Университет Иннополис продолжает серию историй о талантливых обучающихся. Аспирантка Замира Холматова совмещает работу в Передовой инженерной школе с написанием кандидатской диссертации и исследованиями в области программной инженерии. Она рассказала, почему решила заниматься наукой и чем игра на фортепиано, спорт и рисование полезны для исследователя.

Стопроцентный грант на обучение в магистратуре 

В 2015 году я переехала из Узбекистана в Казань, чтобы продолжить обучение в институте математики и механики Казанского федерального университета. Мне нравилось проводить научные исследования и заниматься математикой во всех её проявлениях. На четвёртом курсе я поняла, что хочу применять полученные фундаментальные знания для решения реальных задач. Тогда я услышала об Университете Иннополис как об ИТ-вузе, который доверял студентам работать над проектами заказчиков и публикациями на международных конференциях. Ещё меня привлекла перспектива погрузиться в мультиязычную и мультикультурную среду. 

За два месяца до собеседования интенсивно готовилась: решала алгоритмические задачи по программированию, повторяла математическую статистику, теорию вероятностей и вспоминала английский язык. Приехав на собеседование, влюбилась в университет и город и поняла, что хочу здесь учиться и жить. Желаемое сбылось: я получила письмо с предложением 100% грантовой поддержки на магистерскую программу «Управление большими данными».

Обучение на практике, англоязычная среда и зоны для учёбы 

Нравится, что Университет Иннополис обучает студентов на практике. Мы с одногруппниками воспроизводили экспериментальные методы, описанные в научных статьях, создавали поисковую систему, применяющую искусственный интеллект, анализировали стратегию управления командами в ИТ-компании и разрабатывали рекомендации для оптимизации менеджмента. 

Обучение на английском языке — это настоящий вызов. Иногда объяснять информацию сложно даже на русском языке, а сделать это нужно ещё и на английском. И это плюс: коммуникативные навыки улучшаются, ведь ты начинаешь чётко формулировать и излагать идеи. 

Здесь студенты не ищут свободную комнату, чтобы обсудить проект: аудитории, переговорки и читальные залы — в свободном доступе, а университет открыт круглосуточно. Однажды мы готовились к экзамену до полуночи и ушли отдохнуть, оставив личные вещи в читальном зале. В 6 утра вернулись на то же место и продолжили подготовку.

Первая конференция показала уровень научных исследований в мире

Первая значимая для меня научная конференция прошла в 2020 году, когда я училась на 2 курсе магистратуры. Я подала статью «Влияние языков программирования на энергопотребление мобильных устройств» на Объединённую европейскую конференцию ACM по программной инженерии и симпозиум по основам программной инженерии ESEC / FSE. Её ранг — A*, таких всего 7% в рейтинге международных конференций CORE. Я не возлагала больших надежд: надеялась получить от программного комитета рекомендации по улучшению текста и подготовке к будущим конференциям. А работа прошла отбор, была опубликована в сборнике конференции, ещё и победила в конкурсе студенческих исследований. Из-за пандемии конференция прошла онлайн. В виртуальных комнатах к нам подключались учёные научно-исследовательских групп компаний со всего мира, включая Microsoft. Неожиданно и приятно было спустя год получить по почте медаль, о которой уже почти забыла.

Конференция показала мне уровень научных исследований в мире и как их правильно презентовать. Главное, что я поняла: информация в работе должна быть структурированной, чтобы другие могли понять и оценить её. Этот метод применяю теперь не только в исследованиях, но и в повседневной жизни. 

В 2021 году я окончила магистратуру с красным дипломом и поступила в аспирантуру, чтобы продолжить заниматься наукой — для меня — это стремление удовлетворить своё любопытство и научиться находить интересные решения в сложных ситуациях.

Серьёзное погружение в науку  

Мне всегда нравились исследования. Особенно вдохновляла и продолжает вдохновлять возможность сотрудничества с представителями индустрии и ведущими мировыми и российскими учёными. 

Серьёзное погружение в науку и исследовательскую деятельность началось в 2021 году, когда я с командой приступила к проекту с программистом, инвестором и филантропом Егором Бугаенко. Проект был посвящён выбору оптимального набора метрик, которые оценивают качество и характеристики программного обеспечения для управления программными проектами и продуктами. За последние 30 лет количество таких метрик выросло, что привело к коллинеарности, переобучению моделей искусственного интеллекта и избыточному объёму информации для руководителей проектов. Поэтому выбор компактного и репрезентативного набора метрик — важный практический вопрос.

Исследование сосредоточилось на программном коде на Java. Были проанализированы классы и методы, подсчитаны метрики. Мы математически определили подмножество метрик для обеспечения того же информативного представления как и в полном наборе исходных метрик. В результате команда представила адаптированный метод для решения этой задачи. В ноябре 2024 года мы опубликовали в журнале PLOS One статью «Выбор оптимальных дескрипторов программного кода на примере Java». В дальнейшем эта работа станет основой моей кандидатской диссертации.

Исследования в области разработки ПО

Исследования нашей научной университетской команды касались агрегации знаний в области разработки ПО. Представьте, что в мире ИТ есть два метода: метод А и метод Б. И нам нужно выяснить, какой метод лучше. Из-за того, что разные группы исследователей дают нам разный ответ на этот вопрос, то мы не можем сразу выявить лучший метод.

В 2021 году на конференции European Symposium on Software Engineering мы представили статью «Систематизация метааналитического процесса в разработке программного обеспечения», в которой предложили использовать популярный в медицине мета-анализ для получения ответов на такие неоднозначные вопросы. Этот подход позволяет собрать результаты различных исследований, сравнить их между собой и сделать общий вывод.

Сейчас мы с командой исследуем методику выбора оптимального набора метрик для описания программного обеспечения. Изучаем, какие математические методы оптимизации и функции можно использовать для наилучшей сохранности информации в подмножествах. Смотрим, как уменьшенный набор метрик отражает информацию исходного полного набора. Это важно, как минимум, для упрощения анализа, так как в большом наборе данных может прятаться дублирующаяся информация, а уменьшенный набор позволит сосредоточиться на главном. Также это поможет в экономии вычислительных ресурсов за счёт сбора, хранения и обработки уже не таких больших объёмов данных и в улучшении качества моделей машинного обучения: если мы используем большие объёмы данных, то чаще всего в них содержится дублирующаяся информация, которая может приводить к ложным результатам работы моделей.

За свою научно-исследовательскую работу я стала автором и соавтором 16 научных работ, среди которых 4 — входят в журналы квартиля Q1, где находятся самые престижные международные научные журналы с наибольшим количеством цитирований. 

С утра — роспись с женихом, после обеда — собеседование в ПИШ 

В 2022 году я закончила исследовательский проект, связанный с цифровым образованием для школьников, и была в поиске интересных возможностей. Тогда поступило предложение о работе программистом-математиком в Передовой инженерной школе Университета Иннополис. Причём с утра у меня была назначена роспись с женихом, после обеда — пришла на собеседование в университет. 

Предстоящие задачи в ПИШ были связаны с использованием искусственного интеллекта для разработки продуктов для повышения эффективности команд разработчиков. Это было новое направление для меня. Любопытство взяло верх, я захотела попробовать свои силы в этой области.

Совмещать работу и учёбу в аспирантуре оказалось не так легко. Я преподавала две практические пары в неделю: по углубленной статистике для магистров и по статистическим методам для анализа данных и робототехники для бакалавров. К проведению занятий требовалась подготовка. Хорошо, что я начала работу над научными статьями и исследовательской частью кандидатской диссертации ещё на первых курсах магистратуры, это облегчило нагрузку.

Научное наставничество и преподавание

В сотрудничестве со студентами Университета Иннополис я занимаюсь научными исследованиями. В этом году представили соавторскую статью «Метаанализ корреляций между метриками программного обеспечения на примере Java» на международной конференции по интеллектуальному анализу данных и большим массивам данных DMBD' 2024 — она стала первым опытом публикации для студентки третьего курса бакалавриата Софьи Ткаченко. К исследованию присоединился студент второго курса магистратуры Михаил Рудаков. В этой работе представлен метааналитический подход к выявлению сильно коррелированных пар метрик программного обеспечения на примере проектов на языке Java.

Я начала преподавать ещё в магистратуре. Со студентами у нас была небольшая разница в возрасте. Это огромный плюс: я понимала их и трудности, возникающие во время занятий, так как сама была ещё студенткой. Во время своих занятий всегда старалась напомнить студентам теоретический материал, с которым была связана наша тема, а потом объясняла, как эта теория может быть применена на практике. Если вела предмет не первый раз, то пересматривала и обновляла материалы. Мне нравились все предметы, которые я преподавала. Студенты заражались моим энтузиазмом, нередко говорили, что казавшиеся для них такими сложными и далёкими предметы становились понятными и увлекательными.

Стать авторитетным преподавателем для студентов Университета Иннополис — это челлендж. Важно не только глубоко знать преподаваемый предмет, но и владеть английским на высоком уровне. Поверх этого добавляется мультикультурная среда, которую обязательно надо учитывать, чтобы быть внимательной ко всем и подбирать подходящие для всех примеры объяснений. 

Считаю, мне удалось наладить хороший контакт со студентами: в 2021 году я удостоилась звания лучшего преподавателя практики по мнению первокурсников, они регулярно приглашают меня на мероприятия в качестве зрителя или участника. Например, недавно с ребятами в команде играли на квизе в честь двенадцатилетия Университета Иннополис.

Приоритеты, работа и размышления о будущем 

Прошлой осенью я приостановила преподавание. Сейчас в приоритете —- получить степень в аспирантуре. В рамках работы над диссертацией занимаюсь исследованиями в области поиска оптимального набора метрик и агрегации результатов экспериментов программной инженерии. После этого хочу вернуться к преподаванию практических и лекционных занятий.

В настоящий момент я работаю в Передовой инженерной школе, где мои обязанности больше сосредоточены на управленческих задачах. С коллегами ПИШ участвовали в организации двух хакатонов, один из которых был всероссийским. На форуме Digital Innopolis Days x AI IN 2024 открыли новую цифровую лабораторию InnoDataHub. В её инструментарий взяли наработки студентов, которых мы менторили во время летних программ. 

Я стремлюсь к дальнейшему развитию в этой области, не оставляя технических навыков. При этом я хотела бы продолжать заниматься и практической деятельностью: писать код и реализовывать новые проекты вместе с командой. 

Как хобби дополняют научные исследования

За пределами исследований увлекаюсь игрой на фортепиано. Подбор аккомпанемента к музыкальным произведениям аналогичен научной работе: и то, и другое подчиняется определённым паттернам и требует структурирования информации. Также занимаюсь скетчингом спиртовыми маркерами: начинаю с набросков, постепенно перехожу к полноценным рисункам. Этот процесс развивает терпимость к несовершенству и внимание к деталям. Эти качества, мне кажется, незаменимы для исследователя. Чтобы восстановиться и снять стресс после напряжённых академических занятий, тренируюсь в зале, параллельно слушая подкасты и лекции о выстраивании карьеры и самореализации, новых технологиях в ИТ, а также фикшн- и нон-фикшн-книгах. Всем этим можно заниматься, не покидая Иннополис: в городе находится спортивный комплекс и живут преподаватели по фортепиано и рисованию.