Создание функционирующего в режиме удаленного доступа интерактивного учебно-научного комплекса для выполнения работ по измерению электрофизических и магнитных характеристик неорганических наноструктурированных материалов

Номер контракта: 16.647.12.2022
Дата: 24.11.2010 –  25.08.2011
Головной исполнитель: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»

АННОТАЦИЯ ПРОЕКТА

Тема: «Создание функционирующего в режиме удаленного доступа интерактивного учебно-научного комплекса для выполнения работ по измерению электрофизических и магнитных характеристик неорганических наноструктурированных материалов»

Работа по проекту проводилась в 3 этапа с 2010 по 2011 гг.

Цель работы: создание системы дистанционного управления потоками научных и технических данных, получаемых по средством использования экспериментально-методического комплекса модульного типа для измерения электрофизических и магнитных свойств неорганических нанаструктурированных материалов в широком диапазоне температур (от 3,5 до 400 К) и магнитных полей (до 8 Тл), а также интерактивного симулятора указанного комплекса, позволяющего использовать его для дистанционного обучения и проведения экспериментов студентами (бакалаврами, магистрами), исследователями и разработчиками функциональных наноматериалов.

2010 г.

На I этапе «Подготовка прогнозно-аналитического обзора для определения актуальных направлений в области функциональных наноматериалов для энергетики, наноэлектроники, спинтроники, связанных с изучением и освоением методов проведения электрофизических и магнитных измерений в широком диапазоне температур и магнитных полей как основы для реализации новых нанотехнологических исследований и разработка методики удаленного доступа к лабораторному нанотехнологическому комплексу для измерения электрофизических и магнитных свойств неорганических наноструктурированных материалов в широком диапазоне температур и магнитных полей» были выполнен комплекс работ:

- организовано обеспечение функционирования системы сбора информации по следующим тематическим направлениям деятельности национальной нанотехнологической сети: «функциональные наноматериалы для энергетики» и «наноэлектроника»;

- проведен анализ и систематизация полученных данных для оперативного выделения возникающих перспективных тенденций в области функциональных наноматериалов для энергетики и наноэлектроники и связанных с этим аттестационно-измерительных процессов в широком диапазоне температур и магнитных полей для подготовки специалистов на основе передовых достижений в данной области;

- выработаны рекомендации на основе анализа полученных данных с целью улучшения параметров качества создаваемой системы удаленного доступа к экспериментально-методическому комплексу модульного типа электрофизических и магнитных измерений свойств наноструктурированных материалов и реализующихся на нем аттестационно-измерительных процессов и образовательных технологий;
- разработаны методики удаленного доступа к лабораторному нанотехнологическому комплексу для измерения электрофизических и магнитных свойств неорганических наноструктурированных материалов в широком диапазоне температур и магнитных полей;

- разработаны принципы интеграции измерительной установки модульного типа с магнитной системой криокулерного типа для измерения параметров наноструктурированных материалов в широком диапазоне температур (от 3,5 до 400 К) и магнитных полях (от 0 до 8 Тл);

- созданы алгоритмы взаимодействия измерительной установки модульного типа с пользователя-ми на всех уровнях (непосредственная работа и работа в режиме удаленного доступа), включая градацию по уровню квалификации пользователей и характеру выполняемых работ (лабораторные работы, экспериментальные исследования, подготовка образцов для их дальнейших исследованиях на развернутых в учебных заведениях СПО и ВПО измерительных комплексах и т.д.).

2011 г.

На II этапе «Практическая реализация разработанной методики удаленного доступа к экспериментально-методическому комплексу модульного типа для измерения электрофизических и магнитных свойств неорганических наноструктурированных материалов в широком диапазоне температур и магнитных полей» доработаны системы установки (криокулеров, магнитной системы, измерительных трактов) для обеспечения автоматического управления были:

- доработана и обеспечена реализация дистанционного управления всеми блоками установки на основе интерфейсов GPIB, позволяющих проводить полностью автоматический цикл получения и стабилизации различных, в том числе низких температур, включая процессы генерации сильных магнитных полей, измерения и контроля температурных и магнитных параметров измерительного процесса, а также непосредственных измерений и обеспечивающей удаленное управление установкой;

- автоматизированы все измерительно-технологические процессы, реализуемые на экспериментально-методическом комплексе модульного типа, проведена их интеграция в общую систему автоматического управления установкой, обеспечивающую проведение измерительных и вспомогательных процессов в ручных и автоматических режимах, в т.ч. и удаленно, с возможностью перехвата управления оператором в любой момент;

- разработано программное обеспечение, реализующее алгоритмы директивной и удаленной работы экспериментально-методического комплекса модульного типа с использованием персональных компьютеров для пользователей всех уровней и с учетом класса решаемых задач (учебные, исследовательские, практические и т.д.);

- осуществлена интеграция интерфейсов удаленного доступа к измерительному экспериментально-методическому комплексу модульного типа с интерфейсами средств измерения внешних параметров (температура, магнитное поле) с одновременным проведением электрофизических и магнитных измерений (например, вольтамперные характеристики, измерение намагниченности, пространственное распределение магнитной индукции).

На III этапе «Проектирование мультимедийного учебно-научного комплекса (симулятора установки) для обучения студентов работе на экспериментально-методическом комплексе модульного типа, предназначенном для электрофизических и магнитных измерений, размещение результатов реализации проекта и рекомендаций в ННС, авторское сопровождение размещенных в ННС материалов» были выполнены следующие виды работ:

- сформирован состав и содержание электронных учебных модулей интерактивного мультимедийного учебно-научного комплекса (УНК) для подготовки магистров и аспирантов в области нанотехнологий по тематическому направлению «Функциональные наноматериалы для энергетики»;

- разработаны методические материалы по организации образовательного процесса с использованием мультимедийного УНК;

- разработаны архитектура мультимедиа-компонентов, механизмы взаимодействия и программная реализация всех электронных учебных модулей разрабатываемого мультимедийного УНК для подготовки магистров и аспирантов в области нанотехнологий по тематическому направлению «Функциональные наноматериалы для энергетики»;

- разработан и программно реализован интерфейс и системы меню УМК;

- сформирована рабочая версия мультимедийного УНК на основе разработанных компонентов;

- проведено функциональное и содержательное тестирование программной реализации электронных учебных модулей УМК;

- проведено тестирование программной реализации интерфейса и системы меню УМК;

- проведена апробация и доработка мультимедийного УНК, устранены выявленные ошибки и недостатки содержания и программной реализации УНК;

- проведен анализ результатов эксплуатации установки в режиме удаленного доступа, включая: автоматизированное наполнение детализированной библиотеки по проводимым на установке исследованиям; формирование банка данных по образцам и (типовым) результатам экспериментов; статистическую обработку данных с учетом задаваемых критериев; генерацию отчетов в автоматическом режиме;

- осуществлено размещение результатов реализации проекта и рекомендаций в ННС (на сайте исполнителя);

- создан электронный обучающий ресурс на сайте исполнителя с использованием материалов созданного мультимедийного учебно-научного комплекса;

- подготовлен процесс авторского сопровождение размещенных в ННС материалов;

- подготовлен процесс актуализации размещаемых в ННС материалов проводимых на установке исследований, включая: мониторинг состояния размещенных в ННС материалов; обновление размещаемых в ННС материалов; предоставление дополнительной информации по размещенным материалам по запросам; консультирование по тематикам размещаемых в ННС данных.

Проведенные исследования направлены на решение текущих и перспективных задач в целях создания сбалансированной и гибкой инфраструктуры в научно-техническом и технологическом комплексе  страны, обеспечивающей развитие конкурентоспособной национальной  нанатехнологической сети.

Ценность проделанной работы заключается и в повышении эффективности использования средств государственного бюджета,  направляемых на исследования и разработки в области нанатехнологий и наноматериалов; целенаправленное использование достижений современной науки в области нанатехнологий и нанаматериалов для социального  и экономического развития страны.

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»