XIX Конференция «СПО в высшей школе»: ключевая проблематика и лучшие практики

День первый. Глобальные вопросы

Открыл конференцию Анатолий Якушин, независимый эксперт в области СПО. В своем докладе «Свободные лицензии: бремя прошлого или инструмент будущего» он рассмотрел изменения в принципах дистрибуции программного обеспечения и их влияние на свободные лицензии. Он отметил, что массовое использование облачных вычислений и программ, созданных с помощью искусственного интеллекта, требует переосмысления использования свободных лицензий. Якушин подчеркнул, что основные принципы лицензирования, сформулированные около полувека назад, изменились под воздействием новых технологий.

О том, как меняются традиционные «классические» подходы к академическому образованию рассказал участникам конференции Георгий Курячий, сотрудник компании «Базальт СПО» и преподаватель факультета ВМК МГУ. Он рассмотрел кризис традиционной "средневековой" модели образовательной площадки в условиях информационной связности, обострившийся во время пандемии. Отметил, что дистанционные методики преподавания показали свои достоинства и недостатки, но средства поддержки дистанционного обучения развились настолько, что возвращение к традиционным аудиторным занятиям стало неполноценным. Лекции, транслируемые через общедоступные сервисы, привлекали в аудиторию только оператора, лектора и членов его «фан-клуба». Георгий рассказал, что во время пандемии он адаптировал свои дистанционные семинары по Python, используя «доску» — окно удаленного рабочего стола, на котором поочередно демонстрировались примеры и решения. Лекции переместились на YouTube, а обратная связь осуществлялась через Telegram и семинары в Zoom. После пандемии выяснилось, что многие разработанные для дистанционного обучения инструменты продолжали и продолжают эффективно работать.

Николай Непейвода, известный российский ученый, главный научный сотрудник исследовательского центра мультипроцессорных систем Института программных систем РАН, поднял такую острую и всегда актуальную тему в высшем техническом образовании, как списывание. Основными причинами усилившейся в последние годы проблемы списывания ученый назвал неизменность учебных задач, прохладное отношение преподавателей к проверке работ, систему контроля промежуточных результатов и формальность государственных экзаменов и бакалаврских диссертаций. Николай Николаевич отметил, что ужесточение контроля списывания, например, с помощью металлоискателей или программ-антиплагиатов, не решает проблему. Вместо этого он предложил систему контроля квалификации выпускников, основанную на китайском опыте и использовании свободного программного обеспечения.

Эта система включала бы государственную приемку выпускников, специальные испытания длительностью в несколько дней, теоретические опросы, а также сочинение о будущем профессиональном развитии. Для успешной реализации этой системы, Непейвода предложил создание специальных «дворцов знаний» с одноместными «кельями», где выпускники могли бы проходить испытания, изолированные от внешней информации. В таких условиях выпускники переодевались бы в казённую одежду и получали бы качественное питание, что снижало бы стресс от экзаменов.

Опытом внедрения СПО в инфраструктуру образовательной организации поделился Иван Туманов, методист ГБУ ДПО «Санкт-Петербургский центр оценки качества образования и информационных технологий». Как подчеркнул эксперт, для массового и эффективного внедрения свободного программного обеспечения в системе общего образования необходима унификация технических решений и консолидация кадровых ресурсов для управления такими решениями. Это потребует перестройки существующих связей в системе управления образованием, причем администраторы или технические отделы могут стать частью организации управления образованием. Иван Туманов также отметил, что достижение массового импортозамещения ПО не решится только приказами; необходимо выстроить систему взаимодействия между регионами, школами и разработчиками отечественного ПО.

Практическому опыту применения продуктов компании «Базальт СПО» были посвящены доклад о «Платформе Альт», комплексном инструменте для промышленной сборки дистрибутивов, с помощью которой любой ВУЗ или другое учебное заведение может создать и развернуть собственный вариант Linux, а также рассказ об опыте школ Псковской области по построению ИТ-инфраструктуры на базе операционных систем «Альт».

Вопрос о том, какой язык программирования выбрать студентам-непрограммистам, специалистам по численному моделированию, поднял Александр Смирновский, преподаватель Санкт-Петербургского Политехнического Университета им. Петра Великого. Он рассказал, что в вузе преподаются курсы по программированию для студентов направления «Прикладные математика и физика». Курсы направлены на развитие цифровых навыков и включают в себя изучение языков программирования, таких как Fortran и Python. Образовательная программа нацелена на подготовку специалистов в области гидроаэродинамики и теплофизики, с акцентом на математическое моделирование. Fortran долгое время был основным инструментом для программирования в области вычислительной физики, но студенты и преподаватели обсуждают необходимость изучения современных языков программирования вместо Fortran. Соответственно, существует запрос на современные и практичные курсы программирования. В итоге был выбран Python в качестве основного языка для обучения, в то время как Fortran используется для обучения высокопроизводительным программам. Вместе с тем, как отметил докладчик, язык Julia может стать популярным в области научных вычислений, но пока не получил широкого распространения.

В докладе Андрея Михеева, преподавателя НИУ ВШЭ, рассматривались как традиционные, так и новые подходы к привлечению студентов в СПО-проекты. Он подробно проанализировал все аспекты привлечения студентов к разработке существующего СПО-проекта и попытки реорганизации студенческих СПО-проектов в рамках новых форм работы со студентами, таких как направление «Стартап как диплом». Если привлечение студентов к работе в существующем СПО-проекте хорошо отработано и имеет многолетнюю практику, то новые формы работы со студентами приживаются непросто. Однако, вузам эти направления интересны и можно ожидать, что практические результаты нового подхода через некоторое время тоже появятся.

Завершил первый день конференции доклад Марии Поляковой, в котором она рассказала об опыте формирования академического сообщества вокруг технологий, разработанных ООО «Открытая мобильная платформа» (ОМП), создателем мобильной операционной системы «Аврора». ОМП была разработчиком инструментов для создания доверенной инфраструктуры для мобильных устройств, включая операционную систему «Аврора» и платформу управления устройствами «Аврора Центр». Мария Полякова отметила, что ОМП запустила инициативы для создания академического сообщества и учебных курсов, с целью создания экосистемы из образовательных и индустриальных организаций, которые развивают материалы, доступные под открытыми лицензиями. Основные направления включали сайт с информацией о стажировках и сотрудничестве, открытые каналы в Telegram, портал для разработчиков и репозиторий учебно-методических материалов на Gitlab.

День второй. СПО в решении технологических задач

Начало второго дня конференции было посвящено темам, связанным с применением СПО в решении технологических учебных задач. К примеру, для проектирования и 3D-моделирования совсем необязательно использовать проприетарные зарубежные продукты. Иван Хахаев, преподаватель в СПбГЭТУ «ЛЭТИ», в своём докладе рассмотрел программные средства с открытыми лицензиями, применяемые для моделирования в аналоговой и цифровой электронике в учебном процессе. Он провёл анализ актуальности и функциональности 15 программных пакетов и предложил варианты замены распространённого иностранного программного обеспечения. В анализе требований к программному обеспечению, содержащихся в рабочих программах дисциплин СПбГЭТУ «ЛЭТИ» по состоянию на декабрь 2023 года, выяснилось, что только 8 из 128 программ включают российское или свободное ПО.

Елена Татьянич, преподаватель Волгоградского государственного социально-педагогического университета, рассмотрела использование свободного программного обеспечения для подготовки будущих учителей информатики в области 3D-печати. В докладе она описала полный цикл создания объекта с использованием технологий трёхмерной печати, включая формирование модели (Blender, [[FreeCAD]]), её подготовку к печати (Blender, FreeCAD, Ultimaker Cura) и генерацию управляющего кода для 3D-принтера (Ultimaker Cura).

Дмитрий Литвинов, представитель ГКУ «Инфогород», рассмотрел проблему нехватки программных продуктов с открытым исходным кодом для работы в сфере дизайна и проектирования интерфейсов. Эксперт привел таблицу программных продуктов для проектирования пользовательских интерфейсов, где большинство ПО не входит в промышленный стандарт и не является свободным. Единственным продуктом с полным циклом проектирования интерфейса, который остался после исключения несвободного ПО и ПО под санкциями, стал Penpot. Этот проект находится на стадии разработки и имеет небольшое сообщество.

В образовательных учреждениях могут возникать уникальные для каждой конкретной организации требования к ПО. Свободное ПО позволяет вносить доработки самостоятельно, не имея зависимости от других его разработчиков, что очень удобно в подобных случаях. Милена Коул, представитель ГАУ «Центр цифровизации образования» при Правительстве Москвы отметила, что различные образовательные организации могут адаптировать ПО под свои нужды, не влияя на других пользователей. В качестве примера она привела OpenBoard, популярное свободное ПО для электронных досок, которое активно используется в школах. В ГАУ уже разработали операционную систему МОС, внедренную в московских школах, и продолжают дорабатывать приложения по запросам учителей, включая OpenBoard. За последние два года в OpenBoard были добавлены функции, такие как векторизация иконок, сохранение размера сетки, локализация и другие.

Андрей Пименов, преподаватель Университета ИТМО из Санкт-Петербурга обратил внимание участников конференции на вопросы разработки открытой библиотеки методов анализа и генерации векторной графики. К сожалению, методы обработки векторной графики изучены недостаточно, и отсутствует единая библиотека с понятным интерфейсом для работы с векторными изображениями. Андрей предложил открытую библиотеку VectorNST, которая объединяет ранее предложенные подходы по генерации, анализу и обработке векторных изображений. В библиотеку включены методы дифференцируемой растеризации, векторизации, нахождения плагиата векторных чертежей, генерации векторных изображений по музыке и переноса стиля между векторными изображениями. В дальнейшем библиотека будет улучшаться и пополняться новыми методами генеративной обработки векторной графики.

Дневная сессия второго дня конференции была посвящена использованию СПО в научных исследованиях и разработках. Старший научный сотрудник НИУ ВШЭ Михаил Гущин рассказал о том, что на Факультете компьютерных наук ВШЭ стартовал проект по открытому коду, где сотрудники и студенты могли разместить код своих проектов. Открытый код необходим для повышения качества и прозрачности научных работ, стимулирования инноваций и сотрудничества между учеными. В 2021 году существовало более 330 000 проектов с открытым кодом в области ИИ, которые к 2022 году собрали на Github более 8 000 000 звезд.

Сергей Симонов и Юрий Андреев из Академического Университета им. Жореса Алферова представили проект по созданию обновляемого архива свободного программного обеспечения и открытых данных, а также развертыванию на его основе сервисов, применяемых в высокотехнологичных дисциплинах. Этот проект помогает снизить риски, связанные с доступом к ресурсам, и улучшить удобство их использования. Проект реализуется студентами под руководством преподавателей и сотрудников университета с использованием СПО. По словам докладчиков, преподавание и исследовательская работа в таких дисциплинах, как биоинформатика, молекулярное моделирование и машинное обучение, невозможны без использования СПО и открытых данных, которые стали стандартом в своих областях. Однако проблемы с доступом к мировым информационным ресурсам, в основном из-за санкций, ограничивают учебный и научно-исследовательский процесс. Для решения этой проблемы предлагается создать обновляемый архив СПО и открытых данных, а также сервис, который будет сканировать актуальные серверы и сравнивать версии программного обеспечения. Дополнительно необходимо настроить рабочее окружение для студентов и создать единый источник истины с руководствами по установке, настройке и работе с разными версиями ПО, а также пособиями по выполнению лабораторных работ.

Студентов нужно обучать не только программированию, но и работе с системами управления версиями. Андрей Старинин из компании «ОМК-ИТ» в своем выступлении рассмотрел варианты использования сервиса хранения репозиториев Git, используя пример GitFlic. Git является самой распространенной системой управления версиями. Однако не все учебные заведения создают свои серверы для хостинга проектов, поэтому подходят внешние сервисы хранения репозиториев, такие как GitHub и GitLab за рубежом, а также российские GitFlic и Git Verse. Старинин выбрал для примеров GitFlic, так как этот сервис хорошо подходит для российских учебных заведений.

Об опыте создания научного OpenSource-сообщества на базе прославленного Санкт-Петербургского Университета ИТМО рассказал преподаватель Андрей Гетманов. Полтора года назад он основал это сообщество. За это время были проведены 8 митапов, написаны несколько исследовательских статей, и создан репозиторий с советами и лучшими практиками в сфере открытого кода. Сейчас в чате сообщества состоит более 800 человек, включая руководителей научных групп и R&D отделов коммерческих компаний. Сообщество организует профессиональные дискуссии, митапы и программы менторства, а также публикует статьи и исследования.

Одну из самых острых тем в современном мире затронул в своем докладе Павел Чайкин, представитель МГПУ, заявив о необходимости разработки открытого стандарта маркировки контента, генерируемого нейросетями. Он отметил, что с конца 2022 года количество такого контента значительно возросло, и его стало труднее отличать от аутентичного, что создает угрозу манипуляций с помощью фальшивого контента. Павел Чайкин предложил передать контроль над маркировкой от крупных разработчиков проприетарного ПО к сообществу свободного программного обеспечения (СПО), действующему в сотрудничестве с государством. Он выразил уверенность, что сообщество СПО должно участвовать в разработке и развитии открытого стандарта маркировки контента и проводить аудит программного кода средств маркировки. Также он подчеркнул важность того, чтобы маркированный контент не использовался в преступных целях и способствовал формированию доверия общественности.

В завершение второго дня конференции Андрей Речицкий, преподаватель «Академии TOP» представил проект ReactOS, который хорошо зарекомендовал себя в качестве учебного пособия. ReactOS — это свободная операционная система с открытым исходным кодом, основанная па архитектуре Windows, обеспечивающая поддержку существующих приложений, драйверов и опыта пользователя наиболее распространённой потребительской операционной системы. Всего за 20-30 минут обучающийся может самостоятельно пройти путь от сборки из исходников всего парой простых команд до установки полноценно работоспособной системы, которая запускает множество Windows-совместимых приложений. С 2013 года эта ОС используется на курсе «Операционные системы», который преподается на кафедре «Теоретическая информатика и компьютерные технологии» МГТУ им. Баумана.

День третий. Виртуализация на базе СПО

Технологии виртуализацции ИТ-ресурсов применяются не только в бизнесе, но и в образовательном процессе. В Волгоградском социально-педагогическом университете виртуальную инфраструктуру для занятий построили на персональных компьютерах в учебных классах, что позволило избежать дополнительных затрат, рассказал Павел Жданович, ведущий инженер-программист вуза. При этом возможно и дистанционное использование виртуальных машин.

Сегодня в вузах часто создаются киберполигоны. Они позволяют проводить полномасштабные моделирования и технологические сессии. Владимир Павловский и Илья Морозов из РГУ нефти и газа им. И.М.Губкина поделились опытом разработки собственного киберполигона в этом учебном заведении, и рассказали о преимуществах использования платформы «Альт Виртуализация» и технологий автоматизации для качественного обучения. Докладчики привели примеры автоматизации процесса проверки и обратной связи, а также результаты пилотной апробации на Всероссийской студенческой Олимпиаде.

Для учебных заведений актуальна проблема импортозамещения иностранного программного обеспечения для виртуализации. Важно обеспечить возможность группового создания и управления виртуальными машинами, что способствует автоматизации учебного процесса. Арина Захарова и Егор Погорелко из МГТУ им. Н.Э.Баумана обсудили проблему импортозамещения иностранных гипервизоров в учебных заведениях. Они отметили, что несмотря на наличие отечественных решений, отсутствует возможность группового создания и управления пулами виртуальных машин, что важно для образовательного процесса. В качестве решения проблемы они предложили расширение для гипервизора на основе скрипта, который взаимодействует с API платформы «Альт Виртуализация». Это расширение добавляет функционал, схожий с VMware Horizon.

Тему использования виртуализации на базе СПО продолжил доцент Челябинского Государственного Университета Сергей Скрипов. Как он рассказал, как в ЧелГУ для создания и управления виртуальными машинами используется стек технологий, включающий операционную систему CentOS 7, гипервизор qemu-kvm, библиотеку libvirt и продукт OpenNebula. Последний позволяет автоматизировать и упростить процесс управления виртуальными машинами. Докладчик описал несколько сценариев использования виртуальных машин в учебном процессе, таких как развертывание инфраструктурных служб, создание отдельных служб для учебных целей, предоставление студентам непривилегированных учетных записей для работы через SSH, создание виртуальных машин с полными привилегиями для студентов и использование отдельных серверов для лабораторных работ по сетевым технологиям. Однако использование свободного ПО требует доработки, как признал докладчик. Например, необходимо настроить параметры ядра для работы с большими файлами, создать большой раздел подкачки для эффективного использования памяти и внести изменения в файлы OpenNebula для адекватной проверки остатка ресурсов. Также требуется написание сценария для корректной остановки и запуска виртуальных машин при перезагрузке сервера и создание собственных образов дисков виртуальных машин. Все эти доработки были сделаны, в результате в ЧелГУ был развернут кластер, который активно используется в учебном процессе.

Андрей Сурганов, сотрудник Центра детско-юношеского технического творчества и информационных технологий Пушкинского района Санкт-Петербурга описал проблемы, связанные с обучением сетевому и системному администрированию из-за ограничений инфраструктуры. Чтобы решить их, он и его команда создали собственный инструмент под названием "ВиЛКа" (Виртуальная Лаборатория Кактукс) на базе технологий qemu-kvm и NoVNC. Этот инструмент позволяет создавать и управлять виртуальными стендами, обеспечивая изоляцию, контроль и простоту использования для обучающихся. Виртуальные машины работают на сервере виртуализации, а NoVNC позволяет подключаться к ним через HTTP. За три года этот инструмент успешно использовался в различных соревнованиях и конкурсах.

Пример проекта по импортозамещению зарубежного дистрибутива Linux российской операционной системой привел Андрей Васильев, старший преподаватель Ярославского Государственного Университета. Он рассказал о переходе компьютерного класса 7-го учебного корпуса ЯрГУ на операционную систему Simply Linux. Васильев отметил, что в учебных программах факультета информатики и вычислительной техники с конца 2000-х годов существует курс «Операционные системы семейства UNIX и их администрирование», в рамках которого студенты учатся работать в командном интерфейсе, автоматизировать действия с использованием Bash и администрировать ОС GNU/Linux. Изначально в компьютерном классе была установлена Mandriva Linux как альтернатива Windows. В начале 2010-х годов произошел переход на дистрибутив Debian, который впоследствии стал единственной ОС. В 2022 году возник вопрос о переходе на отечественное программное обеспечение.

Выбор дистрибутива для замены Debian основывался на нескольких ключевых критериях: решение должно быть самодостаточным, выпускник должен иметь возможность применения своих навыков без обязательств оплаты, процесс разработки базового ПО должен быть открытым. Васильев отмечает, что этим критериям удовлетворяют как Debian, так и отечественные разработки. Положительным фактором выбора Simply Linux стала длительная история взаимодействия компании «Базальт СПО» с образовательными учреждениями и понимание их нужд.

Заключение

Конференция «Свободное программное обеспечение в высшей школе» в который раз показала, что цифровизация образования требует не только переосмысления существующих методик и подходов, но и разработки инновационных инструментов, способных обеспечить качество образовательного процесса. СПО способно заменить зарубежные коммерческие продукты везде — в школе, в вузе, в научной лаборатории и т.д. Обмен опытом, изучение успешных проектов и внедрений могут и должны стать драйвером этого процесса.