють для виконання складних завдань, які не під силу монолітним системам чи окремому агенту;
Навчальна дисципліна покликана допомогти студенту отримати:
–знання основних понять, методів, засобів, моделей та алгоритмів аналізу, моніторингу та управління об’єктами роботизованого середовища IoRT (Internet of Robotics Things) разом з Intelliges (Smart) Informations, сучасних технологій Intelliges Data Mining таких, як Text Mining, RDF-сховища (RDF-Resource Description Framework), Wiki-технологію та особливості використання Wiki- ресурсів, щодо використання метаданих в системах зберігання, обробки та передачі даних, а також структур обробки інформації з сенсорів у ІоТ мережах Smart City, принципів роботи з Big Data такими, як «Розподіленість», «Горизонтальна масштабованість», «Відмовостійкість», «Локальність первинної обробки даних», «Інтерпретація даних в процесі їх обробки», особливостей технології візуалізації Big Data пов’язані з редукцією та інтелектуальним аналізом даних, використання динамічних мультиекранних інтерфейсів, технології аналізу та обробки неструктурованих даних (НСД), їх властивості (гетерогенність/неоднозначність/контекстна залежність/динаміка значення/ етнокультурна залежність);
–уміння практично застосовувати методи – використовувати розробки та особливості програмних агентів, їх функціональності та технологій взаємодії, обміну повідомленнями, механізмів кооперації, технологію програмних агентів для проектування та реалізації сервісів в інтелектуальних системах, систему агрегації і уніфікації даних, а також технологій проектування слабкозв’язаних систем і компонентів систем моніторингу і управління об’єктами Smart City, використання віддалених процедур на базі Representational State Transfer (REST) та еталонних протоколів для зв’язування різних за протоколами мереж передачі даних, обміну інформацією між різними інформаційними рівнями Smart City та вузлами ІоТ, особливості БД та сховищ даних для обробки потоків Big Data, розробки захищених IoT додатків, забезпечення стійкості їх роботи.
КОМПЕТЕНТНОСТІ
Інтегральна компетентність
Здатність розв'язувати складні спеціалізовані задачі та практичні проблеми у галузі інформаційних систем та технологій для комп’ютеризованих та робототехнічних систем, що характеризується, багатогранністю використання, комплексністю та невизначеністю умов із застосування теорій та методів проектування, слабкозв’язаністю інформаційних складових, реалізації та супроводження багаторівневих інформаційних систем та технологій, появою все зростаючої кількості інтелектуальних пристроїв і систем, які використовують в середовищі людей.
Загальні компетентності
| ЗК 2 | Здатність до дослідницької та інноваційної діяльності у галузі інформаційних систем та технологій |
|---|---|
| ЗК 3 | Здатність впроваджувати принципи сталого розвитку суспільства в організаційній, управлінський, науковій та виробничій діяльності |
| ЗК 4 | Здатність застосовувати знання у практичних ситуаціях |
| ЗК-5 | Здатність вирішувати практичні питання регулювання та організації інноваційної діяльності підприємства та оцінювати її ефективність |
Спеціальні (фахові, предметні) компетентності
| ФК 1 | Здатність до використання, вдосконалення та розвитку методологій та технологій створення інформаційних систем. Здатність виявляти наукову сутність проблем у професійній сфері, знаходити адекватні шляхи щодо їх розв’язання і проводити наукові дослідження на відповідному рівні. |
|---|---|
| ФК 2 | Здатність до проектування інформаційних систем, їх реалізації, впровадження та ефективної експлуатації. Здатність до вдосконалення та розвитку методологій і технологій побудови інформаційних систем. |
| ФК 3 | Здатність до використання сучасних методологій та технологій проектування та реалізації інформаційного забезпечення робототехнічних систем. Здатність впроваджувати принципи сталого розвитку суспільства в організаційній, управлінській, науковій та виробничій діяльності, правильно оцінювати локальні й віддалені наслідки прийнятих рішень |
| ФК 4 | Здатність застосовувати технології, методи проектування та інструменти для розроблення інформаційного та програмного забезпечення інтелектуальних робототехнічних систем на різних платформах та з використанням різних технологій |
| ФК 6 | Здатність аналізувати стан та динаміку функціонування та перспективи розвитку технічних засобів, програмного та інформаційного забезпечення робототехнічних систем з використанням сучасних методів та засобів аналізу. |
| ФК 7 | Здатність забезпечення управління та оптимізацію функціонування ІТ-інфраструктури підприємства для відповідного рівня надання інформаційних сервісів Здатність розвивати, розгортати, експлуатувати наявні інформаційні системи, аналізувати показники їх функціональності та ефективності, визначати стратегію їх розвитку. Здатність розробляти сховища великих даних, розробляти і використовувати інструментальні засоби інтеграції різнотипних даних у наборах великої розмірності, видобувати знання шляхом інтеграції та аналізу великих даних, отриманих з різноманітних та різнорідних джерел інформації, здійснювати їх інтелектуальну обробку і створювати прикладні інформаційні продукти. |
| ФК 8 | Здатність забезпечувати конфіденційність, доступність і цілісність інформації, що використовується в комплексній системі захисту інформації в інтелектуальних робототехнічних системах. Здатність до використання сучасних методологій та технологій проектування та реалізації інформаційно-управляючих систем. |
| ФК 12 | Здатність аналізувати функціонування інформаційних систем з метою підтримки бізнес-стратегії та планувати стратегічний розвиток інформаційних систем із застосуванням інноваційних технологій та засобів. |
| ФК 14 | Здатність аналізувати архітектуру підприємства, досліджувати і розробляти нові моделі та методи задоволення потреб бізнес-спільноти підприємства в інформації. |
| ФК 15 | Здатність визначати архітектуру підприємства використовуючи сучасні методології та мови її визначення. |
Пререквізити та енсорнених дисципліни (місце в структурно-логічній схемі навчання за відповідною освітньою програмою)
Пререквізити
1*) Для спеціалізації Інтегровані інформаційні системи (126.01):*
Комп’ютерні мережі, Безпека інформаційних систем, Інженерія систем IoT, Інфраструктура інформаційних технологій, Проєктування інформаційних систем, Управління проектами, Інформаційні системи та технології, Аналіз даних в інформаційних системах
2) Для спеціалізації Інформаційне забезпечення робототехнічних систем (126.02):
Технології інтернету речей, Комп’ютерні мережі, Бази даних, Проектування інформаційних систем, Управління проектами, Безпека інформаційних систем,
Робототехнічні системи та комплекси, Інтелектуальні технології в робототехніці
3) Для спеціалізації «Інформаційні управляючі системи та технології» (126.03):
Комп’ютерні мережі, Бази даних, Моделювання компонентів інтегрованих інформаційних систем, Безпека інформаційних систем, Інженерія систем IoT, Інфраструктура інформаційних технологій, Інформаційно-керуючі системи, Проєктування інформаційних систем.
Постреквізити
1) Для спеціалізації Інтегровані інформаційні системи (126.01):
Оброблення надвеликих масивів даних, Методологія і технології побудови інформаційних систем, Стратегії розвитку інформаційних систем
2*) Для спеціалізації Інформаційне забезпечення робототехнічних систем (126.02):*
Технології проектування і реалізації інформаційних систем, Методологічні основи створення інформаційних систем, Теорія управління робототехнічними системами
3) Для спеціалізації «Інформаційні управляючі системи та технології» (126.03):
Методологічні основи створення інформаційних систем, Проектування компонентів інформаційнокеруючих систем, Методи та засоби надання інформаційних сервісів,
Технології створення комплексів Інтернету речей, Проектування комплексних систем захисту інформації.
Зміст навчальної дисципліни
Розділ 1. Основні поняття інформаційної архітектури організації
1.1 Введення. Сучасні тенденції створення ІТ – систем. Два класи організації інформаційної архітектури – з “периметром захисту” та з “розподіленими реєстрами“. Поняття архітектури інформаційної системи організації. Зв’язок архітектури і стратегії. Основні характеристики і компоненти ІТ архітектури корпоративного рівня. Залежність функціональності компонентів архітектури від бізнес-стратегії організації. Ієрархічність прикладної мережі.
1.2 Бізнес-стратегія та інформаційні технології. Аналіз ключових чинників. Цінність ІТ з погляду бізнесу і практики управління ІТ технологіями. Бізнес-стратегія для корпорації та зміна ІТ технологій. Актуальність проблематики с точки зору зміни ролі ІТ в бізнесі та спільноті. Основні чинники розвитку архітектури організації. Портфель проектів в організації. Стандарти технологій, управління проектами,оцінка результатів.
1.3 Інформаційні технології і ефективність. Три закони розвитку нових технологій. Оцінювання ефективності з боку бізнесу. Бюджет розвитку. Закони Гілдера, Меткалфа та Мура. Їх вплив на продукти, послуги та процеси. Умови досягнення ефективності ІТ технологій.
Розділ 2. Архітектура підприємства. Рівні абстракції моделі.
2.1 Корпоративна архітектура підприємства. Еволюція уявлень. Визначення різниці архітектури підприємства та архітектури ІТ. Основні елементи архітектури підприємства. Рівні прийняття архітектурних рішень і опису архітектури. Рамочна модель архітектури. Еволюція організаційних принципів.
2.2 Зв’язок вимог бізнесу і різних областей архітектури ІТ. Вплив ІТ- архітектури на розвиток бізнесу. Архітектура і управління ІТ- портфелем. Бізнес-процеси та забезпечуючи ІТ системи. Вимоги бізнесу до інформації, додатків та ІТ технологій. Створення додаткової вартості за рахунок ІТ. Синхронізація потреб бізнесу з можливостями ІТ. ІТ портфель – активи та проекти, проблеми управління.
2.3 Рівні абстракції в описі архітектури підприємства. Загальні елементи визначень «Архітектури підприємства» і основні помилки їх уявлень. Рівні абстракції. На корпоративному рівні. Інтегрована концепція архітектури підприємства. Елементи визначень та уявлення. Контекст архітектури.
Розділ 3. Елементи архітектури підприємства. Бізнес-архітектура і архітектура інформації
3.1 Елементи архітектури. Принципи і стандарти в рамках архітектури підприємства. Моделі і моделювання. Домени та елементи архітектур. Принципи доменів архітектур. Моделі та критерії класифікації. Рекомендації з використання моделей та моделювання.
3.2 Бізнес-архітектура. Основні моделі та інструменти опису бізнес-архітектури. Портфель додатків, моделі та інструменти його управління. Основні елементи бізнес-архітектури. Рекомендації щодо проектування бізнес-архітектури. Основні інструменти декомпозиції, аналізу, моделювання та інтеграції. Моделі портфеля додатків, особливості його управління. Принцип цінності додатку.
3.3 Архітектура інформації. Основні моделі та інструменти опису архітектури інформації. Вплив архітектури додатків на ІТ-інфраструктуру. Сервіс-орієнтована архітектура (SOA) і архітектура, керована моделями (MDA). Призначення та основні елементи архітектури інформації. Задачі і моделі інформації, процеси її управління. Загальна архітектура. Принципи інтеграції. Архітектура додатків, її елементи. Архітектурні стилі. Стилі бізнес-процесів. Процесно-орієнтована модель. Комплексна модель підприємства. Розподілені сервіси. Забезпечення гнучкості додатків в MDA.
Розділ 4. Розробка архітектури підприємства. Етапи проектування процесу розробки архітектури
4.1 Моделі Захмана, Gartner, «4+1», SAM. Методики META Group, Microsoft MSA 2.0. Загальний контекст розробки архітектури – шаблони, політики, сервіси, компоненти архітектури. Моделі та методики для різних рівнів абстракції, їх особливості та призначення в MSA 2.0 . Інфраструктурні сервіси та елементи опису архітектури. Рівні представлення та рекомендації щодо використання.
4.2 Процес розробки архітектури. Цілі і завдання. Загальна схема архітектурного процесу.
Загальна схема розробки архітектури. Задачі проекту. Варіанти процесу розробки. Основні елементи процесу. Основні складові архітектури підприємства.
4.3 Модель процесу розробки і використання архітектури. Сім кроків архітектурного процесу відповідно до методики Співака. Модель EAP. ЕАР модель Співака. Методика планування процесу. Схема процесу розробки архітектури і стратегії ІТ. План реалізації.
4.4 Технології розробки архітектури – «зверху-вниз» або «знизу-вгору». Их особливості, достоїнства і недоліки. Принципи технологій розробки «зверху-вниз» або «знизу-вгору», їх достоїнства та недоліки. «Каскадна модель» та «Циклічна модель» методики проектування, позитивні та негативні сторони, особливості застосування.
Розділ 5. Обгрунтування необхідності проекту архітектури
5.1 Обгрунтування необхідності проекту розробки архітектури і чинники впливу. Визначення меж архітектури і методик, які використовуються.
5.2 Визначення цілей та задач проекту. Аналіз архітектури бізнесу та чинників впливу на характеристики ІТ- проекту.. Обгрунтування основних архітектурних рішень щодо переходу від моделі «Якою вона є» до моделі «Якою вона повинна бути». Прогнозування результатів міграції. Межі дії ІТ- архітектури. Вибір методики проектування.
Розділ 6. Технології створення ІТ- систем корпоративного рівня
6.1 Технології “клієнт – сервер” – три базові архітектури. Дворівнева архітектура з “товстим клієнтом”, Трьохрівнева архітектура – архітектура з “тонким клієнтом” для створення розподілених додатків. Архітектура з WEB- сервером – архітектура з “надтонким клієнтом” (браузером). Особливості їх реалізації, достоїнства і недоліки.
6.2 Структурні рівні інформаційної системи. Роль ПЗ проміжного шару (Middleware). Схема технологічної реалізації корпоративної ІС. Базові архітектури ІТ систем корпоративного рівня.
Розділ 7. Технології SOA – створення сервісів з слабкозв’язаних програмних компонентів.
7.1 Базова ідея технології – компіляція слабкозв’язаних програмних компонентів для спрощення створення нових сервісів. Використання брокерів для забезпечення взаємодії розробників та клієнтів сервісів. Загальна структура реалізації SOA технологій. Проблеми реалізації.
7.2 Технологія на базі серверів обробки повідомлень. Технологія «корпоративна шина підприємства» - Enterprise Service Bus (ESB). Особливості реалізації. Загальна структура консолідованої роботи цих технологій.
7.3 Стек протоколів веб-служб. Реєстрація та пошук Web-сервісів на основі UDDI. Програмні інтерфейси взаємодії з реєстром. Протокол обміну структурованими повідомленнями – Simple Object Access Protocol (SOAP). Структура інтегрованого середовища інформаційних ресурсів (ІСІР). Задачі та основні сервіси доступу до інформаційних ресурсів ІСІР. Основні сервіси роботи з репозиторіями ІСІР.
Розділ 8. Хмарні технології – новий спосіб надання обчислювальних ресурсів і сервісів, заснований на Інтернет-технологіях
8.1 Характеристики хмарних обчислень. Загальна структура Cloud Computing. Структура хмарних сервісів. Базові сервіси Iaas, PaaS, SaaS. Ризики використання хмарних сервісів.
8.2 Сервіс інфраструктури – Iaas, його основні концепції та аспекти. Платформа як сервіс (PaaS) – основні компоненти і функціональність. Сервіс програмних додатків SaaS. Структура і особливості застосування “приватної хмари”
8.3 Складові частини платформи Microsoft AzurePlatform, Amazon EC2, Eucalyptus.
Розділ 9. 3-я та 4-а промислові революції. Індустрія 4.0, її особливості.
9.1 3-я промислова революція. Технологія використання «горизонтальних мереж» різного виду в світі науково-інформаційної хвилі застосування технологій автоматизації, телекомунікації, інформаційних та інформаційно-керуючих систем, систем віддаленого моніторингу та управління складними технологічними процесами та об’єктами.
9.2 Індустрія 4.0, її особливості та складові інформаційних систем. Internet of Things (IoT), Internet of People (IoP), Big Data, Smart City, Smart Home, Smart Net. Адитивне виробництво за індівідуальним замовленням.
9.3 Системи з розподіленими об’єктами управління. Кібер-фізичні системи інтелектуального управління. Наступне покоління роботів (Smart Robots).
Розділ 10. Інформаційні аспекти Smart City. Бездротові сенсорні мережі. ІоТ додатки.
10.1 Інтернет речей (ІоТ) та його клони – Індустріальний ІоТ (ІіоТ) та Інтернет роботизованих речей (IoRT). Системи промислового управління 4.0 (ІіоТ). Стек протоколів для архітектури IoT.
10.2 Інструментарій моніторингу та управління. Засоби ідентифікації, виміру, енсорненихгу, передачі даних, розподіленої обробки даних, інтелектуального аналізу, інформаційної безпеки. Об’єкти управління – Smart Energy, Smart Water, Smart Healthy, Smart Robots, Кібер-фізичні системи, Big Data, сенсорні мережі. Інформаційні рівні характерні Smart City. Аналіз архітектур Smart City.
10.3 Архитектура глобальної мережі IoT. Платформи ІоТ. Шлюзи та сервери. LPWAN. Технологія LoRa (ІВМ) та NB-IoT. Структура компонентів Smart City (підхід Huawei). Аналіз архітектур Smart City – інформаційний інтегратор, агрегатор метаданих, семантичний агрегатор і блок осмислення. Способи організації безпечного використання сервісів роботизованих пристроїв в мегаполісі та їх керування з застосуванням технологій IoT. Розробка захищених IoT додатків.
10.4 Бездротові сенсорні мережі. Особливості багаторівневої архітектури – базові складові, адаптивність структури, розподіленість вузлів обробки великих потоків даних, фільтрація на рівні контенту, самоорганізація. Консолідація даних. Захист пристроїв. Стек протоколів для ІоТ. Протоколи сенсорних мереж – MQTT , СоАР, Oauth 2.0.
10.5 Середовище мережевих IoRT. Cloud Robotics. Інтернет Роботизованих Речей – архітектура, концептуальна структура, технологія М2М. Хмарна платформа M2M2A. Характеристики IoRT архітектури. Робототехнічне обладнання, призначене для архітектури IoRT.
10.6 Технологія “Розумний пил”. Проект Michigan Micro Mote. Архітектура мікрогаджета. Проблеми застосування. Можливості пристроїв типу “Розумний пил”.
11.Великі данні, проблеми та особливості їх обробки. Технології аналізу Великих даних.
11.1 Технології обробки Big Data в ІоТ мережах. Структура взаємодії Big Data та ІоТ систем. Технології аналізу Big Data в середовищі сенсорних мереж. Проблеми стійкості систем обробки ВД та їх аналітики.
11.2 Зв’язки та відношення в аналізі ВД. Типові задачі для ВД и результатів їх аналітики. Технології «Великої аналітики», «Глибокого аналізу» та «Глибокого навчання», задача «Відкриття знань».
11.3 Технології та засоби роботи з ВД. Використання метаданих для обробки. Особливі вимоги Smart City до БД, використання БД нового покоління типу “розподілені реєстри**”**. Технології Text Mining – базові елементи та основні характеристики. Wiki технологія. RDF- сховища.Особливості візуалізаціі Big Data. Життєвий цикл управління даними для Big Data. Засоби та методи аналізу неструктурованих даних. Технології “розподілених реєстрів” мереж ІоТ. Вимоги до організації розподіленої обробки даних та повідомлень. Приклади БД для Big Data.
Розділ 12. Розвиток і застосування мультиагентних систем (МАС).
12.1. МАС два напрямки розвитку. Агенти для моніторингу та управління об’єктами IoT, мультиагентні технології в програмному середовищі. Функції агентів. Складові мультиагентної системи.
12.2 Архітектура агентів та їх компоненти. Простий рефлексійний агент, агент, що діє на основі цілей, агент, що навчається. Базові види і форми взаємодії між агентами. Проблеми координації поведінки агентів.
12.3 Архітектури МАС. Архітектури, які основані на методах роботи із знаннями. Архітектури, в яких використовуються поведінкові моделі «стимул-реакція». Гібридні архітектури. Інструментальні засоби для побудови МАС. Мультиагентні технології моніторингу та управління.
Дидактичні матеріали: презентація Power Point, комп’ютер, проектор. В режимі “online” – ZOOM конференції за розкладом.
Навчальні матеріали та ресурси
Базова література
1. Т.В. Гвоздева, Б.А. Баллод. Проектирование информационных систем. Уч.пособие.- М., ен. «Феникс», сер. Высшее образование, 2009г., 512с.
2. В.Н. Грекул, Г.Н. Денищенко, Н.А. Коровкина. Проектирование информационных систем. Курс лекц. – М., ен. «Бином.Лаб. знаний», 2008г.,304с.
3. И.В. Соловьев, А.А. Майоров. Проектирование информационных систем. Уч. Пособие.- М., ен. «Академический проект», 2009г., 400с.
4. Мартин Фаулер. Архитектура енсорнених приложений.- М., ен. «Вильямс», 2007г., 541с.
5. Г.Н. Калянов. «CASE – енсорне. Консалтинг в автоматизации енсор-процессов». – М. «Горячая линия-Телеком», 2000, 317с.
6. Еталонні архітектури MSA.- К., Майкрософт Україна; К.: Видавнича група BHV, 2005.- 352c.
7. Асадуллаев С. «Архитектуры хранилищ енсор – II», 19.10.2009, www.lanit.ru
8. Д.Васкевич. Стратегии “клиент/сервер”.2-е изд.–К.“Диалектика”,1996г, 396с.
9. Л.Черняк. SOA –шаг за горизонт- М., журн. «Открытые системы», № 09, 2003
10. Н.Дубова. Средства управления сервисами.-М., журн.»Открытые системы», № 04, 2006
11. Бондарчук А. П. Основи інфокомунікаційних технологій: навчальний посібник [Електронний ресурс] / А. П. Бондарчук, Г. С. Срочинська, М. Г. Твердохліб // Київ, ДУТ. – 2015. – 76 с. – Режим доступу до ресурсу: http://www.dut.edu.ua/ua/lib/1/category/1090/view/840.
12. Жураковский Б. Ю. Комп’ютерні мережі. Частина 1. Навчальний посібник [Електронний ресурс] / Б. Ю. Жураковский, І. О. Зенів // КПІ ен. Ігоря Сікорського. – 2020. – 336 с. – Режим доступу до ресурсу: https://ela.kpi.ua/handle/123456789/36615
13. Жураковський Б. Ю. Комп’ютерні мережі. Частина 2 Навчальний посібник [Електронний ресурс] / Б. Ю. Жураковский, І. О. Зенів // КПІ ен. Ігоря Сікорського. – 2020. – 372 с. – Режим доступу до ресурсу: https://ela.kpi.ua/handle/123456789/36641
14. Інтернет речей і сучасні технології А. Й. Наконечний , З. Є. Верес Національний університет “Львівська політехніка” кафедра комп’ютеризованих систем автоматики, 2016, УДК 551.568.85.
15. Жураковський Б.Ю. Системи доступу. Навчальний посібник. [Електронний ресурс] / Б. Ю. Жураковский, Н. В. Коршун // Київ, Державний університет телекомунікацій. – 2015. – 58 с.– Режим доступу до ресурсу: http://ir.nmapo.edu.ua:8080/jspui/bitstream/lib/277/1/l_841_81364872.pdf
16. Батура Т.В., Мурзин Ф.А., Семич Д.Ф. Облачные технологии: основные понятия, задачи и тенденции развития // ЭЛЕКТРОННЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ:ПРОГРАММНЫЕ ПРОДУКТЫ, СИСТЕМЫ И АЛГОРИТМЫ – 2014. doi: 10.15827/2311-6749.10.141
17. https://reed.media/ir4/
18. https://inventure.com.ua/news/ukraine/industriya-4.0-cena-voprosa-dlya-ukrainy
19. Большие Данные — новая енсор и практика. Открытые системы. СУБД (ru). 20 грудня 2011.
20. Н.Шаховська, В. Москалюк. Великі дані як інформаційна технологія.- Львівська політехніка. Lviv Polytechnic National University Institutional Repository, с.188-189 http://ena.lp.edu.ua:8080/bitstream/ntb/24884/1/87-188-189.pdf
21. Gartner’s Top 10 IT challenges include exiting baby boomers, Big Data. Computerworld (eng). 18 October 2011.
23. . Городецкий В.И., Грушинский М.С., Хабалов А.В. Многоагентные системы (обзор) [Электронный ресурс] / В.И. Городецкий, М.С. Грушинский, А.В. Хабалов. – Режим доступа: http://www.raai.org/library/ainews/1998/2/GGKHMAS.ZIP
24. Рассел С., Норвиг П. Искусственный интеллект. Современный енсо. – М.: Вильямс, 2016 2 глава
Додаткова література
1. К. Дж. Дейт «Введение в системы баз енсор». 6-е ен.,М.-1998г.
2. ЖУРНАЛ «Компьютерные сети и системы» (2001-2010).
3. ЖУРНАЛ «Открытые системы» (1999-2010) – http://www.osmag.ru
5. Интернет енсо – технология енсорне, которая енсор реальность сегодня [ Електронний ресурс ]: https://robo- sapiens.ru/stati/ internetveshhey/
6. Олифер В. Г., Олифер Н. А. Компьютерные сети. Принципы, енсорне, протоколы. — 4-е ен. — СПб.:Питер, 2010. — С. 438. — 4500 экз. — ISBN 978-5-49807-389-7.
7. Что такое Интернет енсо (IoT)? [ Електронний ресурс ]: https://riot.org/2016/04/04
8. Інтернет речей. Новомодне захоплення чи технологія, що змінює світ?
[ Електронний ресурс ]: https://www.epravda.com.ua/publications/
9. How Energy Technology Is Evolving [ Електронний ресурс ]: https://www.pewtrusts.org/en/research-and-analysis/issuebriefs/2016/02/the-smart-grid-how-energy-technology-is-evolving.
10. Жураковський Б.Ю. Комп’ютерні мережі. Навчальний посібник для виконання лабораторних робіт [Електронний ресурс] / Б. Ю. Жураковский, І. О. Зенів // КПІ ен. Ігоря Сікорського. – 2020. – 213 с. – Режим доступу до ресурсу: https://classroom.google.com/u/0/c/MTQ1MDk5NzA3OTQ1?hl=ru
11. Автоматизована система обліку електричної енергії з контролем якості показників якості. Васильченко В.І., Гриб О.Г., Светелик О.Д., Тесик Ю.Ф. Енергетика та електрифікація, №11, 2013.
12. Впровадження інтелектуальних систем вимірювань електроенергії: європейський досвід, В.І. Попович, В.Д. Старинець, О.В. Старинець. 2013-2014.
13. Проектування ІоТ [ Електронний ресурс ]: https://www.slideshare.net/ssuserf405bc/iot-79608563
14. Кулаков Ю.О., Луцький Г.М. Комп’ютерні мережі. Підручник. – Київ.: «Юніор», 2005. – 396 с.
15. Беркман Л.Н. Теорія передачі та обробки даних в інфокомунікаціях: навчальний посібник / Л.Н. Беркман, Б.Ю. Жураковський, А.О. Макаренко//. − К.: ДУТ, 2015. – 160 с. – Режим доступу до ресурсу: http://www.dut.edu.ua/ru/lib/1/category/1090/view/859
16. A. Koubâa, A. Allouch, M. Alajlan, Y. Javed, A. Belghith and M. Khalgui, «Micro Air Vehicle Link (MAVlink) in a Nutshell: A Survey,» in IEEE Access, vol. 7, pp. 87658-87680, 2019, doi: 10.1109/ACCESS.2019.2924410.
17. Yuncheng Lu, Zhucun Xue, Gui-Song Xia & Liangpei Zhang (2018) A survey on vision-based UAV navigation, Geo-spatial Information Science, 21:1, 21-32, DOI: 10.1080/10095020.2017.1420509
18.James Manyika, Michael Chui, Peter Bisson, Jonathan Woetzel, Richard Dobbs, Jacques Bughin, Dan Aharon. Unlocking the potential of the Internet of Things (Report McKinsey Global Institute June 2015). URL: http://www.mckinsey.com/business-functions/business-technology/our-insights/the-internet-of-things-the-value-of-digitizing-the-physical-world (дата обращения: 18.05.2016).
19. Сергиевский М.В., Беспроводные енсорне сети. – [Електронний ресурс]. Режим доступу: http://www.compress.ru/Article.aspx?id=17950.
20.The Next Industrial Revolution: A Manufacturing Leadership White Paper Sponsored by Microsoft How the Internet of Things and Embedded, Connected, Intelligent Devices will Transform Manufacturing — A Manufacturing Leadership White Paper, Frost&Sullivan. — 2016. — P. 1–12.
21. Воробьёв Андрей Игоревич Модели и методы повышения эффективности предоставления информационных услуг в центрах обработки данных: дис. На соиск. Учен. Степ. Канд. Техн. Наук: 24.13.01: защищена 24.01.12 / Воробьёв Андрей Игоревич. — Санкт-Петербург, 2012. — 144 с.
22. Яремко І.М. Імовірнісні характеристики центрів обробки даних і резервування / І.М. Яремко, В.В. Турупалов, І.О. Молоковский // Наукові праці інституту проблем модулювання в енергетиці ім. Г.Є. Пухова «Моделювання та інформаційні технології».– Київ,2011р. – Випуск 60.– C.141-146.
23. https://industry4-0-ukraine.com.ua
24.
https://uk.education-wiki.com/9085877-big-data-technologies 25. Підручник з великих даних для початківців | Що таке великі дані?
https://uk.myservername.com/big-data-tutorial-beginners-what-is-big-data 26. Big Data for Development: From Information- to Knowledge Societies”, Martin Hilbert (2013), SSRN Scholarly Paper No. ID 2205145). Rochester, NY: Social Science Research Network; http://papers.ssrn.com/abstract=2205145
27. Clifford Lynch (2008). Big data: How do your data grow?. Nature 455 (7209). Doi:10.1038/455028a.
28. Liviu Panait, Sean Luke: Cooperative Multi-Agent Learning: The State of the Art. Autonomous Agents and Multi-Agent Systems 11(3): 387-434 (2005)
29. Sun, Ron, (2006). «Cognition and Multi-Agent Interaction». Cambridge University Press. http://www.cambridge.org/uk/catalogue/catalogue.asp?isbn=0521839645
30. Vidal, J.M.: Fundamentals of multiagent systems with NetLogo examples. MIT Press (2010) http://jmvidal.cse.sc.edu/papers/mas.pdf
31. Weiss G., editor. Multi-Agent Systems. MIT Press, 2013, 2nd edition. http://www.the-mas-book.info
32. Wooldridge M., An Introduction to MultiAgent Systems Second Edition. John Wiley & Sons, 2009. 640с. http://www.cs.ox.ac.uk/people/michael.wooldridge/pubs/imas/IMAS2e.html
Інформаційні ресурси
http://tc.kpi.ua/content/ RIE; GOOGLE Disc викладача
Навчальний контент
Методика опанування навчальної дисципліни (освітнього компонента)
№ лекції |
Назва теми лекції та перелік основних питань (перелік дидактичних засобів, посилання на літературу та завдання на СРС) |
Розділ 1. Основні поняття інформаційної архітектури організації Тема 1.1. Введення. Сучасні тенденції створення ІТ – систем. Два класи організації інформаційної архітектури – з “периметром захисту” та з “розподіленими реєстрами“. Поняття архітектури інформаційної системи організації. Зв’язок архітектури і стратегії. Основні характеристики і компоненти ІТ архітектури корпоративного рівня. Залежність функціональності компонентів архітектури від бізнес-стратегії організації. Ієрархічність прикладної мережі.
|
|
Тема 1.2. Бізнес-стратегія та інформаційні технології. Аналіз ключових чинників. Цінність ІТ з погляду бізнесу і практики управління ІТ технологіями. Бізнес-стратегія для корпорації та зміна ІТ технологій. Актуальність проблематики с точки зору зміни ролі ІТ в бізнесі та спільноті. Основні чинники розвитку архітектури організації. Портфель проектів в організації. Стандарти технологій, управління проектами,оцінка результатів. Тема 1.3. Інформаційні технології і ефективність. Три закони розвитку нових технологій. Оцінювання ефективності з боку бізнесу. Бюджет розвитку. Закони Гілдера, Меткалфа та Мура. Їх вплив на продукти, послуги та процеси. Умови досягнення ефективності ІТ технологій. Дидактичні матеріали: презентація Power Point, комп’ютер, проектор, ZOOM. Література: [БЛ: 1; 2/ ДЛ: 1,3,12] |
|
Розділ 2. Архітектура підприємства. Рівні абстракції моделі. Тема 2.1. Корпоративна архітектура підприємства. Еволюція уявлень. Визначення різниці архітектура підприємства та архітектури ІТ. Основні елементи архітектури підприємства. Рівні прийняття архітектурних рішень і опису архітектури. Рамочна модель архітектури. Еволюція організаційних принципів. Тема 2.2. Зв’язок вимог бізнесу і різних областей архітектури ІТ. Вплив ІТ- архітектури на розвиток бізнесу. Архітектура і управління ІТ- портфелем. Бізнес-процеси та забезпечуючи ІТ системи. Вимоги бізнесу до інформації, додатків та ІТ технологій. Створення додаткової вартості за рахунок ІТ. Синхронізація потреб бізнесу з можливостями ІТ. ІТ портфель – активи та проекти, проблеми управління. Тема 2.3 Рівні абстракції в описі архітектури підприємства. Загальні елементи визначень «Архітектури підприємства» і основні помилки їх уявлень. Рівні абстракції. На корпоративному рівні. Інтегрована концепція архітектури підприємства. Елементи визначень та уявлення. Контекст архітектури.
|
|
Розділ 3. Розділ 3. Елементи архітектури підприємства. Бізнес-архітектура і архітектура інформації Тема 3.1. Елементи архітектури. Принципи і стандарти в рамках архітектури підприємства. Моделі і моделювання. Домени та елементи архітектур. Принципи доменів архітектур. Моделі та критерії класифікації. Рекомендації з використання моделей та моделювання. Тема 3.2. Бізнес-архітектура. Основні моделі та інструменти опису бізнес-архітектури. Портфель додатків, моделі та інструменти його управління. Основні елементи бізнес-архітектури. Рекомендації щодо проектування бізнес-архітектури. Основні інструменти декомпозиції, аналізу, моделювання та інтеграції. Моделі портфеля додатків, особливості його управління. Принцип цінності додатку.
|
|
Тема 3.3. Архітектура інформації. Основні моделі та інструменти опису архітектури інформації. Вплив архітектури додатків на ІТ-інфраструктуру. Сервіс-орієнтована архітектура (SOA) і архітектура, керована моделями (MDA). Призначення та основні елементи архітектури інформації. Задачі і моделі інформації, процеси її управління. Загальна архітектура. Принципи інтеграції. Архітектура додатків, її елементи. Архітектурні стилі. Стилі бізнес-процесів. Процесно-орієнтована модель. Комплексна модель підприємства. Розподілені сервіси. Забезпечення гнучкості додатків в MDA.
Література: [БЛ: 1; 2; 4/ ДЛ: 3,11,12, 19] |
|
Розділ 4. Розробка архітектури підприємства. Етапи проектування процесу розробки архітектури Тема 4.1. Моделі Захмана, Gartner, "4+1", SAM. Методики META Group, Microsoft MSA 2.0. Загальний контекст розробки архітектури – шаблони, політики, сервіси, компоненти архітектури. Моделі та методики для різних рівнів абстракції, їх особливості та призначення в MSA 2.0 . Інфраструктурні сервіси та елементи опису архітектури. Рівні представлення та рекомендації щодо використання. Тема 4.2. Процес розробки архітектури. Цілі і завдання. Загальна схема архітектурного процесу. Загальна схема розробки архітектури. Задачі проекту. Варіанти процесу розробки. Основні елементи процесу. Основні складові архітектури підприємства.
|
|
Тема 4.3. Модель процесу розробки і використання архітектури. Сім кроків архітектурного процесу відповідно до методики Співака. Модель EAP. ЕАР модель Співака. Методика планування процесу. Схема процесу розробки архітектури і стратегії ІТ. План реалізації. Тема 4.4 Технології розробки архітектури - "зверху-вниз" або "знизу-вгору". Их особливості, достоїнства і недоліки. Принципи технологій розробки "зверху-вниз" або "знизу-вгору", їх достоїнства та недоліки. "Каскадна модель" та "Циклічна модель" методики проектування, позитивні та негативні сторони, особливості застосування.
Література: [БЛ: 3; 4/ ДЛ: 2,6,10,11,17,20] |
|
Розділ 5. Обгрунтування необхідності проекту архітектури Тема 5.1 Обгрунтування необхідності проекту розробки архітектури і чинники впливу. Визначення меж архітектури і методик, які використовуються. Тема 5.2 Визначення цілей та задач проекту. Аналіз архітектури бізнесу та чинників впливу на характеристики ІТ- проекту.. Обгрунтування основних архітектурних рішень щодо переходу від моделі "Якою вона є" до моделі "Якою вона повинна бути". Прогнозування результатів міграції. Межі дії ІТ- архітектури. Вибір методики проектування.
|
|
Розділ 6. Технології створення ІТ- систем корпоративного рівня Тема 6.1 Технології “клієнт – сервер” – три базові архітектури. Дворівнева архітектура з “товстим клієнтом”, Трьохрівнева архітектура – архітектура з “тонким клієнтом” для створення розподілених додатків. Архітектура з WEB- сервером – архітектура з “надтонким клієнтом” (браузером). Особливості їх реалізації, достоїнства і недоліки. Тема 6.2 Структурні рівні інформаційної системи. Роль ПЗ проміжного шару (Middleware). Схема технологічної реалізації корпоративної ІС. Базові архітектури ІТ систем корпоративного рівня.
|
|
Розділ 7. Технології SOA – створення сервісів з слабкозв’язаних програмних компонентів. Тема 7.1 Базова ідея технології – компіляція слабкозв’язаних програмних компонентів для спрощення створення нових сервісів. Використання брокерів для забезпечення взаємодії розробників та клієнтів сервісів. Загальна структура реалізації SOA технологій. Проблеми реалізації. Тема 7.2 Технологія на базі серверів обробки повідомлень. Технологія «корпоративна шина підприємства» - Enterprise Service Bus (ESB). Особливості реалізації. Загальна структура консолідованої роботи цих технологій.
|
|
Тема 7.3 Стек протоколів веб-служб. Реєстрація та пошук Web-сервісів на основі UDDI. Програмні інтерфейси взаємодії з реєстром. Протокол обміну структурованими повідомленнями - Simple Object Access Protocol (SOAP). Структура інтегрованого середовища інформаційних ресурсів (ІСІР). Задачі та основні сервіси доступу до інформаційних ресурсів ІСІР. Основні сервіси роботи з репозиторіями ІСІР.
Література: [БЛ: 4, 9, 10/ ДЛ: 4,9,14] |
|
Розділ 8. Хмарні технології - новий спосіб надання обчислювальних ресурсів і сервісів, заснований на Інтернет-технологіях Тема 8.1 Характеристики хмарних обчислень. Загальна структура Cloud Computing. Типи хмар. Структура хмарних сервісів. Базові сервіси Iaas, PaaS, SaaS. Ризики використання хмарних сервісів. Тема 8.2 Сервіс інфраструктури - Iaas, його основні концепції та аспекти. Платформа як сервіс (PaaS) – основні компоненти і функціональність. Сервіс програмних додатків SaaS. Структура і особливості застосування “приватної хмари”. Тема 8.3 Переваги і недоліки "хмарних" технологій. Складові частини платформи Microsoft AzurePlatform, Amazon EC2, Eucalyptus.
|
|
Розділ 9. 3-я та 4-а промислові революції. Індустрія 4.0, її особливості. Тема 9.1 3-я промислова революція. Технологія використання «горизонтальних мереж» різного виду в світі науково-інформаційної хвилі застосування технологій автоматизації, телекомунікації, інформаційних та інформаційно-керуючих систем, систем віддаленого моніторингу та управління складними технологічними процесами та об’єктами. Тема 9.2 Індустрія 4.0, її особливості та складові інформаційних систем. Internet of Things (IoT), Internet of People (IoP), Big Data, Smart City, Smart Home, Smart Net. Адитивне виробництво за індивідуальним замовленням. Тема 9.3 Системи з розподіленими об’єктами управління. Кібер-фізичні системи інтелектуального управління. Наступне покоління роботів (Smart Robots).
Література: [БЛ: 17,18/ ДЛ: 21, 23] |
|
Розділ 10. Інформаційні аспекти Smart City. Бездротові сенсорні мережі. ІоТ додатки. Тема 10.1 Інтернет речей (ІоТ) та його клони – Індустріальний ІоТ (ІІоТ) та Інтернет роботизованих речей (IoRT). Системи промислового управління 4.0 (ІІоТ). Стек протоколів для архітектури IoT. Тема 10.2 Інструментарій моніторингу та управління. Засоби ідентифікації, виміру, відеомониторингу, передачі даних, розподіленої обробки даних, інтелектуального аналізу, інформаційної безпеки. Об’єкти управління – Smart Energy, Smart Water, Smart Healthy, Smart Robots, Кібер-фізичні системи, Big Data, сенсорні мережі. Інформаційні рівні характерні Smart City. Аналіз архітектур Smart City.
Література: [БЛ: 11,13,15/ ДЛ: 5,7,8, 12, 13, 19, 20] |
|
Тема 10.3 Архитектура глобальної мережі IoT. Платформи ІоТ. Шлюзи та сервери. LPWAN. Технологія LoRa (ІВМ) та NB-IoT. Структура компонентів Smart City (підхід Huawei). Аналіз архітектур Smart City - інформаційний інтегратор, агрегатор метаданих, семантичний агрегатор і блок осмислення. Способи організації безпечного використання сервісів роботизованих пристроїв в мегаполісі та їх керування з застосуванням технологій IoT. Розробка захищених IoT додатків. Тема 10.4 Бездротові сенсорні мережі. Особливості багаторівневої архітектури – базові складові, адаптивність структури, розподіленість вузлів обробки великих потоків даних, фільтрація на рівні контенту, самоорганізація. Консолідація даних. Захист пристроїв. Стек протоколів для ІоТ. Протоколи сенсорних мереж - MQTT , СоАР, OAuth 2.0.
Література: [БЛ: 11,13-15/ ДЛ: 5,7,8, 12, 13, 18 - 22,] |
|
Тема 10.5 Середовище мережевих IoRT. Cloud Robotics. Інтернет Роботизованих Речей – архітектура, концептуальна структура, технологія М2М. Хмарна платформа M2M2A. Характеристики IoRT архітектури. Робототехнічне обладнання, призначене для архітектури IoRT. Тема 10.6 Технологія сенсорних мереж “Розумний пил”. Проект Michigan Micro Mote. Архітектура мікрогаджета. Проблеми застосування. Можливості пристроїв типу “Розумний пил”.
Література: [БЛ: 11,14/ ДЛ: 8,9, 12, 13, 18 - 20,22,23] |
|
11.Великі данні, проблеми та особливості їх обробки. Технології аналізу Великих даних. Тема 11.1 Технології обробки Big Data в ІоТ мережах. Структура взаємодії Big Data та ІоТ систем. Технології аналізу Big Data в середовищі сенсорних мереж. Проблеми стійкості систем обробки ВД та їх аналітики. Тема 11.2 Зв’язки та відношення в аналізі ВД. Типові задачі для ВД и результатів їх аналітики. Технології «Великої аналітики», «Глибокого аналізу» та «Глибокого навчання», задача «Відкриття знань». Тема 11.3 Технології та засоби роботи з ВД. Використання метаданих для обробки. Особливі вимоги Smart City до БД, використання БД нового покоління типу “розподілені реєстри”. Технології Text Mining - базові елементи та основні характеристики. Wiki технологія. RDF- сховища.Особливості візуалізаціі Big Data. Життєвий цикл управління даними для Big Data. Засоби та методи аналізу неструктурованих даних. Технології “розподілених реєстрів” мереж ІоТ. Вимоги до організації розподіленої обробки даних та повідомлень. Приклади БД для Big Data.
Література: [БЛ: 19-21/ ДЛ: 24-27] |
|
Розділ 12. Розвиток і застосування мультиагентних систем (МАС). Тема 12.1. МАС два напрямки розвитку. Агенти для моніторингу та управління об’єктами IoT, мультиагентні технології в програмному середовищі. Функції агентів. Складові мультиагентної системи. Тема 12.2 Архітектура агентів та їх компоненти. Простий рефлексійний агент, агент, що діє на основі цілей, агент, що навчається. Базові види і форми взаємодії між агентами. Проблеми координації поведінки агентів. Тема 12.3 Архітектури МАС. Архітектури, які основані на методах роботи із знаннями. Архітектури, в яких використовуються поведінкові моделі «стимул-реакція». Гібридні архітектури. Інструментальні засоби для побудови МАС. Мультиагентні технології моніторингу та управління.
Література: [БЛ: 22-24/ ДЛ: 28-32] |
Дидактичні матеріали: презентація Power Point, комп’ютер, проектор. В режимі “online” – ZOOM конференції за розкладом.
Календарне планування лекційних та практичних занять
| Номер лекції | Номер практичного заняття | Дата проведення |
|---|---|---|
| Лекція 1 | Заняття 1 | За розкладом |
| Лекція 1,2 | Заняття 2 | За розкладом |
| Лекція 3,4 | Заняття 3 | За розкладом |
| Лекція 5,6 | Заняття 4 | За розкладом |
| Лекція 7,8 | Заняття 5 | За розкладом |
| … | … | … |
| Лекція 17,18 | Заняття 9 | За розкладом |
5. Комп'ютерний практикум
З даної дисципліни передбачається проведення зі студентами комп’ютерного практикуму. Основними цілями занять є:
засвоєння студентами знань з основних тем дисципліни та їх закріплення;
формування у студентів навичок і вмінь з аналізу роботизованого інтерактивного середовища.
| № з/п | Назва теми заняття |
|---|---|
| 1 | Інтерактивні режими управління роботизованими системами |
| 2 | Моделювання мережі з топологією зірка на базі шлюзу і HUBу |
| 3 | Синхронні та асинхронні процеси обміну даними і повідомленнями. |
| 4 | Інфраструктура наземного центру управління повітряним роботом |
| 5 | Побудова бездротових сенсорних мереж, критерії адаптивності архітектури |
| 6 | Інфраструктура серверів і шлюзів системи обробки відеоданих та телеметрії |
| 7 | Периферійні вузли і пристрої інфраструктури IoRT та IoT. Створення та налаштування бездротової мережі сенсорів. |
| 8 | Налагодження та дослідження роботи протоколів сенсорних мереж. Аналіз динамічної маршрутизації на протоколах XMPP, MQTT, СоАР, 6LoWPN, 802.15.4 |
| 9 | Дослідження Веб-сервісів Amazon Web Services – PeaaS |
Самостійна робота студента/аспіранта
Самостійна робота студентів складається з:
- підготовки до аудиторних занять (лекцій та практик),
виконання контрольних робіт (http://tc.kpi.ua/content/RIE; GOOGLE Disc викладача)
написання реферату (http://tc.kpi.ua/content/ RIE; GOOGLE Disc викладача)
Самостійна робота
|
|
|
|
|
3 |
|
|
1 |
|
|
1 |
|
|
2 |
|
|
2 |
|
|
|
|
|
2 |
|
|
2 |
|
|
4 |
|
|
2 |
|
|
2 |
|
|
2 |
|
|
2 |
|
|
2 |
|
|
2 |
|
|
2 |
|
|
2 |
|
|
2 |
|
|
2 |
|
36 |
Політика та контроль
Політика навчальної дисципліни (освітнього компонента)
Форми організації освітнього процесу, види навчальних занять і оцінювання результатів навчання регламентуються Положенням про організацію освітнього процесу в Національному технічному університеті України «Київському політехнічному інституті імені Ігоря Сікорського».
Політика виставлення оцінок: кожна оцінка виставляється відповідно до розроблених викладачем та заздалегідь оголошених студентам критеріїв, а також мотивується в індивідуальному порядку на вимогу студента; у випадку не виконання студентом усіх передбачених навчальним планом видів занять (атестаційних контрольних робіт, реферату) до екзамену він не допускається; пропущені заняття обов’язково мають бути відпрацьовані.
**Відвідування є обов'язковим (**за винятком випадків, коли існує поважна причина, наприклад, хвороба чи дозвіл працівників деканату). Якщо студент не може бути присутніми на заняттях, він все одно несете відповідальність за виконання завдань, що проводились в комп’ютерному класі.
Порядок зарахування пропущених занять. Відпрацювання пропущеного заняття з лекційного курсу здійснюється шляхом додаткових контрольних робіт чи захисту реферату за відповідною темою у вигляді презентації. Відпрацювання пропущеного лабораторного заняття здійснюється шляхом самостійного виконання завдання і його захисту відповідно до графіку консультацій викладача.
Реферати реалізуються шляхом підготовки і захисту реферату за відповідною темою у вигляді презентації, а сам реферат пересилається для перевірки викладачу через E-mail.
Політика академічної поведінки та доброчесності: конфліктні ситуації мають відкрито обговорюватись в академічних групах з викладачем, необхідно бути взаємно толерантним, поважати думку іншого. Плагіат та інші форми нечесної роботи неприпустимі. Всі індивідуальні завдання та курсову роботу студент має виконати самостійно із використанням рекомендованої літератури й отриманих знань та навичок. Цитування в письмових роботах допускається тільки із відповідним посиланням на авторський текст. Недопустимі підказки і списування у ході захисту лабораторних робіт, на контрольних роботах, на іспиті.
Норми академічної етики: дисциплінованість; дотримання субординації; чесність; відповідальність; робота в аудиторії з відключеними мобільними телефонами. Повага один до одного дає можливість ефективніше досягати поставлених командних результатів. При виконанні лабораторних робіт студент може користуватися ноутбуками. Проте під час лекційних занять та обговорення завдань лабораторних робіт не слід використовувати ноутбуки, смартфони, планшети чи комп’ютери. Це відволікає викладача і студентів групи та перешкоджає навчальному процесу. Якщо ви використовуєте свій ноутбук чи телефон для аудіо- чи відеозапису, необхідно заздалегідь отримати дозвіл викладача.
Дотримання академічної доброчесності студентів й викладачів регламентується кодекс честі Національного технічного університету України «Київський політехнічний інститут», положення про організацію освітнього процесу в КПІ ім. Ігоря Сікорського
Види контролю та рейтингова система оцінювання результатів навчання (РСО)
Розподіл балів, які отримують студенти на заняттях
| Види контролю | бали |
|---|---|
| Атестаційні контрольні (2 роботи) | 40 |
| Реферат з переліку тем | 20 |
R=(20+40)*0,6=36
Календарний контроль: провадиться двічі на семестр як моніторинг поточного стану виконання вимог силабусу.
За результатами навчальної роботи за перші 7 тижнів максимально можлива кількість балів – 10 балів. На першій атестації (8-й та 9-й тиждень) студент отримує «зараховано» і 20 балів, якщо його поточний рейтинг не менше 10 балів.
За результатами 13 тижнів навчання максимально можлива кількість балів – 30 балів. На другій атестації (14-й тиждень) студент отримує “зараховано ” і 20 балів, якщо його поточний рейтинг не менше 40 балів. За зарахований реферат - 20 балів.
Семестровий контроль: екзамен
Умови допуску до семестрового контролю: семестровий рейтинг мінімум 30 балів.
На екзамені студент може отримати максимум 50 балів.
повна відповідь - 60;
часткова відповідь - 20…59;
незадовільна відповідь - 0.
Таблиця відповідності рейтингових балів оцінкам за університетською шкалою:
| Кількість балів | Оцінка |
| 100-95 | Відмінно |
| 94-85 | Дуже добре |
| 84-75 | Добре |
| 74-65 | Задовільно |
| 64-60 | Достатньо |
| Менше 60 | Незадовільно |
| Не виконані умови допуску (<30) | Не допущено |
Додаткова інформація з дисципліни (освітнього компонента)
Теми рефератів по курсу ТПіРІС
Система виявлення та ідентифікації подій в середовищі Smart City.
Моделі подій.
Система планування і видачі завдань для інформаційних систем та
моніторингу їх виконання.
Роботизована система управління транспортними потоками міста.
Роботизована система моніторингу надзвичайних ситуацій в місті.
Інформаційна складова.
Роботизована система контролю та управління безпекою міста.
Принципи та засоби обміну даними між роботизованими засобами та
людьми чи між собою.
Концепція середовища для роботизованої мегаполіса, його структура та
обмеження.
Аналіз видів і типів інтелектуальних систем моніторингу та керування
ресурсами мегаполіса.
Аналіз середовища роботизованої інтерактивної інфраструктури Smart
City та її функціональних компонентів.
Архітектура інформаційного забезпечення систем моніторингу стану та
управління об’єктами в середовищі Smart Home.
Аналіз можливих станів сенсорних пристроїв та інтелектуальних систем
моніторингу для Smart City, обґрунтування рівнів інтерактивності.
Аналіз можливих подій в інформаційному середовищі. Сучасні засоби їх
моніторингу при використанні технологій IoRT та Big Data.
Аналіз та обґрунтування застосування багаторівневого зв’язку в
інтерактивній інфраструктурі індустріальних об’єктів управління (ІІоТ);
Розробка принципів надання сервісів для механізмів роботизованої
інфраструктури Smart City в розрізі безпеки;
Аналіз та класифікація рівнів безпеки в роботизованому середовищі
«Розумного міста», їх архітектура.
Аналіз способів організації безпечного використання сервісів
роботизованих пристроїв в мегаполісі з застосуванням технологій IoT.
Методи та рівні інформаційної взаємодії роботизованих систем між
собою та системами управління і моніторингу, модель структури;
Аналіз архітектури програмно-апаратних засобів для систем
моніторингу інтерактивної інфраструктури Smart City з використанням технології IoT.
Використання технологій IoRT для систем управління механізмів
роботизованої інтерактивної інфраструктури Smart City.
Архітектура системи моніторингу та управління групою роботизованих
механізмів в інфраструктурі Smart City.
Використання технологій Smart Stream Data для обробки даних при
забезпеченні інформаційних потреб «Інтернету речей».
Застосування технологій IoT та Big Data в роботизованій
інфраструктурі «Розумного дому».
Проектування інформаційних сервісів в роботизованій інтерактивній
інфраструктурі «Розумного міста».
Аналіз застосування технологій Intelliges Data Mining для обробки
Великих даних.
Аналіз та обґрунтування розподілу рівнів обробки значних потоків
даних при використанні технологій IoT в інфраструктурі «Розумного міста».
Інформаційні сервіси для інтелектуальних роботизованих систем
наступного рівня промислової революції «Індустрія 4.0».
Аналіз особливостей інформаційних сервісів збору та обробки даних в
середовищі інтелектуальних роботів промислового середовища (IIoT).
Аналіз технологій обробки інформації та даних і обґрунтування їх
використання в “Інтернеті речей».
Застосування технологій ІоТ та Блокчеін для реалізації їх у проектах
«Smart City».
Опис характеристик середовища технологій Big Data для застосування в
інтерактивній інфраструктурі «Розумного міста».
Порівняльний аналіз сервісів технологій ІоТ та Big Data для
середовища «Smart City».
Архітектура сервісів безпечного управління інтелектуальними
роботизованими пристроями і системами, захист від несанкціонованого використання в умовах мегаполіса.
Сервіси інформаційної безпеки в технологіях «Smart Home» та «Smart
City».
Аналіз технологій проектування інформаційно слабко-зв’язаних
технічних систем.
Робочу програму навчальної дисципліни (силабус):
Складено доцентом кафедри ІСТ, к.т.н., доцент, Тимошин Юрій Афанасійович
Ухвалено кафедрою ІСТ (протокол №1 від 30.08.2021р)
Погоджено Методичною комісією факультету (протокол №1 від 30.08.2021р)
