О направлениях «Фотоника», «Программирование и ИТ» и «Информационная и кибербезопасность» олимпиады «Я — профессионал»

Продолжаем рассказывать об олимпиаде «Я — профессионал», проводимой при поддержке «Яндекса», РСПП, и крупнейших вузов страны, в том числе Университета ИТМО.

Сегодня говорим еще о трех направлениях, которые курирует наш вуз.

Информационная и кибербезопасность

Это направление подойдет тем, кто намерен поступать на специальности в сфере безопасности компьютерных систем и сетей, защиты информации в автоматизированных системах или администрирования сетевых устройств. В Университете ИТМО есть международная образовательная программа «Информационная безопасность», организованная в партнерстве с финским Университетом Аалто. Магистранты же могут выбрать специальности: «ИБ специализированных систем» или «Кибербезопаcность в банковской сфере».

Во всех этих сферах Университет ИТМО ведет активные разработки. Студенты и преподаватели факультета изучают вопросы безопасности компьютерных, киберфизических систем и машинного проектирования бортовых ЭВМ. Например, учащиеся прорабатывают методы отражения атак на прошивку материнских плат с помощью гипервизора. На базе факультета также функционирует лаборатория «Безопасных информационных технологий». Её сотрудники выступают в роли компьютерных криминалистов и помогают заказчикам строить защищенную ИТ-инфраструктуру.

Также в рамках кафедры сотрудники Университета ИТМО разрабатывают проект CODA. Это — система для обнаружения вредоносных запросов к ядру вычислительной системы.

Экспертиза преподавателей Университета ИТМО нашла отражение в олимпиадных задачах направления «Информационная и кибербезопасность». Составлять их также помогают специалисты из Kaspersky Lab, INFOWATCH и «Сбербанка».

Какие будут задачи. Среди тематик можно выделить: симметричную и асимметричную, постквантовую криптографию, передачу данных в компьютерных сетях, безопасность ОС. Также есть вопросы на логику и реверс. «Бумажной безопасности» здесь не будет, поэтому номера ФЗ можно не заучивать.

Как подготовиться. После регистрации участники олимпиады получают доступ к демоверсиям вариантов с задачами отборочного этапа прошлого года. Также примеры можно найти на сайте cit.ifmo.ru/profi. Отметим, что пока сайт на реконструкции, но его уже скоро запустят.

Также полезно обратить внимание на write-up’ы различных CTF-соревнований, проводимых по всему миру. Полезные материалы есть и в группе «Вконтакте» SPbCTF, идейные вдохновители которой — партнеры направления «Информационная и кибербезопасность».

Программирование и информационные технологии

Университет ИТМО проводит множество конкурсов по информатике как для студентов, так и школьников. Например, есть Индивидуальная олимпиада школьников по информатике и программированию, а также олимпиада первого уровня Olymp — именно по её результатам в наш вуз поступает наибольшее количество бакалавров. Университет также выступает площадкой для проведения этапов чемпионата мира ICPC. Задания направления «Программирование и IT» учитывают опыт проведения этих мероприятий. Составлять их помогают коллеги из компаний-партнеров: «Сбербанк», Netcracker и ЦРТ.

Какие будут задачи. Тематика заданий охватывает широкий спектр дисциплин: программирование, алгоритмы и структуры данных, теория информации, базы и хранилища данных, архитектура ЭВМ, операционные системы, компьютерные сети, UML, многопоточное программирование. Студенты должны продемонстрировать знания в теории вычислительной сложности. Например, в 2017 году учащихся просили проанализировать код, имитирующий работу очереди запросов.

Как подготовиться. Ориентируйтесь на примеры заданий прошлых лет. Например, на YouTube-канале олимпиады «Я — профессионал» есть записи вебинаров с разбором задач. Вот в этом видео спикер говорит о системах хранения данных:

Поскольку ряд заданий представлен в формате автоматической проверки кода участников на тестах, при подготовке целесообразно ознакомится с настройками компиляторов и значениями ошибок тестирующей системы Яндекс Контест.

Фотоника

Фотоника изучает взаимодействие света с веществом и в целом включает в себя все аспекты распространения оптического излучения: от генерации и передачи световых сигналов до разработки уникальных функциональных материалов, лазерных технологий, устройств интегральной оптоэлектроники, космической и медицинской техники, квантовых коммуникаций и светового дизайна.

Университет ИТМО проводит большое количество исследований в этих областях. На базе университета работает Школа светового дизайна, Школа лазерных технологий и Студенческая научная лаборатория оптики (СНЛО), где студенты выполняют собственные проекты под руководством наставников.

Также на базе университета открыт музей Оптики, где представлены различные оптические экспонаты. Фотоэкскурсию по музею мы проводили в одном из предыдущих материалов.

К участию в олимпиаде «Я — профессионал» по направлению «Фотоника» приглашаем бакалавров, магистров и учащихся специалитета по таким направлениям подготовки, как фотоника и оптоинформатика, оптотехника, лазерная техника и лазерные технологии. Также отметим приборостроение, биотехнические системы, физику, астрономию и др. Победители-бакалавры смогут без вступительных испытаний пройти в магистратуру Мегафакультета фотоники Университета ИТМО.

В 2020 году абитуриенты могут выбрать из 14 программ различной направленности. Например, корпоративная «Прикладная оптика», индустриальная «Светодиодные технологии и оптоэлектроника», научная «Квантовые коммуникации и фемтотехнологии».

Какие будут задачи. Для успешного прохождения заочного тура необходимо обладать базовыми знаниями фундаментальных основ физической и геометрической оптики, генерации лазерного излучения, оптического материаловедения и формообразования, конструирования, метрологии и стандартизации.

Пример задачи №1: Сопоставьте, какие оптические явления изображены на рисунке? А — Радуга, В — Мираж, С — Гало

Участникам очного тура придется проявить системность мышления и креативность, продемонстрировать навыки проектной деятельности. Задания-кейсы разработаны совместно с индустриальными партнерами и имеют практико-ориентированный характер. Вот пример такой задачи:

Пример задачи №2: В приборах навигации широко применяются оптические технологии, в частности, лазерные гироскопы, которые обладают очень высокой чувствительностью, но отличаются высокой стоимостью и достаточно большими габаритами. Для большинства приложений используется менее чувствительные, но дешевые волоконно-оптические гироскопы (ВОГ).

Действие всех оптических гироскопов основано на эффекте Саньяка. Для встречных волн, распространяющихся в противоположных направлениях, в замкнутом контуре появляется сдвиг фаз, если этот замкнутый контур вращается с некоторой угловой частотой ω, а именно:

$\$inline\$\Delta \phi =2\pi \; \Delta L/\lambda \$inline\$$, где $$ — оптическая разность хода между встречными волнами.

1. Выведите формулы (пренебрегая релятивистскими эффектами) зависимости разности фаз от площади S, ограниченной одним витком оптоволокна, и круговой частоты вращения ВОГ Ω.
2. Оцените минимально допустимые размеры такого волоконного гироскопа (радиус его кольца), если используется одномодовое волокно с показателем преломления n = 1,5 и диаметром d = 1 мм.
3. Определите необходимую длину волокна при минимально возможном радиусе, если чувствительность ВОГ к скорости вращения, выраженная в единицах ΔφC/Ωμ, равна 1 мкрад (то есть при Ω = Ωμ).
4. Определите минимальную необходимую энергию источника для обеспечения чувствительности, определённой в п.3, то есть считать, что чувствительность приемника ограничена фотонным дробовым шумом.

Как подготовиться. Учащимся нужно «подтянуть» квантовую физику, квантовую оптику, физику твердого тела и математику. При подготовке просмотрите вебинары, на которых представители методической комиссии разбирают задания заочного тура олимпиады. Например, в следующем видео Полозков Роман Григорьевич, ведущий научный сотрудник и доцент физико-технического факультета, говорит об интерференции, дифракции и поляризации света:

Также стоит обратить внимание на курсы, посвящённые фотонике, из этого списка MOOC.

---

Дополнительная информация об олимпиаде:

• Регистрация на отборочный этап заканчивается 18 ноября.
• Отборочный онлайн-этап пройдет с 22 ноября по 8 декабря, но его можно пропустить, если успешно окончить не меньше двух онлайн-курсов из списка.
• Олимпиада «Я — профессионал»: официальный сайт.
• Нормативные документы.

---