Науково-дослідна робота кафедри проводиться в галузі інформаційні технології і переважно в науковому напрямі за спеціальністю "Математичне та програмне забезпечення обчислювальних машин і систем". Науково-педагогічні працівники кафедри мають значний досвід роботи і напрацювання в області створення моделей, методів, алгоритмів та програмного забезпечення для проектування різних об'єктів і інформаційних систем, прийняття рішень з використанням методів штучного інтелекту. Зокрема, сюди входять такі дослідження:
- математичне та програмне забезпечення для теплового проектування мікроелектронних систем (проф. Д. В. Федасюк, проф. В. І. Гавриш, доцент Є. В. Левус, доцент П. В. Сердюк, старші викладачі Д. В. Петров і Т. О. Муха);
- математичне та програмне забезпечення для розв'язування комбінаторних задач великої розмірності (проф. Р. П. Базилевич, аспірант А. В. Франко);
- математичне та програмне забезпечення для кодування та розпізнавання візуальної інформації, методи нечіткої кластеризації зображень та накладання макромоделей (проф. Р. А. Мельник, доцент Р. Б. Тушницький, доцент Т. О. Коротєєва);
- математичне та програмне забезпечення для моделювання стаціонарних, нестаціонарних і усталених процесів теплопровідності в середовищах складної форми (проф. Л. М. Журавчак, аспірант Е. Ю. Рихтюк);
- математичні моделі та методи прийняття оптимальних рішень в складних виробничих системах (проф. Ю. І. Грицюк, доцент С. І. Яцишин, аспірант І. В. Дивак);
- комп'ютерна симуляція методами молекулярної динаміки властивостей анізотропних рідин та їх застосування у пристроях оброблення та відображення оптичної інформації (проф. А. В. Фечан);
- моделювання функціональності та забезпечення якості програмного забезпечення (проф. Д. В. Федасюк, проф. В. С. Яковина, доцент М. М. Сенів, аспіранти І. І. Симець, Б. В. Угриновський).
За понад три десятиліття свого існування кафедра підготувала трьох докторів технічних наук, 10 кандидатів технічних наук. На даний час в аспірантурі перебуває 7 аспірантів очної форми навчання.
На кафедрі проводились такі основні науково-дослідні роботи:
- "Розробка методів та засобів розподілення обчислень в задачах теплового проектування електронних пристроїв нового покоління" – виконувалась у 2008–2009 роках;
- "Розроблення моделей, методів та алгоритмів для автоматизованої оцінки показників надійності радіоелектронних та електромеханічних пристроїв і систем", виконувалась у 2010–2012 роках;
- "Розроблення моделей, методів та засобів оцінювання та аналізу надійності програмного забезпечення", виконувалась у 2013–2014 роках;
- "Розроблення моделей надійності, ризику та безпечності програмно-апаратних технічних систем", виконувалась у 2013–2015 роках;
- "Національна освітня інфраструктура удосконалення інноваційної та підприємницької діяльності ІТ-студентів" – проект за програмою Єврокомісії Tempus, виконувався у 2012–2016 роках;
- "Розроблення математичного забезпечення для програмного засобу аналізу функціональної безпечності та надійності програмно-апаратних систем відповідального призначення", виконувалась у 2018–2019 роках;
- "Синтез моделей та алгоритми злиття даних в інтегрованих мікроелектронних векторних сенсорах просторового положення для систем доповненої реальності", виконувалась у 2018–2020 роках.
Кафедра провела ряд міжнародних наукових конференцій з проблем українізації комп'ютерів, 12 науково-практичних конференцій "Інноваційні комп'ютерні технології в освіті" сучасних проблем інформаційних технологій в освіті. Підтримуються міжнародні наукові зв'язки з університетами США, Німеччини, Англії та інших країн Євросоюзу.
Дослідження та реалізація алгоритмів теплового проектування у системах з розподіленими обчисленнями
Керівник наукового напряму – проф. Д. В. Федасюк, д-р техн. наук. Світовий рівень наукових досягнень підтверджено виконанням двох міжнародних європейських проектів, публікацією наукових статей в добре відомих міжнародних наукових журналах: Microelectronics Journal, Microelectronics Reliability, International Scientific Journal of Computing. Проф. Федасюк Д. В. зробив понад двадцять доповідей на престижних міжнародних наукових конференція за кордоном.
Під керівництвом проф. Федасюка Д. В. захистили кандидатські дисертації:
- Петров Д. В. Мережева система теплового проектування МЕП, багатоваріантних стосовно конструктивно-технологічного виконання: дисертація канд. техн. наук, спец. 05.13.12 – системи автоматизації проектувальних робіт. Львів: НУ "Львівська політехніка", 2002 р.;
- Левус Є. В. Методи та засоби теплового проектування МЕП з кристалами на жорстких виводах: дисертація канд. техн. наук, спец. 05.13.12 – системи автоматизації проектувальних робіт. Львів: НУ "Львівська політехніка", 2002 р.;
- Сердюк П. В. Математичне та програмне забезпечення теплового проектування резисторних надпровідних обмежувачів струму для захисту мікроелектронних пристроїв: дисертація канд. техн. наук, спец. 05.13.12 – системи автоматизації проектувальних робіт. Львів: НУ "Львівська політехніка", 2007 р.
- Семчишин Ю. Б. Методи та засоби розподілення обчислень в задачах теплового проектування електронних пристроїв: дисертація канд. техн. наук, спец. 01.05.03 – математичне та програмне забезпечення обчислювальних машин і систем. Львів: НУ "Львівська політехніка", 2010 р.;
- Сенів М. М. Засоби прогнозування надійності програмного проекту із врахуванням показника його складності: дисертація канд. техн. наук, спец. 01.05.03 – математичне та програмне забезпечення обчислювальних машин і систем. Львів: НУ "Львівська політехніка", 2011 р.;
- Муха Т. О. Прикладні програмні засоби моделювання процесу тепловідведення кипінням і випаровуванням в електронних пристроях: дисертація канд. техн. наук, спец. 01.05.03 – математичне та програмне забезпечення обчислювальних машин і систем. Львів: НУ "Львівська політехніка", 2012 р.;
- Гавриш В. І. Математичні моделі процесу теплопровідності для кусково-однорідних структур із урахуванням термочутливості: дисертація д-ра техн. наук, спец. 01.05.02 – математичне моделювання та обчислювальні методи. Львів: НУ "Львівська політехніка", 2013 р.
- Нитребич О. О. Моделі та методи оцінювання надійності програмного забезпечення з урахуванням його архітектури: дисертація канд. техн. наук, спец. 01.05.03 – математичне та програмне забезпечення обчислювальних машин і систем. Львів: НУ "Львівська політехніка", 2015 р.;
- Яковина В.С. Методи та засоби аналізу надійності функціонування програмного забезпечення з урахуванням етапів життєвого циклу: дисертація д-ра техн. наук, спец. 01.05.03 – математичне та програмне забезпечення обчислювальних машин і систем. Львів: НУ "Львівська політехніка", 2016 р.;
- Волочій С. Б. Математичне та програмне забезпечення для дискретно-неперервного стохастичного моделювання відмовостійких програмно-технічних комплексів: дисертація канд. техн. наук, спец. 01.05.03 – математичне та програмне забезпечення обчислювальних машин і систем. Львів: НУ "Львівська політехніка", 2018 р.;
- Чопей Р. С. Засоби автоматизованого тестування спеціалізованого програмного забезпечення вбудованих систем: дисертація канд. техн. наук, спец. 01.05.03 – математичне та програмне забезпечення обчислювальних машин і систем. Львів: НУ "Львівська політехніка", 2019 р.
В даний час під керівництвом проф. Федасюка Д. В. виконують кандидатські дисертації аспіранти Тетяна Цимбалюк та Ілля Луцик.
Опубліковано понад 250 наукових праць. За напрямами досліджень захищено 2 докторські та 9 кандидатських дисертацій. Науковцями розроблено нові математичні моделі, методи, алгоритми для теплового проектування, які реалізовано у вигляді програмних систем: MONSTR, WEB-TAFC, ITSIM. Ці розробки впроваджено у виробництво, їх застосовують як у наукових цілях, так і використовують у навчальному процесі.
Важко-вирішувані комбінаторні задачі штучного інтелекту
Керівник наукового напряму – проф. Р. П. Базилевич, д-р техн. наук, вчений в галузі комп'ютерних наук, Академік Академії інженерних наук України, Академік академії інформатики України, дійсний член Наукового товариства ім. Шевченка, член Американської комп'ютерної асоціації (ACM), феллов (член спільноти) Інституту інженерів-електриків Великобританії (ІЕЕ). Має світове визнання як вчений та організатор в галузі науки. Навчався на радіотехнічному факультеті Львівської політехніки, кандидатську дисертацію виконав у Фізико-механічному інституті НАН України, стажувався в Гарвардському університеті (США, Бостон) як переможець в конкурсі ім. Фулбрайта уряду США, Ленінградському електротехнічному інституті, Московському інституті електронної техніки. Ініціатор утворення та завідувач першої в Україні кафедри програмного забезпечення (1990–2010 рр.). Ініціатор організації та проведення п'ятьох наукових конференцій з українізації комп'ютерів (1991–1996 рр.), що сприяли створенню сучасної української термінології в комп'ютерних науках, з сучасних проблем з комп'ютерних наук, автоматизації проектування (1978 р.), був членом організаційних і програмних комітетів багатьох міжнародних конференцій.
Результати наукових досліджень і отримані власні напрацювання проф. Базилевича Р. П. та його підопічних, зокрема – математичні методи та алгоритми для розв'язування складних задач штучного інтелекту, втілені в програмні системи ряду фірм США, Росії та України (зокрема, AUTIUM, США; ТОПОР, Росія), широко використовуються в наукових, виробничих цілях та впроваджені у навчальний процес для підготовки фахівців нової формації в галузі інформаційних технологій.
Під його науковим керівництвом виконано 74 науково-дослідні роботи, в тому числі й міжнародні з університетами Франції (Борда та Бетін), Австрії (Вищий технічний університет Відня), Інститутом кібернетики Білорусі, на замовлення Міністерства освіти та науки України, Міністерства оборони України, з багатьма науково-дослідними організаціями Львова, Києва, Мінську, Ленінграду, Москви. Під його науковим керівництвом підготовлено 14 кандидатів наук, два з яких захистили докторські дисертації (Р. А. Мельник та Ю. М. Романишин). Має біля 400 наукових праць, серед яких 5 монографій, 11 авторських свідоцтв на винаходи. Виступав з науковими доповідями на запрошення в університетах США (Сан-Дієго, Берклі, Массачусетському, Нью-Йоркському), Франції (Борда та Бетін), Австрії (Технічний університет Відня); Польщі (Люблін, Ряшів, Гданськ); теоріями та доповідями на замовлення на конференціях в Україні: Київ, (КПІ; Інститут кібернетики НАН України); Харків (Ін-т проблем машинобудування), Запоріжжя (Державний університет) та в інших країнах: Індії (Пуне), США (Орландо); Швейцарії (Лозанна); в провідних комп'ютерних фірмах (CADENCE – San Jose, США; IBM – Austin, США; INTEL – Portland, США; Centre for development of advanced computing – Deli, India).
Вперше запропонував ряд принципово нових високоефективних методів розв'язування складних важко-вирішуваних задач: метод гнучкого трасування та оптимального згортання схеми, що знайшли широке застосування для задач декомпозиції складних схем, розміщення, пакування, прокладання провідників в електронних схемах різноманітного призначення (інтегрованих схемах, друкованих платах); модуляризації та кластеризацї програмного забезпечення, острівкування енергетичних мереж та інших. Ці та інші методи, запропоновані проф. Базилевичем Р. П., описано в різних навчальних посібниках і підручниках, їх викладають для студентів комп'ютерних і радіотехнічних спеціальностей, застосовують для розв'язування наукових та нових технічних задач, багато молодих науковців використовують в своїх дисертаційних дослідженнях.
Алгоритми оброблення зображень, методи нечіткої їх кластеризації та накладання макромоделей
Керівник наукового напряму – проф. Р. А. Мельник, д-р техн. наук. Рівень наукових досягнень підтверджено виконанням двох грантів, виграних у Державному фонді фундаментальних досліджень (Україна), публікацією наукових статей в рейтингових міжнародних наукових журналах: Pattern Analysis and Application, International Journal of Computing та базах публікацій IEEE Xplore, Scopus, Scholarship тощо. Проф. Мельником Р. А. зробив понад сорок доповідей на міжнародних наукових конференція.
Під керівництвом проф. Мельника Р. А. захистили кандидатські дисертації:
- Коротєєва Т. О. Моделі та алгоритми ієрархічного трасування НВІС з декомпозицією дво- і тривимірного конструктивного простору: дисертація канд. техн. наук, спец. 05.13.12 – системи автоматизації проектувальних робіт. Львів: НУ "Львівська політехніка", 2002 р.
- Тушницький Р. Б. Математичне та програмне забезпечення ієрархічної декомпозиції, індексування, класифікації та аналізу візуальних образів: дисертація канд. техн. наук, спец. 01.05.03 – математичне та програмне забезпечення обчислювальних машин і систем. Львів: НУ "Львівська політехніка", 2010 р.
Наукова група разом з аспірантами та магістрантами працює над розробленням моделей та алгоритмів сегментування, кодування, апроксимації, кластеризації та розпізнавання зображень з використанням методів штучного інтелекту. Методи призначені для вирішення основної задачі опрацювання зображень – їх розпізнавання та отримання ознак для використання в сценаріях керування рухом об'єктів у просторі. Зокрема, запропоновано моделі розподіленої кумулятивної гістограми, сегментування зображень січенням похилою площиною, багаторівневе сегментування на підставі кусково-лінійної апроксимації кумулятивної гістограми, трирівневий алгоритм кластеризації для отримання ознак структури зображення, запропоновані оцінки складності та структурних властивостей зображень для використання їх у системах пошуку, введено термін каскадної кластеризації даних великих обсягів – гіперкубів. Кожна розробка завершується їх практичною реалізацією в програмних система.
На підставі теоретичних моделей під науковим керівництвом проф. Мельника Р. А. його аспірантами та магістрантами розроблено ряд програмних систем та інформаційних технологій для дослідження спектрів хімічних елементів, медичних образів, біометричних зображень, пошуку дефектів в друкованих платах, аналізу хмарності за супутниковими картами тощо.
Проф. Мельник Р. А. здійснює наукову експертизу проектів за програмою INTAS та рецензує статті міжнародних конференцій та журналів. Володіє англійською, італійською, французькою, іспанською та німецькою мовами.
Математичне та програмне забезпечення для моделювання стаціонарних, нестаціонарних і усталених процесів теплопровідності, геоелектромагнетизму та нелінійного деформування в середовищах складної форми
Керівник наукового напряму – проф. Л. М. Журавчак, д-р техн. наук. Світовий рівень наукових досягнень підтверджено публікацією наукових статей в добре відомих українських та міжнародних наукових журналах: Mathematical Modeling and Computing; Springer Nature Switzerland AG 2021; Springer Nature Switzerland AG 2020; Radio Electronics, Computer Science, Control; Computational Problems of Electrical Engineering, Geodynamics, Доповіді НАН України (Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine), Фізико-хімічна механіка матеріалів (Materials Science), Математичні методи та фізико-механічні поля (Journal of Mathematical Sciences). Проф. Журавчак Л. М. зробила понад десять доповідей на престижних міжнародних наукових конференціях.
У 2008 році нею була захищена докторська дисертація на тему "Математичне моделювання процесів поширення теплового та електромагнітного полів у неоднорідних середовищах методами приграничних елементів та скінченних різниць" (технічні науки, спеціальність 01.05.02 – математичне моделювання та обчислювальні методи). У 2014 році Любов Михайлівна нагороджена премією Львівської облдержадміністрації та Львівської обласної ради для відомих учених і знаних фахівців.
Під керівництвом проф. Журавчак Л. М. виконали кандидатські дисертації аспіранти Анна Струк, Юрій Федоришин, Олена Крук, зараз працює над дисертацією аспірант Едуард Рихтюк.
Нею одноосібно та в співавторстві публіковано понад 150 праць в українських і міжнародних фахових виданнях, в т. ч. видано одну монографію. Під керівництвом проф. Журавчак Л. М. побудовано нові математичні моделі стаціонарних, нестаціонарних і усталених процесів теплопровідності, геоелектромагнетизму та нелінійного деформування в середовищах складної форми, розроблено нові чисельно-аналітичні підходи та алгоритми, які ґрунтуються на поєднанні непрямих методів приграничних і граничних елементів і які реалізовано у вигляді програмних комплексів. Ці розробки використовують у виробництві, їх результати застосовують у наукових цілях, а також у навчальному процесі для підготовки бакалаврів і магістрів у ІТ-галузі.
Проф. Журавчак Л. М. є членом спеціалізованих вчених рад Д 35.195.01 в Інституті прикладних проблем механіки і математики ім. Я. С. Підстригача НАН України та Д 35.052.05 в Національному університеті "Львівська політехніка" (спеціальність 01.05.02 – математичне моделювання та обчислювальні методи), була офіційним опонентом 15 дисертацій на здобуття наукового ступеня кандидата та доктора технічних наук.
Математичне та програмне забезпечення процесу теплопровідності
для кусково-однорідних структур
Керівник наукового напряму – проф. В. І. Гавриш, д-р техн. наук. Належний рівень наукових досягнень підтверджено публікацією наукових статей в добре відомих наукових журналах України: Фізико-математичне моделювання та інформаційні технології; Фізико-хімічна механіка матеріалів; Электронное моделирование; Вісник Національного університету "Львівська політехніка", серія: Комп'ютерні науки та інформаційні технології; Radio Electronics, Computer Science, Control; Materials Science; Eastern European Journal of Enterprise Technologies. Зробив понад двадцять доповідей на престижних міжнародних наукових конференція.
Наукові інтереси проф. В. І. Гавриша зводяться до розроблення:
- математичних моделей та методів для визначення температурних полів і аналізу температурних режимів у термочутливих середовищах кусково-однорідної структури;
- методів розв'язування лінійних та нелінійних крайових задач теплообміну для неоднорідних середовищ;
- методів розв'язування крайових задач математичної фізики, рівняння яких містять стохастичні коефіцієнти.
Проф. В. І. Гавриш має понад 130 публікацій, серед яких два навчальні посібники, один із них з грифом МОН України, дві монографії та понад 20 статей у наукометричних базах даних Scopus та Web of Science.
Математичні моделі та методи прийняття оптимальних рішень в складних виробничих системах
Керівник наукового напряму – проф. Ю. І. Грицюк, д-р техн. наук. Належний рівень наукових досягнень підтверджено публікацією наукових статей в добре відомих наукових журналах України: Вісник Національного університету "Львівська політехніка", серія: Комп'ютерні науки та інформаційні технології; Вісник Національного технічного університету України "Київський політехнічний інститут", серія: Радіотехніка. Радіоапаратобудування; Системи обробки інформації; Захист інформації; Відбір і обробка інформації; Науковий вісник НЛТУ України; Наукові праці Лісівничої академії наук України. Зробив понад тридцять доповідей на престижних міжнародних наукових конференція.
Проф. Грицюк Ю. І. є членом редколегій таких наукових фахових видань України: Вісник Національного університету "Львівська політехніка", серія: Інформаційні системи та мережі; Український журнал інформаційних технологій; Наукові праці Лісівничої академії наук України. Заступник головного редактора збірника наукових праць "Науковий вісник НЛТУ України". Всі видання входять до наукометричної бази Index Copernicus.
Проф. Грицюк Ю. І. був членом спеціалізованих вчених рад: Д35.072.04 у НЛТУ України (2012-2014 рр.); Д35.052.14 у НУ "Львівська політехніка" (2013-2015 рр.), був офіційним опонентом двох докторських і 5 кандидатських дисертацій. Був керівником держбюджетних науково-дослідних робіт: "Розробка методів і моделей захисту інформаційно-комунікаційних систем і мереж у структурних підрозділах ДСНС України" (2013-2014 рр.); "Визначення мінімального складу оперативного розрахунку основної та спеціальної пожежної техніки для самостійного вирішення оперативних завдань" (2013-2014 рр.).
Проф. Грицюк Ю. І. керує підготовкою дисертаційних робіт з 2002 року. Під його керівництвом успішно захистили кандидатські дисертації Світлана Коширець (Яцишин) і Захар Сташевський, а над підготовкою дисертації працює аспірант Ігор Дивак. Є членом конкурсної комісії Всеукраїнського конкурсу студентських наукових робіт з напряму дослідження "Інженерія програмного забезпечення".
Проф. Ю. І. Грицюк, будучи завідувачем кафедри управління інформаційною безпекою, нагороджений Почесною грамотою: Міністерства надзвичайних ситуацій України за зразкове виконання службових обов'язків та високий професіоналізм (2012 р.); Державної служби України з надзвичайних ситуацій за сумлінне, високоефективне виконання службових обов'язків (2014 р.). Також нагороджений Грамотою Львівської обласної ради за вагомий особистий внесок у розвиток вітчизняної науки, плідну науково-педагогічну діяльність, упровадження сучасних методів навчання і виховання молоді та з нагоди Дня працівників освіти. 2020 р.
Наукові інтереси проф. Ю. І. Грицюка зводяться до:
- розроблення теоретико-методологічних засад для прийняття оптимальних рішень під час управління складними виробничими системами, їх розвитком і стійкістю;
- дослідження методологічних принципів функціонування складних виробничих систем на різних рівнях ієрархії управління ними;
- визначення моделей розвитку складних виробничих систем, розроблення програмних систем для управління ними у структурі економічної системи;
- розроблення моделей і методів визначення та прогнозування стійкості виробничих систем на підставі застосування теорії нечіткої логіки та методів комбінаторної оптимізації;
- розроблення програмних засобів для підтримки прийняття оптимальних рішень, які надають змогу будувати залежність стійкості інформаційних систем від постійних дій чинників впливу.
Проф. Ю. І. Грицюк має понад 300 наукових праць в галузі інформаційних технологій, серед них: 7 монографій: 17 навчальних посібників; 181 статей у наукових фахових виданнях України; 8 статей в міжнародних виданнях; 120 матеріалів і тез доповідей науково-практичних конференцій, з них 4 у наукометричній базі Scopus; авторське свідоцтво СРСР (1988 р.); свідоцтво про реєстрацію авторського права на твір (2021 р.).
Елементи оптоелектроніки на підставі рідкокристалічних матеріалів
Керівник наукового напряму – проф. А. В. Фечан, д-р техн. наук.
Дослідження рідкокристалічного стану речовини та застосування рідких кристалів у сенсорних пристроях, пристроях обробки та відображення оптичної інформації. Результатом наукової діяльності є понад 200 наукових та навчально-методичних праць, в числі яких дві монографії, понад 100 наукових статей у періодичних фахових виданнях (48 scopus), 23 патенти, матеріали різного рівня конференцій. Результати наукової діяльності напряму можуть бути використані при створенні пристроїв інтернету речей та систем перманентної діагностики параметрів. Проф. Фечан А. В. був виконавцем та відповідальним виконавцем одинадцяти держбюджетних НДР, отримувач індивідуального гранту INTAS.