Наукова школа високопродуктивних інтелектуальних гетерогенних обчислень

Науково-технічні розробки викладачів кафедри у Львівському науково-дослідному радіотехнічному інституті

В 90-х роках минулого століття колектив кафедри ЕОМ поповнився висококваліфікованими спеціалістами, які набули багаторічного досвіду виконання науково-дослідних та проектно-конструкторських робіт в Львівському науково-дослідному радіотехнічному інституті (ЛНДРТІ) при створенні складних радіотехнічних систем. Це к.т.н., с.н.с. Я. Парамуд (1991 р.), д.т.н., с.н.с. А.Мельник (1994 р.), к.т.н. М.Яцимірський (1995 р.), к.т.н., с.н.с. В.Глухов (1996 р.), І. Мороз (1997 р.), Морозов Ю.В. (1999 р.), Є.Ваврук (2000 р.), Дунець Р.Б. (2004 р.), М. Кузьо (2007 р.),. Впродовж часу функціонування кафедри співробітники ЛНДРТІ працювали на ній за сумісництвом, зокрема к.т.н. Ю. Кіпецький, к.т.н. А. Тупиця, д.т.н. Б. Оліярник, Канінський В.А. Керівниками ДЕК з захисту дипломних проектів випускниками кафедри були директори ЛНДРТІ різних років к.т.н. Обуханич Р. В. та к.т.н. Бондарук А. Б., а також начальник сектора, к.т.н. Іванців Р.Д., начальник відділення д.т.н. Оліярник Б. О., к.т.н., начачальник сектора Шпіцер В.І. В ЛНДРТІ працювала філія кафедри, викладацький склад якої був укомплектований із провідних спеціалістів, які мали значний практичний досвід розробки та впровадження виробів у серійне виробництво. Керівником філії був директор ЛНДРТІ к. т. н. Обуханич Р. В. Серед викладачів були: начальник відділу к. т. н. Мельник А. О., начальник сектора к. т. н. Парамуд Я. С., вчений секретар к. т. н. Висоцький В. М., начальник відділення Залізко В. О., начальник відділу Медведєв В. Т., провідні інженери Беляєв А. Г., Ваврук Є.Я, Ісаєнко В.А., к. т. н. Глухов В. С., к. т. н. Шаров Б. Г. Зважаючи на таку тісну співпрацю та її вплив на рівень навчального процесу, нижче подано короткий огляд проектів, виконаних в ЛНДРТІ за участі теперішніх викладачів кафедри ЕОМ.

Починаючи з 1960-го року і впродовж багатьох наступних років в економіці Радянського Союзу був великий попит на спеціалістів в галузі обчислювальної техніки. Радянська економіка продукувала наростаючими темпами обчислювальні машини різних класів та автоматизовані системи управління, що потребувало досить багато спеціалістів для їх проектування, виготовлення, обслуговування та ремонту. У Львові швидкими темпами стали розвиватися підприємства приладобудівного та радіоелектронного спрямування. Одним із цих підприємств було Спреціальне конструкторське бюро підприємства почтова скринька 125 (СКБ п/с 125), яке в 1966 році було переіменоване в Львівське конструкторське бюро (ЛКБ) і в 1969 році у Львівський науково-дослідний радіотехнічний інститут (ЛНДРТІ). Саме переважно випускники Львівської політехніки, та зокрема кафедри ЕОМ, творили історію та авторитет ЛНДРТІ, а у стінах ЛНДРТІ набула досвіду виконання проектів велика група спеціалістів, які в даний час є співробітниками кафедри ЕОМ.

Спеціалісти перших та подальших випусків кафедри ЕОМ активно включилися у творчу роботу ЛНДРТІ. Згадує випускник 1965 року, в даний час доцент кафедри САПР, к.т.н. Іванців Р.Д.: "В нашій навчальній програмі були такі традиційні дисципліни як фізика, математика, креслення, нарисна геометрія, хімія, весь «джентельментський» набір механічних дисциплін (теоретична механіка, деталі машин і механізмів, деталі точної механіки, опір матеріалів), металознавство, теоретичні основи електротехніки, електроніка, алгебра логіки, цифрові автомати, цифрові прилади, і "абсолютно корисні дисципліни для обчислювальної техніки" - історія КПРС, науковий комунізм. Цікаві предмети були про вимірювання електричних і неелектричних величин – ця галузь на той час вже розвивалась багато десятиліть. Кафедра ЕОМ надала можливість студентам вивчати обчислювальну машину Мінськ-1. Навіть був залік з програмування, програмували тоді ми в машинних кодах. Інших можливостей не було. Наш випуск (як і перший) вийшов у світ в той час, коли закінчувалась ера електронних ламп і починалась ера напівпровідникових приладів. Чесно скажу – нас добре для цього підготували. Ми вивчили схемотехніку і лампову, і транзисторну – нас непогано підготовили до цього складного періоду. Нас навчили творчо підходити до розв'язання складних технічних задач, знаходити найефективніші рішення".

Автоматизована система контролю правильності функціонування бортового ракетного комп'ютера.

Першою розробкою в царині обчислювальної техніки була автоматизована система контролю правильності функціонування бортового ракетного комп'ютера (1967 -1968 роки, виріб "Контакт"). Серед основних розробників були випускники кафедри Іванців Р.Д., Обуханич Р.В., (згодом кандидати наук), Парамуд Я.С. (в даний час доцент кафедри). Система "Контакт" використовувалася на заводі-виготовлювачі бортового комп'ютера на етапах відлагодження радіоелектронної системи. В 1969 році група спеціалістів під керівництвом Парамуда Я.С. ввела систему "Контакт" в експлуатацію на космодромі Бойконур.

Система "Контакт" була задіяна для розробки і виготовлення контрольно-вимірювального комплексу для перевірки "Лунного модуля" – системи посадки космічної ракети на Місяць, яку розробляла група підприємств Радянського Союзу. І тільки смерть С.П. Корольова зупинила цей відважний проект, який практично був на завершальній стадії.

Системи автоматизації проектування радіоапаратури.

В 1975-1981 роках група випускників кафедри Бальмич В.Н., Крол С.М., Кушнір Б.Й., була серед виконавців міжгалузевої ДКР "Рапира-4" (розроблення програмного забезпечення для вирішення задач конструкторського проектування РЕА в режимі оперативної взаємодії розробника та ЕОМ). Результатом було створення високоефективної системи проектування. В 1981 р. за розроблення та впровадження систем автоматизованого проектування на базі автоматизованих робочих місць (АРМ) основні виконавці проекту стали лауреатами премії Ради Міністрів СРСР.

В роботах із створення системи автоматизації проектування радіоапаратури брали участь і викладачі кафедри ЕОМ. В 1978-1983 рр під керівництвом доцента Шумкова Ю.М. та відповідального виконавця доцента Березко Л.О. на замовлення ЛДНРТІ розроблялись компоненти та підсистеми САПР РЕА, які увійшли в галузевий стандарт САПР. Зокрема, було розроблено підсистему часткового структурного синтезу лінійних електронних вузлів та пристроїв.

Високопродуктивний 32-розрядний комп'ютер з рухомою комою.

Роботи в ЛНДРТІ зі створення радіотехнічних систем траєкторних вимірювань та засобів визначення взаємного розташування високодинамічних об'єктів вимагали застосування високопродуктивних обчислювальних засобів. Для розв'язання цієї проблеми була задіяна велика група випускників кафедри. Самовідданою творчою працею у 1975-1976 роках було розроблено високопродуктивний 32-розрядний комп'ютер (виріб КН) із рухомою комою, який забезпечував можливість взаємодії із пристроями радіотехнічної системи через стандартизований швидкісний периферійний інтерфейс. Керівником розробки був Парамуд Я.С. Серед основних виконавців був Ваврук Є.Я., згодом доцент кафедри. Для комп'ютера КН були створені відлагоджувальні засоби, в тому числі система автоматизації розробки функціонального програмного забезпечення на асемблері. Керуючо-обчислювальна підсистема на основі комп'ютера КН забезпечила виконання усіх функціональних задач когерентно-імпульсної радіолокаційної системи "Кама-ИК" (у двох варіантах: стаціонарному та мобільному) і багатоканальної фазометричної системи "Веер". Ці радіолокаційні системи були впроваджені у серійне виробництво та успішно експлуатувалися на багатьох випробовувальних полігонах Радянського Союзу.

Пасивна корабельна станція розвідки.

Випускники кафедри Манджуло Ю.О., Колодчак І.Л. були тематичними керівниками створення пасивної корабельної станції розвідки параметрів перспективних засобів озброєння зарубіжних держав при їх випробовуваннях на віддалених морських полігонах (виріб "Простор-К", 1978-1983 рр.). Велика група випускників кафедри забезпечила розроблення керуючо-обчислювальної підсистеми на основі комп'ютера КН: Парамуд Я.С., Ваврук Є.Я., Глухов В.С., згодом доценти кафедри. Комплекс "Простор-К" із комп'ютером КН успішно експлуатувався на одному із кораблів Радянського Союзу.

Танковий цифровий комплекс наведення ракети.

В сімдесятих роках (1971-1977 рр.) була розпочата важлива робота (керівник Іванців Р.Д., учасник розробки – Ваврук Є.Я.) по заміні системи наведення снаряду-ракети "Кобра", яка на той час вже морально застаріла. Стояла задача створити цифровий комплекс наведення ракети для танків Т-64 і Т-80. В ЛНІРТІ був створений повний цикл робіт (обчислювач, програмне забезпечення, відлагоджувальна апаратура, пристрої для моделювання,...), які повністю перевершували за стабільністю, точністю та надійністю всі елементи комплексу "Кобра". Треба відмітити, що цей проект – перший напівпровідниковий танковий комплекс в Україні і в СРСР, виконаний на основі кращих на той час технічних та технологічних рішень.

Танкові інформаційно-управляючі системи.

Впродовж тривалого часу за участі випускників та викладачів кафедри (керівник д.т.н. Оліярник Б.О., викладач-сумісник кафедри ЕОМ, учасник робіт – Глухов В.С., доцент кафедри) була виконана серія робіт з Харківським ХКБ ім. Морозова з впровадження в танкову техніку цифрових систем управління (ТІУС): система керування вогнем, система керування рухом танку тощо. Апаратура ТІУС застосовується як для створення нових бойових танків, так і для модернізації існуючих.

Крім того, вже в роки незалежності України для пакистанських споживачів було розроблено тренажер для водія танку. Такий тренажер не тільки економив пальне, якого танки споживають немало, а і ресурс двигуна, ресурс ходової частини танку. Подальшим розвитком було розроблення тренажера для оператора, який виконує стрільбу – тренажер системи керуванням вогнем.

Перші вбудовані комп'ютерні системи опрацювання сигналів та зображень.

На початку 80-х років минулого століття в провідних наукових установах світу почав формуватися новий напрям розвитку комп'ютерних технологій, який і в даний час продовжує стрімко розвиватися. Мова йде про створення вбудованих комп'ютерних систем різноманітних електротехнічних комплексів. До числа перших вбудованих комп'ютерних систем, створених в Радянському Союзі та в Україні зокрема, належать вбудовані комп'ютерні системи радіотехнічних комплексів, розроблених в ЛНДРТІ. Це пояснюється потребою вирішення задач створення нових типів озброєнь, в першу чергу точної військової техніки, які стояли на той час перед військово-промисловим комплексом СРСР та його провідного інституту – ЛНДРТІ. Вже значно пізніше вбудовані комп'ютерні системи почали впроваджувати в промислові, побутові, наукові та інші технічні системи, та продовжують впроваджуватися і в даний час, будучи основою тепер уже наступного нового науково-технічного напрямку – кібер-фізичних систем.

Вперше потреба в створенні вбудованих комп'ютерних систем виникла у ЛНДРТІ на початку 80-х років, коли розгорталися наукові дослідження з створення перспективного танка. За короткий термін вбудовані комп'ютерні системи стали базовим вузлом практично всіх радіотехнічних систем, які розроблялися в ЛНДРТІ. При цьому поряд з вимогами забезпечення високої продуктивності, вбудовані комп'ютерні системи мали займати малі габарити, мало споживати та задовольняти жорсткі вимоги експлуатації. Особливо високі технічні характеристики мали створювані комп'ютерні системи опрацювання сигналів, що вимагало застосування найновіших архітектурних рішень та технологій їх проектування. Для забезпечення потреб тематики ЛНДРТІ вбудованими комп'ютерними системами з потрібними характеристиками було сформовано проектні групи в складі випускників кафедри ЕОМ А. Бєляєва, А. Мельника, Ю. Захарко, Є. Ваврука, Р. Лабяка, Л. Заячківської та інших. З часом, зважаючи на значну кількість та складність виконуваних проектів, на основі цих груп були створені сектори, які були об'єднані у відділ систем цифрової обробки сигналів, начальником якого був призначений Мельник А.О., в значній мірі завдяки зусиллям якого і формувався цей напрям. Працівниками відділу систем цифрової обробки сигналів, більшість з яких були випускниками кафедри ЕОМ, в тому числі і названі вище теперішні її викладачі, впродовж років роботи в ЛНДРТІ було виконано низку важливих державних проектів. Зокрема, з 1982 по 1994 рік було виконано 24 науково-дослідних та 31 дослідно-конструкторську роботу, науковим керівником та головним конструктором яких був Мельник А.О.

До найважливіших наукових результатів, які були отримані в процесі виконання цих проектів, відносяться:

розроблення та впровадження в радіотехнічних комплексах низки процесорів спектрального аналізу радіолокаційних сигналів;
розроблення, організація серійного виробництва та застосування у виконуваних проектах комплекту спеціалізованих великих інтегральних схем серії 4.601.ВЖ3 для процесорів опрацювання сигналів;
розроблення та впровадження в радіотехнічних комплексах низки програмованих процесорів цифрового опрацювання сигналів;
створення перспективних засобів опрацювання сигналів та участь у вирішенні проблем серійного випуску кількох комплектів НВІС, зокрема серій 1838, 1842, програмованих процесорів опрацювання сигналів, аналогів TMS320C10, TMS320C25, TMS320C30;
розроблення проектної документації зі створення промислового комп'ютерного томографа;
розроблення алгоритмів функціонування, методів побудови та синтез структур комп'ютерних засобів для опрацювання інформації в радіолокаційних системах (РЛС) дальнього спостереження;
створення малогабаритної екологічно чистої РЛС для цілодобового контролю місцевості при різних погодних умовах. Результати досліджень були впроваджені у серійних РЛС;
створення широкого спектру спеціалізованих процесорів багатовимірного спектрального аналізу сигналів та зображень, шифрування та кодування інформації тощо.

Отримані результати впроваджені в комплексах і системах керування та опрацювання даних різного призначення, основними з яких є: процесори спектрального аналізу, визначення координат і виявлення об'єктів (блоки А13, А4, А8) виробу 25И (1982 р.); процесори спектрального аналізу і виявлення об'єктів (блоки АН3, АН7) виробу 25Н (1984 р.): процесори спектрального аналізу, визначення координат, кутового супроводу, виявлення об'єктів та контролю (блоки 2БПО2, 2БПО065, 2БПО03, 2БПО001) виробу «Брошь-2» (1986 р.); (блок КБ062) виробу «Клеенка» (1988 р.), процесор ШПФ виробу «Веер УМ» (1989 р.), малогабаритний процесор опрацювання сигналів виробу «Веер УМ» (1989 р.), система опрацювання сигналів радіоелектронного комплексу виробу "Брошь-2" (1993 р.), комплект спеціалізованих ВІС серії 4.601.ВЖ3 (1989 р.) в такому складі: комутатор з пам'яттю, арифметико-логічний пристрій процесора швидкого перетворення Фур'є, генератор адрес пам'яті процесора швидкого перетворення Фур'є, перемножував комплексних чисел, цифровий виявляч; багатопроцесорна система опрацювання сигналів малогабаритної екологічно чистої радіолокаційної станції для цілодобового контролю місцевості при різних погодних умовах, тема "Зубр" (1994 р.), багатоцільовий пересувний комп'ютерний томограф, тема "Екотом –П" (1994 р.).

Основні схемотехнічні рішення були захищені авторськими свідоцтвами на винаходи.

Теоретичне підґрунтя наукової школи

На початку 90-х років на кафедрі створена та успішно розвивається наукова школа високопродуктивних інтелектуальних гетерогенних обчислень професора А.О.Мельника, основним напрямом наукових досліджень якої є створення комп'ютерних систем, розроблення теоретичних основ їх побудови і методів проектування. Наукова школа виникла як результат виконання багатьох проектів в галузі комп'ютерної техніки та зробила вагомий внесок в розвиток цієї галузі. Діяльність наукової школи базується на ряді нових фундаментальних положень теорії паралельних обчислень, теорії високопродуктивних обчислень, теорії обчислювальних систем, теорії проектування комп'ютерних систем, теорії проектування надвеликих інтегральних схем, теорії систем автоматизованого проектування комп'ютерних засобів та теорії реконфігуровних обчислень, розроблених проф. А.О. Мельником.

До основних з них належать:

концепція побудови, базові структури та принципи організації обчислень в комп'ютерних системах реального часу, побудованих на принципах апаратного відображення потокових графів виконуваних алгоритмів з адаптацією до інтенсивності потоку даних, результати досліджень їх параметрів та методи синтезу;
принципи, методи та засоби високорівневого проектування спеціалізованих комп'ютерних систем з аналітичного, графічного та програмного подання виконуваних алгоритмів;
нові алгоритми, методи побудови і структури операційних пристроїв комп'ютерів для обчислення елементарних функцій та виконання арифметичних операцій над дійсними і комплексними числами;
нові архітектури високопродуктивних паралельних процесорів та спеціалізованих комп'ютерних систем, в тому числі для спектрального аналізу, синтезу і фільтрації сигналів, опрацювання зображень, криптографічного захисту інформації, кодування та стиску даних;
нові структури багатоступеневих комутуючих мереж з ефективним вирішенням питання управління їх роботою;
нові способи доступу до даних в пам'яті та нові типи пристроїв паралельної пам'яті комп'ютера: з часовим, просторово-часовим та впорядкованим доступом;
нові способи опрацювання інформації в комп'ютері та нові типи архітектури комп'ютера на їх основі;
критерії і методики вибору оптимального складу комплектів великих інтегральних схем для проектування спеціалізованих процесорів та результати синтезу таких комплектів для процесорів спектрального аналізу сигналів;
нові принципи, методи та засоби автоматичного розпаралелення виконання програм в багатопроцесорних системах із спільною пам'яттю;
нові принципи, методи та засоби побудови нарощуваних конфігурованих моделей комп'ютерних пристроїв;
нові методи опрацювання інформації в комп'ютерних системах з реконфігуровною логікою та нові типи таких систем.

Алгоритми та процесори швидких ортогональних перетворень

В середині 90-х років минулого століття на кафедрі під керівництвом проф. Мельника А.О. активно велися роботи зі створення швидких алгоритмів, методів та комп'ютерних засобів опрацювання сигналів та зображень. Було розроблено широкий спектр алгоритмів багатовимірних швидких ортогональних перетворень, в тому числі швидкого перетворення Фур'є та Хартлі, косинусного, синусного тощо. В рамках угоди про співпрацю з університетом прикладних наук ім. Г.С. Ома (м. Нюрнберг, Німеччина) на технологічній базі цього університету було виконано низку проектів з реалізації виконаних на кафедрі досліджень. До цих проектів належать такі:

Процесори опрацювання сигналів у форматі з рухомою комою, 1996 р., розробник – проф. Мельник А.О.
Процесор швидких ортогональних перетворень (ШОП), 1997-1998 рр., розробники – проф. Мельник А.О., проф. Яцимірський М.М. Процесор виконує швидкі синусне та косинусне перетворення, швидке перетворення Хартлі, швидке перетворення Фур'є для дійсних і комплексних чисел, а також зворотні швидкі ортогональні перетворення. Порівняння отриманих характеристик з характеристиками наявних на ринку програмованих та апаратно-орієнтованих процесорів ШОП показало, що розроблений процесор суттєво переважав за продуктивністю всі існуючі програмовані процесори та був на рівні найпродуктивніших апаратно-орієнтованих процесорів, але мав ширші функціональні можливості за рахунок нарощуваності архітектури.
Система динамічного розпаралелення програм в багатопроцесорних системах з спільною пам'яттю, 1998-2001 рр., розробники - проф. Мельник А.О., аспірант Почаєвець О.М.
Процесори захисту інформації за алгоритмами DES, 3DES 1999-2002 рр., розробники – проф. Мельник А.О., магістрант Мельник В.А., аспірант Коркішко Т.А.

Названі вище дослідження та розробки були продовжені в ряді інших проектів, а їх результати знайшли відображення в багатьох наукових публікаціях. На основі цих проектів було захищено низку дисертаційних робіт.

Вимірювально-обчислювальні мережі для дослідження навколишнього середовища

Напрям "Розроблення теоретичних основ і принципів побудови вимірювально-обчислювальних мереж для дослідження навколишнього середовища" був започаткований на кафедрі проф. Вишенчуком І.М., який був науковим керівником напряму з 1988 до1993 року, коли за цим напрямом було виконано роботи з дослідження та розроблення методів створення технічних засобів одержання, опрацювання та використання гідрометеорологічної інформації для вивчення та освоєння Світового океану (тема ДБ/СО).

Роботи цього напряму було продовжено в 1994-1995 роках під науковим керівництвом доц. Голембо В.А., зокрема було проведено дослідження методів побудови вимірювально-обчислювальних мереж для отримання, опрацювання та використання гідрофізичної, гідрометеорологічної та екологічної інформації з метою вивчення та освоєння навколишнього середовища в інтересах науки та народного господарства України (тема ДБ/СО.94).

В 1996-1999 роках під науковим керівництвом проф. Мельника А.О. в рамках двох держбюджетних тем (ДБ/Шельф та ДБ/НДКІ.ОІ) було проведено дослідження шляхів побудови мереж з підвищеними метрологічними, технологічними і експлуатаційними параметрами для вивчення поведінки об'єктів оточуючого середовища та здійснення екологічного, гідрофізичного і метеорологічного моніторингу на теренах України та дослідження шляхів створення мереж для вивчення багатофакторних і багатофункціональних впливів на природні та штучні об'єкти оточуючого середовища.

В 1999 році кафедра сумісно з фірмою 4H-Iena Engineering (Єна, Німеччина) прийняла участь у розробленні апаратури для глибоководних досліджень, зокрема контейнера для зонду з глибиною занурення до 6 км.

Автономні децентралізовані вимірювально-обчислювальні системи розподілених досліджень на основі мобільних дослідницьких станцій

В кінці 90-х років минулого століття на кафедрі був сформований новий науковий напрям з розроблення теоретичних основ і методів побудови автономних децентралізованих вимірювально-обчислювальних систем розподілених досліджень на основі мобільних дослідницьких станцій (інтелектуальних вимірювальних агентів). Напрям було започатковано за ініціативи працівників кафедри проф. А.О.Мельника, доц. В.А.Голембо та ст. викл. О.Ю.Бочкарьова та розвинуто в рамках держбюджетних науково-дослідних робіт, виконаних в 2000-2006 рр.

Ними було розроблено моделі та алгоритми колективної поведінки автономних дослідницьких станцій для вирішення задач оптимізації процесів збору, передачі та первинного опрацювання вимірювальної інформації в реальному часі за умов невизначеності щодо стану та характеристик досліджуваного об'єкту та оточуючого середовища. Розроблені алгоритми базуються на принципах самоорганізації, за рахунок чого з'являються якісно нові можливості по дослідженню нелінійних синергетичних процесів, що розгортаються в досліджуваному середовищі (при цьому в результаті спільних узгоджених дій колектив вимірювальних агентів самостійно знаходить деякий найкращий спосіб дослідження цих процесів).

Було розроблено алгоритми просторової самоорганізації колективу мобільних вимірювальних агентів в задачах рівномірного розподілу заданої обмеженої території та формування зон індивідуальної відповідальності в просторі об'єкту досліджень, та алгоритми виявлення та оточення зон збурень (наприклад, джерел забруднень) колективом вимірювальних агентів. Запропоновано підходи та принципи практичної реалізації отриманих рішень для побудови автономних систем розподілених досліджень, систем екологічного моніторингу та адаптивних систем виявлення й відстеження порушників.

Запропоновано також способи організації переміщення мобільних вимірювальних агентів. Отримані рішення узагальнено на більш широкий клас задач з метою забезпечення їх ширшого застосування в рамках технології багатоагентних систем. Зокрема, розроблено універсальні нарощувані архітектури інтелектуальних агентів та узагальнені механізми координації спільних узгоджених дій інтелектуальних агентів.

Крім того, було запропоновано методи організації функціонування однорангових комп'ютерних мереж на основі технологій багатоагентних систем (зокрема на основі моделей колективної поведінки в конфліктних ситуаціях).

За цим напрямом було виконано три держбюджетних роботи, які увійшли до фундаментальної базової наукової тематики університету (науковий керівник проф. А.О.Мельник), присвячені розробленню нових принципів побудови вимірювально-обчислювальних мереж з елементами самоорганізації для екологічного моніторингу, принципів їх структурної самоорганізації та функціонування, а також створенню конфігурованих вимірювально-обчислювальних мереж інтелектуальних автономних агентів для вирішення задач моніторингу навколишнього середовища.

Основні результати цих досліджень були викладені проф. А.О.Мельником в 3 доповідях на конференції NASA/ESA в м. Едінбург (Великобританія) в 2007 р. Базуючись на результатах цих проектів в 2008 р. кафедра стала учасником Міжнародного консорціуму з створення комп'ютерних систем раннього попередження природних катастроф при моніторингу Землі, склад якого утворили провідні наукові установи Європи.

В результаті виконання вказаних вище держбюджетних науково-дослідних робіт за період 2000-2006рр. викладачі кафедри:

розвинули концепцію конфігурованих моделей програмних і апаратно-орієнтованих комп'ютерних пристроїв інтелектуальних автономних агентів (ІАА) та провели високорівневе проектування паралельного процесора на основі пам'яті з детермінованою вибіркою (доц. А.М.Сало, ст. викл. Г.В.Кицун), запропоновали нові підходи у підвищенні надійності та зменшенні енергоспоживання ІАА (доц. Є.Я.Ваврук);
розвинули методи, які вдосконалюють обмін інформацією в мережі ІАА з врахуванням комутації та буферизації пакетів даних (ст. викл. Б.Р.Дунець), необхідності стиску (ст. викл. Р.В.Бачинський), завадозахисту (доц. В.С.Глухов) та криптозахисту (асист. В.А.Мельник), методів стеганографії (ст. викл. Є.Г.Міюшкович), аутентифікації (доц. Ю.В.Морозов) та трастифікації (асистент В.М.Сокіл);
при опрацюванні роботи ІАА у нечіткому інформаційному середовищі застосовано апарат теорії можливостей (доц. Л.О.Березко);
запропоновали алгоритми реконструкції (асистент О.О.Карпін) та стиску (асистент. О.І. Акимишин) опису 3D-зображень об'єктів досліджень;
створили новий клас систем екологічного моніторингу, здатних самостійно вирішувати складні задачі виявлення, локалізації та визначення основних характеристик можливих забруднень в деякому заданому районі оточуючого середовища (доц. В.А. Голембо та ст. викл. О.Ю. Бочкарьов);
На основі принципів самоорганізації та самонавчання розробили (ст. викл. Бочкарьов О.Ю.) уніфіковану (однакову для всіх агентів) багаторівневу структуру інтегрального підпорядкування складових функціональних блоків підсистеми прийняття рішень окремого агента. За рахунок децентралізованого управління (відсутності центру управління колективними діями) досягнуто гранично можливий рівень збереження живучості та стійкості до впливу уражальних факторів. Експлуатаційна живучість забезпечується однаковістю агентів колективу, що дозволяє досягти високих показників взаємозамінності під час виконання колективом поставлених задач (перерозподіл функцій в разі відмови одного з агентів, пошук нових способів спільного виконання поставленої задачі).

Протягом останніх років в рамках цієї тематики було розроблено (ст. викл. Бочкарьов О.Ю.) нову технологію та багатоагентну систему моніторингу комп'ютерних мереж, яка дозволяє отримувати більш достовірну інформацію про роботу мережі з більшою оперативністю в умовах заданих користувачем обмежень на використання обчислювальних та мережевих ресурсів. Використання розробленої програмної системи дозволяє зменшити кількість людино-годин, що витрачаються на підтримання мережі в робочому стані, за рахунок передачі частини повноважень з управління мережею інтелектуальним агентам системи моніторингу.

Запропоновано новий метод організації навігації у колективі автономних мобільних станцій, який полягає у послідовному виконанні процедур тріангуляції, орієнтування всіх апаратів в один напрям визначення умовного центру (доц. В.А. Голембо асистент. А. Гребеняк). Суттєво, що запропонований метод можна використати в умовах, коли супутникові системи навігації не працюють.

При розв'язанні проблеми параметричної самоорганізації колективу мобільних дослідницьких станцій за досліджуваним параметром на прикладі задачі рівномірного розподілу станцій вздовж виявленого ними контуру (границі) зони збурень, було запропоновано суттєве покращення медіанного алгоритму, що призвело до підвищення якості оточення зони (доц. В.А. Голембо та ст. викл. О.Ю. Бочкарьов).

Зважаючи на те, що в якості агентів можуть виступати безпілотні літальні апарати, автономні підводні апарати, мобільні наземні роботи, автономні роботизовані військові машини, мобільні програмні агенти, тощо, а перед колективом агентів можуть ставитись задачі екологічного моніторингу, автономних розподілених досліджень, розвідки, побудови схем невідомих об'єктів (картографування), охорони об'єктів, патрулювання, мінування та розмінування, попередження терактів та ін. дана тематика має великі перспективи розвитку.

Розвиток теорії та створення комп'ютерних засобів розпізнавання зображень

На кафедрі успішно розвивається науковий напрям з питань теорії та практики розпізнавання зображень, в рамках якого працюють такі працівники кафедри: д.т.н, проф. Мельник А.О., д.ф.-м.н., проф. Ємець В.Ф., к.т.н., ст. викл. І.В.Мороз, к.т.н., доц. О.І. Акимишин, ст. викл. В.С.Мархивка, раніше –к.т.н., доц. Карпін О.О. В рамках цього напряму розроблено нові методики, алгоритми та програми розпізнавання зображень різної природи. Метою розпізнавання є створення 3-вимірного векторного опису сцени, придатного для маніпулювання нею системами автоматизованого проектування та управління, нові методики, алгоритми та програми виділення та опису контурів зображень.

Задача виділення контурів об'єктів вирішується методами регуляризації некоректно поставлених задач, що дозволяє ефективно боротись з імпульсними завадами та шумами. Виділені контури описуються лініями першого та другого порядку, що дає змогу отримати векторне зображення сцени для подальшого її розпізнавання.

В рамках цього напряму отримано такі наукові результати:

розроблено методику, алгоритмічне та програмне забезпечення відтворення 3D моделі сцени за даними лазерного віддалеміру, встановленого на літаючій платформі, автоматичного виділення об'єктів правильної форми (призматичної, циліндричної) та їх опису відповідними графічними примітивами, прийнятними для об'ємного CAD-моделювання. Забезпечено перенесення розробленого програмного забезпечення на UNIX платформу;
розроблено методику, алгоритмічне та програмне забезпечення виявлення границь об'єктів на 3D томограмах та їх опису тріангуляційними сітками, а саме: виявлення дефектів (порожнин) в 3D об'єктах (деталях), їх опис та формування списку дефектів. Створено графічний інтерфейс користувача для керування розробленим програмним забезпеченням;
розроблено нові методи опрацювання зображень. Реалізовано програмні модулі розпізнавання і створення 3-вимірного векторного опису сцени для використання в системах автоматизованого проектування та управління;
розроблено алгоритми опрацювання даних, отриманих від промислового комп'ютерного томографа. Створено математичне та програмне забезпечення для виявлення та опису дефектів в процесі неруйнівного контролю деталей та елементів машин.

Програмна система опрацювання зображень будинків, отриманих з лазерного далекоміра.

Частина вказаних вище наукових результатів була отримана впродовж 2000-2002 років працівниками кафедри проф. Мельником А.О., проф. Ємцем В.Ф., ст. викл. І.В.Морозом, ст. викл. В.С.Мархивкою, випускниками кафедри Л. Хедиком, В. Топольницьким та О. Нікітіним під час їх роботи за сумісництвом на науково-виробничому підприємстві «Інтрон» в рамках створення програмної системи опрацювання зображень будинків, отриманих з лазерного далекоміра, призначеної для розроблення тримірних планів міст, інженерних структур та комунікацій, визначення різниці між ланами та реальною забудовою міст та регіонів, дослідження впливу діяльності людини та природних катаклізмів на навколишнє середовище тощо. Система створена на замовлення підприємства Jena-Optronik, Німеччина, та виконує реконструкцію тривимірних структур площинних, пірамідальних та інших об'єктів.

Математичне та програмне забезпечення обробки зображень за даними промислової комп'ютерної томографії.

Інша частина вказаних вище результатів отримана впродовж 2005-2006 років працівниками кафедри проф. Мельником А.О., проф. Ємцем В.Ф., доц. О. Акимишиним, ст. викл. І.В.Морозом, ст. викл. В.С.Мархивкою під час їх роботи за сумісництвом на науково-виробничому підприємстві «Інтрон», де ними було розроблене математичне та програмне забезпечення для обробки зображень за даними промислової комп'ютерної томографії, яке відповідає всім основним вимогам, що виникають при використанні систем рентгенівської комп'ютерної томографії для неруйнівного контролю, дослідження внутрішньої структури об'єктів, визначення геометричних розмірів об'єктів, тривимірного моделювання, імпорту моделей об'єктів в спеціалізовані САПР для їх подальшого опрацювання та аналізу. Програмне забезпечення є сумісним з будь-яким типом системи промислової комп'ютерної томографії, незалежно від способу сканування досліджуваних об'єктів, джерела випромінювання, системи детектування та типу механічного маніпулятора, що входять до складу системи. Програмне забезпечення є орієнтованим на обробку як двовимірних (2D) так і тривимірних (3D) томограм, працює під керуванням операційної системи Windows XP та має зручний інтерфейс користувача. Система створена на замовлення Корейського інституту промислових технологій (KITECH - Korea Institute of Industrial Technology).

Комп'ютерні системи сканера Земної поверхні для супутників

В рамках робіт з створення космічних супутників, які проводилися в НДКІ ЕЛВІТ за участі доц. В.В. Троценка, було розроблено:

комп'ютерну систему сканера Земної поверхні для супутника Січ-1М, запуск якого відбувся в 2004р. на замовлення Національного Космічного Агентства України (НКАУ);

Сканер супутника Січ-1М

комп'ютерну систему сканера Земної поверхні для супутника EgyptSat (Січ-2), запуск якого відбувся в 2007 р. на замовлення НКАУ і уряду Єгипту.

Компоненти сканера супутника Egyptsat

Система цифрового оперативно-технологічного зв'язку Укрзалізниці

Зважаючи на стрімкий розвиток телекомунікаційних технологій та наявний наробок в галузі створення комп'ютерних мереж впродовж 2002-2004 років працівники кафедри проф. Мельник А.О., доц. Морозов Ю.В., ст. викл. Дунець Б.Р., асист. Мельник В.А., асист. Кицун Г.В., зав. лаб. Хомуляк М.О., ст. викл. І.В.Мороз, ст. викл. Міюшкович Є.Г., ст. викл. Паралюх І.П., асист. Бачинський Р.В., асист. Сало А.М., асист. Сокіл В.М., асист. Карпін О.О., доц. Ваврук Є.Я, ст. викл. Мархивка В.С., асистент Грицуляк Т.О, працюючи за сумісництвом на науково-виробничому підприємстві «Інтрон», створили систему цифрового оперативно-технологічного зв'язку (ЦОТЗ) залізничного транспорту для цифрових і цифро-аналогових мережах, організованих по волоконно-оптичних лініях і кабельних лініях з мідними жилами.

Система ЦОТЗ забезпечила можливість узгодженого з'єднання з фізичними ланцюгами і стандартними телефонними каналами систем передачі існуючої аналогової мережі ОТЗ та призначена для використання на розпорядній чи виконавчій станції відділкового оперативно-технологічного зв'язку, а також для організації станційного зв'язку.

Розроблена система ЦОТЗ забезпечила можливість організації цифрових і цифро-аналогових (цифрових з аналоговим оточенням) мереж групового вибіркового зв'язку (ГВЗ) будь-якої конфігурації з диспетчерським, постанційним і комбінованим принципами організації ГВЗ; організацію поїзного радіозв'язку разом з діючими стаціонарними радіостанціями (надання каналу ТЧ на станції); організацію перегінного зв'язку з використанням двопроводових фізичних ланцюгів симетричного мідного кабелю; організацію міжстанційного зв'язку по двопроводових фізичних ланцюгах симетричного мідного кабелю і, як резерв, по цифрових каналах; організацію телефонного зв'язку з переїздами і станційної ОТЗ із використанням двопроводових фізичних ланцюгів симетричного мідного кабелю; сполучення з каналами і лініями зв'язку аналогового типу і взаємодія з існуючими мережами ОТЗ.

Маршрутизатор IM100RW системи ЦОТЗ

Реконфігурований контролер синхронних каналів системи збору та опрацювання наукової інформації супутника «Січ-2»

Контролер розроблено у 2009 році в рамках співпраці д.т.н., доц. кафедри ЕОМ Глухова В.С. з Львівським центром Інституту космічних досліджень НАН і ДКА України.

Контролер призначений для забезпечення інформаційного зв'язку протокольного мікропроцесора з периферійними пристроями СЗНІ, що служать для узгодження інтерфейсів СЗНІ і наукових приладів. Особливістю контролера є його робота у відповідності до стандартів Європейського космічного агентства.

Контролер реалізовано на ПЛІС фірми Xilinx. Управління та завдання режимів роботи контролера здійснюється через системну шину мікропроцесора, а обмін інформацією з периферійними пристроями – трьома послідовними синхронними каналами SciWay, кожний з яких може працювати як в режимі інтерфейсу SPI, так і в режимі дата-стробного кодуванням. Контролер може працювати в безпакетному режимі і в режимі роботи з пакетами даних за стандартом пакетної телеметрії CCSDS 102.0-B-5.

Основні параметри, які можуть бути змінені при програмній реконфігурації: тип послідовного каналу – SPI чи DS, з пакетуванням чи без, з використанням контрольних сум чи без, встановлюються розміри пакетів та задаються інші робочі характеристики. При апаратній реконфігурації можна змінити кількість синхронних каналів, направленість синхронних каналів (ввід або вивід), об'єм пам'яті. Можливе проведення інших модифікацій за окремим технічним завданням.

Можливість реконфігурації дозволила використати розроблену ПЛІС як у складі СЗНІ супутника, так і у складі його контрольно-перевіряльної апаратури під час налагодження та випробовувань.

ПЛІС реконфігурованого контролера в складі СЗНІ та її КПА

Комплект наукової апаратури «Потенціал» супутника «Січ-2» для дослідження електромагнітних параметрів космічного простору

Пристрої захисту інформації

Зважаючи на зростання потреби забезпечення захисту інформації в комп'ютерних мережах працівниками кафедри проведено низку наукових проектів з розроблення пристроїв системи захисту інформації.

Процесори захисту інформації за алгоритмом AES.

В рамках робіт з створення засобів захисту інформації, які проводилися на науково-виробничому підприємстві «Інтрон», за участі проф. Мельника А.О. та випускника кафедри Прудкого С.В. у 2001-2002 роках було розроблено процесор захисту інформації за алгоритмом AES.

Процесори захисту інформації за алгоритмами SHA-1 та MD5.

Працівники кафедри проф. Мельник А.О., асист. Дунець Б.Р., аспіранти Мельник В.А. та Коркішко Т.А., працюючи за сумісництвом на науково-виробничому підприємстві «Інтрон», створили у 2002 році процесори захисту інформації за алгоритмами SHA-1 та MD5 на замовлення тайванської фірми Shera International.

Пристрої систем захисту інформації відповідно до національних стандартів.

Під керівництвом доц. Глухова В.С. було розроблено пристрої систем захисту інформації, які працюють відповідно до національних стандартів, а саме шифропроцесор за ГОСТ 28147-89 та спецпроцесор для роботи із цифровим підписом за ДСТУ 4145-2002. Прототипи пристроїв розроблено в рамках співпраці з ДП ЛНДРТІ.

Розширення кола замовників наукової інформації, яка збирається на борту космічних апаратів, гостро ставить питання захисту цієї інформації. Працівники кафедри ЕОМ мають значний досвід проектування і впровадження апаратних систем захисту інформації, операційних пристроїв, які входять до їх складу: шифропроцесорів, спецпроцесорів для виконання операцій над елементами полів Галуа, спецпроцесорів для виконання операцій над точками еліптичних кривих, засобів завадостійкого кодування. Цим питанням присвячена значна частина сьогоднішніх наукових робіт кафедри, за якими за останні 2 роки було захищено докторську та кандидатську дисертації.

Генератори моделей спеціалізованих процесорів

Виходячи з тенденцій розвитку засобів проектування комп'ютерних пристроїв проф. Мельником А.О. в кінці 90-х років було запропоновано нову технологію – синтез комп'ютерних пристроїв генераторами їх програмних моделей. На основі цієї технології працівниками кафедри було створено низку таких генераторів. Серед них:

Генератор програмних моделей процесорів захисту інформації за алгоритмом DES, 2002 р. Генератор розробив аспірант Мельник В.А. працюючи за сумісництвом на науково-виробничому підприємстві «Інтрон». Це був перший у світі генератор програмних моделей процесорів на основі бібліотеки компонент процесора.
Генератор програмних моделей процесорів швидкого перетворення Фур'є, 2001-2002 рр. Генератор розробив ст. викладач, Дунець Б.Р. працюючи за сумісництвом на науково-виробничому підприємстві «Інтрон». Генератор дозволяє програмно генерувати VHDL-моделі процесорів, які можуть виконувати пряме та інверсне ШПФ довільного розміру, опрацьовувати дійсні та комплексні вхідні дані довільної розрядності, причому розрядність проміжних даних та коефіцієнтів задається користувачем, можливе використання арифметики як з фіксованою, так і з рухомою комою. Це був один з перших у світі генераторів програмних моделей процесорів.

Системи автоматичного проектування програмних моделей спеціалізованих процесорів

Науковці кафедри одні із перших у світі створили систему автоматичного проектування програмних моделей спеціалізованих процесорів. Система була створена працівниками кафедри проф. Мельником А.О., доц. Сало А.М., асист. Цигиликом Л.О., асист. Клименком В.А., під час їх роботи за сумісництвом на науково-виробничому підприємстві «Інтрон».

Система призначена для автоматичного проектування програмних моделей спеціалізованих процесорів з алгоритму, поданого на мові ANSI C. Розробник описує виконуваний процесором алгоритм мовою ANSI C, задає потрібні технічні характеристики процесора та отримує відлагоджену та придатну для синтезу VHDL-модель процесора, який реалізує описаний алгоритм. В архітектурі процесора забезпечено оптимізацію до структури алгоритму та використано його придатність до розпараллелювання. Отриманий проект процесора на мові VHDL надалі можна реалізувати в ПЛІС на довільних наявних засобах, наприклад Xilinx ISE WebPACK. На даний час система оптимізована для використання засобів Xilinx Virtex FPGAs та Altera's FPGAs.

Особливості системи: синтез схеми процесора без участі розробника; автоматична оптимізація архітектури процесора до виконуваного алгоритму; замовник може задавати інтерфейс процесора та його продуктивність і затрати обладнання; автоматично генеруються тести та проводиться відлагодження процесора; система працює під операційною системою Windows OS.

GRID-технології в освіті та науці

В рамках Державної програми "Інформаційні та телекомунікаційні технології в освіті і науці на 2006-2010 роки" під керівництвом проф. А.О.Мельника в 2007-2008 роках виконано 2 держбюджетні науково-дослідні роботи (ІТ/506-2007 та ІТ/506-2007/1), присвячені побудові високоякісної національної Grid-інфраструктури з відповідними сервісами для надання можливості вітчизняним науковцям співпрацювати в Європейському науковому просторі (ERA) шляхом впровадження наукових концепцій Grid і найбільш вагомих наукових додатків, які використовуються в Grid середовищі. Основну увагу в цих роботах приділено розробленню структури Львівського ресурсно-операційного GRID центру та його ресурсів, та розробленню і дослідженню застосування GRID-порталу Львівського ресурсно-операційного GRID центру.

Засоби опрацювання зображень та сигналів на базі мікропроцесорних компонентів

Роботи з обробки та розпізнавання зображень також продовжувались в НДЛ-83. Так, під керівництвом наукового керівника НДЛ-83 проф.М.О.Гаврилюка та в.о.зав.лаб.НДЛ-83, доц.В.Я. Пуйди колективом лабораторії НДЛ-83 за участю ст. викл. Ю.М. Опира, ст.викл. М.О.Хомуляка, н.с. Б.В.Гринихи розроблено спеціалізовані системи опрацювання та ідентифікації відеозображень та виконано ряд науково-дослідних тем по цій тематиці, зокрема в рамках ДБ/83.ДЕО (1998-1999рр.) було проведено дослiдження та розроблення макета спецiалiзованої комп'ютерної вiдеосистеми для моделювання стеження за динамiчними об'єктами в реальному масштабi часу, в рамках ДБ/ЗОБРАЖЕННЯ (2000-2001 рр.) було виконано розроблення методів та засобів обробки зображень для візуального стеження за динамічними об`єктами в автоматичному режимі, а в рамках ДБ/ІМІТАНС (2002-2003рр.) було виконано розроблення принципів побудови та реалізація спеціалізованого відеопроцесора слідкуючої цифрової телевізійної системи технічного зору.

В рамках виконання ряду держбюджетних та госпдоговірних робіт під керівництвом доц. В.Я. Пуйди за участю ст.викл.Опира Ю.М., ст.викл.Хомуляка М.О., н.с. Гринихи Б.В., асист. Олексіва М.В., асист.Мица А., асист. Пищака І., асист.Торубки Т. розроблено:

методи, програмне забезпечення та спеціалізовані апаратні засоби для телевізійних систем автоматичного стеження за візуальними об'єктами та визначення їх координат в просторі;
спеціалізовані процесори та програмне забезпечення для високопродуктивного опрацювання інформації та швидкісного керування на базі сигнальних процесорів;
спеціалізовані процесори та програмне забезпечення для інформаційно-вимірювальних систем (інтелектуальні перетворювачі тиску, температури тощо), систем керування технологічними процесами тощо.

Зокрема, в рамках науково-дослідної роботи «Методи та засоби візуального виявлення та ідентифікації літальних апаратів в полі зору відеокамери (держ.реєстр. №0111U009068) під керівництвом доц.В.Я. Пуйди В. за участю асист. М.Олексіва, асист.А.Мица, асист.І.Пищака, асист.Т.Торубки розроблено методи та апаратно-програмні компоненти системи виявлення та ідентифікації літаків в реальному часі. Завдяки використанню удосконалених операцій фільтрації і сегментації зображень, а також застосуванню апарату штучних нейронних мереж розроблена система здатна виявляти та ідентифікувати літаки за умов низької видимості. Основні технічні рішення захищені 3-ма патентами України.

Апаратно-програмні вузли для моделювання алгоритмів системи візуального виявлення та ідентифікації літаків в полі зору відеокамери

Теорія побудови багатопортової пам'яті комп'ютера на принципах паралельного доступу до даних

Як відомо, пам'ять є одним з базових вузлів комп'ютера. Тому сьогодні, в умовах кризи в технологічному підвищенні його продуктивності, виникає потреба в створенні пам'яті з новими властивостями, якими не володіють наявні в сучасних комп'ютерах типи пам'яті. Проф. Мельник А.О. в рамках кількох проектів запропонував принципи та варіанти побудови нового типу пам'яті, називану пам'яттю з впорядкованим доступом (ПВД). Як і пам'ять з послідовним доступом, пам'ять з впорядкованим доступом орієнтована на роботу з масивами даних. В цій пам'яті забезпечується доступ до даних у програмно встановленому порядку, тобто індекс, який надходить до пам'яті разом з даним, під час його запису або під час зчитування даного з пам'яті, вказує місце даного у вихідному масиві. В рамках виконуваної в даний час держбюджетної тематики університету (ДБ ППК) досліджено загальні проблем організації пам'яті, розроблено критеріїв порівняння різних типів пам'яті та здійснено пошук найефективнішої для роботи з паралельними масивами даних, розроблено методи побудови та структурної організації пам'яті з впорядкованим доступом, а також досліджено, синтезовано та реалізовано в ПЛІС її програмні моделі, визначено галузі її доцільного застосування. При цьому в рамках цього наукового дослідження вперше в світовій практиці розроблено метод побудови пам'яті з впорядкованим доступом на основі комбінаційних сортувальних мереж, на основі налаштовуваних сортувальних мереж та на основі памяті з адресним доступом. Розроблено та досліджено основні типи структур паралельної пам'яті з фіксованим та зі змінним впорядкованим доступом на основі комутуючих мереж, проведене оцінювання швидкодії та затрат обладнання на їх реалізацію, визначені галузі доцільного використання розроблених структур пам'яті.

Вперше розроблено структури пам'яті з впорядкованим доступом на основі комутуючих мереж та пам'яті з довільним доступом та на основі пошуку даних за їхніми індексами, проведено дослідження та отримано аналітичні вирази для розрахунку швидкодії та затрат обладнання на реалізацію розроблених типів пам'яті.

З використанням запропонованих технологій та сучасних засобів проектування реалізовано в ПЛІС варіант пам'яті з впорядкованим доступом, що показало, що її функціональні характеристики забезпечують відповідність вимогам широкого кола застосувань. Запропоновано методику проектування спеціалізованих процесорів на основі пам'яті з впорядкованим доступом.

За результатами досліджень наукової школи високопродуктивних інтелектуальних гетерогенних обчислень захищено такі дисертації:

докторські дисертації:

Глухов В.С., Гарантоздатні спеціалізовані комп'ютерні засоби бортових систем (на прикладі бронетехніки), 2012, науковий консультант проф. Мельник А.О.
Яцимірський М.М., Алгоритмічні основи комп'ютерних засобів спектрально-кореляційної обробки сигналів та зображень, 1998, науковий консультант проф. Мельник А.О.

кандидатські дисертації:

Мороз І.В. Методи та комп'ютерні засоби опрацювання растрових зображень тривимірних об'єктів, 2013р., науковий керівник проф. Мельник А.О.
Родріг Метрі Еліас (Ліван). Методи та засоби проектування конфігуровних секційних операційних пристроїв для оброблення цифрових підписів, 2013 р., науковий керівник доц. Глухов В.С.
Олексів М.В. Способи та засоби ідентифікації об'єктів за їх силуетами, 2012р., науковий керівник доц. Пуйда В.Я.
Зіяд Тарек Мохаммад Сарайрех. Методи та засоби автоматизації конфігурування апаратних прискорювачів обчислень в комп'ютерах. 2012р., науковий керівник проф. Мельник А.О.
Ліщина Н. М. Вдосконалення методів побудови та структурної організації паралельної пам'яті з впорядкованим доступом. 2012р., науковий керівник проф. Мельник А.О.
Мохаммад Салім Альмхаіді Аль Хабабсах. Архітектура та методи проектування спеціалізованих процесорів на основі пам'яті з впорядкованим доступом. 2012р., науковий керівник проф. Мельник А.О.
Джавад Хаммад Абдельмахде Аль Равашдех. Методи побудови та структурна організація пам'яті з впорядкованим доступом на основі сортувальних мереж. 2012р., науковий керівник проф. Мельник А.О.
Яковлева І.Д. Методи та засоби проектування алгоритмічних операційних пристроїв з графічного подання виконуваних алгоритмів, 2010р., науковий керівник проф. Мельник А.О.
Кицун Г.В. Методи та засоби підвищення ефективності процесора комп'ютера з простою системою команд, 2009р., науковий керівник проф. Мельник А.О.
Акимишин О.І. Методи та засоби зменшення обсягів даних тріангуляційного опису об'єктів комп'ютерної томографії, 2008р., науковий керівник проф. Мельник А.О.
Бачинський Р.В. Реконфігуровані процесори стиску потоків даних, 2008р., науковий керівник проф. Мельник А.О.
Сало А.М. Методи та засоби конфігурування архітектури програмованих спеціалізованих процесорів, 2008р., науковий керівник проф. Мельник А.О.
Шевчук Р.П. Багатоканальні комп'ютерні засоби перетворення та криптографічного захисту форматів стиснених мовних сигналів, 2008р., науковий керівник проф. Мельник А.О.
Карпін О.О. Реконструкція поверхонь в просторі за невпорядкованими даними аерозображень, 2007р., науковий керівник проф. Ємець В.Ф.
Сокіл В.М. Адаптивні засоби формування реакцій вузлів децентралізованих мобільних комп'ютерних мереж динамічної структури, 2007р., науковий керівник доц. Морозов Ю.В.
Дунець Б.Р. Пристрої комутації пакетів даних з багатоканальною вхідною буферизацією, 2005р., науковий керівник проф. Мельник А.О.
Мельник В.А. Конфігуровані ядра комп'ютерних пристроїв симетричного блокованого шифрування, 2004р., науковий керівник проф. Дудикевич В.Б.
Коркішко Т.А. Багатоканальні апаратно-орієнтовані процесори симетричного блокового шифрування, 2002, науковий керівник проф. Мельник А.О.
Ерметов Ю.О. Конвеєрні процесори швидких ортогональних перетворень з дійсними фазовими множниками, 2000, науковий керівник проф. Мельник А.О.
Аль Кхатіб Ахмад Абдульфатах. Нарощувані процесорні ядра НВІС для виконання ортогональних перетворень в реальному масштабі часу, 2000, науковий керівник проф. Мельник А.О.
Рак Т.Є Системний аналіз процесу реагування на виклик підрозділів регіональної оперативно-рятувальної служби, 2005, науковий керівник доцент Парамуд Я.С.

Основні наукові досягнення кафедри відображені у таких наукових виданнях:

Швецкий Б.И. Электронные измерительные приборы с цифровым отсчетом - К.: Техніка, 1964. - 152 с.
Швецкий Б.И. Электронные измерительные приборы с цифровым отсчетом. - 2-е изд. - К.: Техніка, 1970. - 268 с.
Голембо В.А., Котляров В.Л., Швецкий Б.И. Пьезокварцевые аналого-цифровые преобразователи температуры - Львов:Вища школа, 1977. - 172 с.
Швецкий Б.И. Электронные цифровые приборы. - К.: Техніка, 1981. - 240с.
Вишенчук И.М., Пуйда В.Я., Троценко В.В. Микропроцессорные вычислительные системы. - Львов: ЛПИ, 1982. - 91 с.
Работа на персональном компьютере / М.А. Гаврилюк, Т.Г. Галамай, Л.В. Мороз, Ю.М. Опир, В.Я. Пуйда. - К: УМК ВО, 1988. - 110 с.
Прикладные программы и лабораторный практикум для персонального компьютера / М.А. Гаврилюк, Т.Г. Галамай, О.М. Коссак, Л.В. Мороз, Ю.М. Опир, В.Я. Пуйда. - К: УМК ВО, 1988. - 205 с.
Мельник А.А. Процессоры обработки сигналов (Препринт № 29-89). - Львов: Институт прикладных проблем механики и автоматики АН СССР, 1989. - 63 с.
Вишенчук И.М., Черкасский Н.В. Алгоритмические операционные устройства и суперЭВМ. - К.: Тэхника, 1990. - 197 с.
Швецкий Б.И. Электронные цифровые приборы. - 2-е изд. - К.:Тэхника, 1991. - 191 с.
Мельник А.О. Спеціалізовані комп'ютерні системи реального часу. - Львів: Вид-во Національного університету "Львівська політехніка", 1996. - 60 с.
Яцимірський М.М. Швидкі алгоритми ортогональних тригонометричних перетворень. - Львів: Академічний Експрес, 1997. - 219 с.
Мельник А.О. Програмовані процесори опрацювання сигналів. - Львів: Вид-во Національного університету "Львівська політехніка", 2000. - 55 с.
Ємець В.Ф. Моделювання та інтерпретація даних розсіяння ультразвуку локальними об'єктами. - Львів: Фенікс, 2001. - 254 с.
Коркішко Т., Мельник А., Мельник В. Алгоритми та процесори симетричного блокового шифрування. - Львів: Бак, 2003. - 168 с.
Ємець В., Мельник А., Попович Р. Сучасна криптографія. Основні поняття. - Львів: Бак, 2003. - 144 с.
Лисак Т.А. Turbo Pascal: Теорія і практикум. – Під ред. проф.. Мельника А.О. Львів: Вид-во ІППТ, 2003. - 416 с.
Мельник А.О. Архітектура комп'ютера. Наукове видання. - Луцьк: Волинська обласна друкарня, 2008. - 470 с.
Мельник А.О., Мельник В.А. Персональні суперкомп'ютери: архітектура, проектування, застосування. Монографія. Львів: Видавництво Львівської політехніки, Львів, 2013. - 516 с.

Кафедра