Представление и визуализация результатов научных исследований

ПРЕДСТАВЛЕНИЕ 
И ВИЗУАЛИЗАЦИЯ

РЕЗУЛЬТАТОВ НАУЧНЫХ 

ИССЛЕДОВАНИЙ

О. С. ЛОГУНОВА
П. Ю. РОМАНОВ
Л. Г. ЕГОРОВА
Е. А. ИЛЬИНА

Москва

ИНФРА-М

202УЧЕБНИК

Под редакцией доктора технических наук, профессора 

О. С. Логуновой

ВЫСШЕЕ ОБРАЗОВАНИЕ – АСПИРАНТУРА

Рекомендовано Учебно-методическим советом ВО 

в качестве учебника для аспирантов, 

обучающихся в высших учебных заведениях

УДК [004.9+001.89](075.8)
ББК 32.81:72я73
 
Л69

Логунова О. С.

Представление и визуализация результатов научных исследований : 

учебник / О. С. Логунова, П. Ю. Романов, Л. Г. Егорова, Е. А. Ильина ; 
под ред. О.С. Логуновой. — Москва : ИНФРА-М, 2023. — 156 с. + Доп. 
материалы [Электронный ресурс]. — (Высшее образование: Аспирантура). — 
DOI 10.12737/textbook_5c178eb6cf1e63.57981471.

ISBN 978-5-16-014111-4 (print)
ISBN 978-5-16-106635-5 (online)
В учебнике рассмотрены основные технологии и средства представления 
и визуализации результатов научных исследований. Приведены 
результаты научных исследований, определены основные тенденции 
в представлении научного материала для современных журналов. Основное 
внимание уделено визуализации результатов с использованием методов 
обобщения и ее реализации средствами компьютерной техники. Для 
овладения практическими навыками предлагаются упражнения, задания 
для которых основаны на результатах научных исследований, выполненных 
и защищенных в рамках научных диссертаций под руководством авторов 
в 2013—2017 гг.

Соответствует требованиям Федеральных государственных образовательных 
стандартов высшего образования последнего поколения.

Предназначен аспирантам всех направлений при изучении дисциплин 

«Методология и информационные технологии в научных исследованиях», «
Представление результатов научных исследований» и др.

УДК [004.9+001.89](075.8)

ББК 32.81:72я73

Л69

А в т о р ы:
О.С. Логунова, доктор технических наук, профессор (гл. 1, 2);
П.Ю. Романов, доктор педагогических наук, профессор (гл. 1);
Л.Г. Егорова, кандидат технических наук, доцент (гл. 2);
Е.А. Ильина, кандидат педагогических наук, доцент (гл. 2)

Р е ц е н з е н т ы:

А. Н. Панов, кандидат технических наук, начальник отдела АСУП 

ЗАО «КонсОМ СКС» (г. Магнитогорск);

А. Ю. Воробьева, кандидат педагогических наук, заместитель директора 
филиала Московского психолого-социального университета 
(г. Магнитогорск)

ISBN 978-5-16-014111-4 (print)
ISBN 978-5-16-106635-5 (online)

© Логунова О. С., Романов П. Ю., 

Егорова Л. Г., Ильина Е. А., 
2019

Материалы, отмеченные знаком 
, доступны 

в электронно-библиотечной системе Znanium

Введение

Правительством Российской Федерации определена цель для 
развития науки и техники, чтобы к 2020 г. выйти на мировой уровень 
исследований и разработок по приоритетным направлениям. 
К передовым направлениям развития науки и техники относятся: 
безопасность и противодействие терроризму; науки о жизни; индустрия 
наносистем; информационно-телекоммуникационные системы; 
перспективные виды вооружения, военной и специальной 
техники; рациональное природопользование; транспортные и космические 
системы; энергоэффективность, энергосбережение, ядерная 
энергетика. Однако в настоящее время существуют факторы, 
препятствующие достижению этой цели:
1) низкая результативность межведомственной координации 
исследований и разработок;
2) отсутствие внутреннего спроса на результаты научной и научно-
технической деятельности;
3) отсутствие эффективных механизмов трансфера результатов 
оборонных и гражданских исследований и разработок;
4) правовое несовершенство форм и механизмов государственно-
частного партнерства в Российской Федерации;
5) низкие темпы подготовки отечественных кадров высшей квалификации;

6) проявления псевдо- и лженауки, наличие мало результативных 
и неконкурентоспособных научных коллективов;
7) низкий уровень публичности результатов научной, научно-
технической и инновационной деятельности;
8) невысокий социальный престиж научной и инженерной работы;

9) недостаток научно-технических и материальных ресурсов для 
поддержания изношенных объектов, созданных в индустриальную 
эпоху, в целях предотвращения аварий, катастроф и ликвидации 
их последствий.
Снижение влияния указанных факторов ведется при непосредственном 
государственном участии по 23 направлениям, среди которых: 
обеспечение полноты, оперативности и достоверности научно-
технической информации в научной, научно-образовательной 
и научно-производственной сферах, развитие унифицированной 
системы кодификации научных знаний и технологий с полным 
учетом и освещением информации о результатах исследований 

и разработок, полученных с использованием бюджетных средств, 
включая результаты диссертационных исследований, и др.
В этой связи возникает необходимость обратить внимание науч-
ных работников, аспирантов, магистрантов на способы представле-
ния результатов научных исследований и их визуализации.
Введение в действие образовательного стандарта высшего об-
разования 2015 г. потребовало внесения существенных изме-
нений в структуру подготовки кадров высшей квалификации. 
Федеральный государственный образовательный стандарт высшего 
образования представляет собой совокупность требований, обяза-
тельных при реализации основных профессиональных образова-
тельных программ высшего образования — программ подготовки 
научно-педагогических кадров в аспирантуре по направлению 
подготовки кадров высшей квалификации. Аспиранты получили 
возможность получать полноценное академическое образование, 
в состав которого включены лекционные курсы, направленные 
на формирование универсальных, общепрофессиональных и про-
фессиональных компетенций.
Анализ комплекса стандартов высшего образования по на-
правлениям подготовки кадров высшей квалификации в ФГБОУ 
ВО «Магнитогорский государственный технический универси-
тет им. Г. И. Носова» позволил ввести в учебные планы обучения 
аспирантов на первом курсе всех направлений дисциплину 
«Методология и информационные технологии научных исследо-
ваний».
Цель изучения дисциплины — формирование у выпускников 
аспирантуры комплекса компетенций, направленных на владе-
ние культурой научного исследования, в том числе с использо-
ванием современных информационно-коммуникационных тех-
нологий, методологией теоретических и экспериментальных ис-
следований в области профессиональной деятельности, а также 
способности к работе в российских и международных исследо-
вательских коллективах по решению научных и научно-образо-
вательных задач.
Для достижения цели в области использования современных 
информационно-коммуникационных технологий в профессио-
нальной деятельности при решении научных и научно-образова-
тельных задач авторами предложена реализация пяти основных 
тем, приведенных в таблице.
Три из пяти предложенных тем направлены на представление 
и визуализацию результатов научной деятельности, которые ис-
пользуются при подготовке следующих публикаций: научных ста-

тей и докладов, отчетов о научно-исследовательской работе, авто-
рефератов и диссертаций.
При подготовке учебника авторы опирались на современные 
нормативно-справочные документы: стандарты, регламентирую-
щие порядок подготовки авторефератов и диссертаций, разработку 
алгоритмов и блок-схем, а также на требования научных журналов, 
имеющих высокие импакт-факторы как в российских, так и в зару-
бежных наукометрических системах.
В качестве демонстрационного материала использованы гра-
фики, схемы, блок-схемы и диаграммы, которые получены в ре-
зультате представления и визуализации диссертационных исследо-
ваний молодыми учеными, защитившими диссертации на соиска-
ние ученой степени кандидата технических наук в 2013—2017 гг., 
и подготовлены с учетом современных требований к диссертаци-
онным работам.
Авторы исходили из того, что читатели имеют начальные навыки 
использования информационных технологий, полученные при об-
учении в бакалавриате, специалитете и магистратуре. Поэтому на-
чальные навыки в области применения информационных технологий 
в учебнике не излагаются.
Выбор программных средств для визуализации результатов научной 
деятельности основывался на комплексе лицензионных 

Перечень основных тем для освоения навыков по использованию 
современных информационно-коммуникационных 
технологий в области профессиональной деятельности 
при решении научных и научно-образовательных задач

№ 
п / п
Тема
Программное обеспечение

1
Наукометрические системы

Навигатор для использования ресурсов. 
Ресурс — www.elibrary.ru

2
Технологии визуализации 
количественных 
зависимостей

Электронные таблицы — MS Excel.
Универсальный статистический пакет — 
Statistica 6.0

3
Средства отображения 
схем и алгоритмов
Графический пакет — MS Visio, Power 
Point

4
Средства отображения 
результатов системного 
анализа

Программное обеспечение Case-технологии — 
ErWin, BpWin

5
Средства подготовки 
текстового документа
Редактор документов — MS Word.
Редактор математических текстов — TeX

программных продуктов, установленных в классах вычислительного 
центра ФГБОУ ВО «Магнитогорский государственный технический 
университет им. Г. И. Носова».
Авторы учебника надеются, что приведенные материалы ока-
жутся полезными не только для аспирантов и магистрантов, 
но и для ученых, которые систематически представляют результаты 
научных исследований в открытой печати.
Желаем успехов в научной деятельности!

Доктор технических наук О. С. Логунова

Глава 1
ПРЕДСТАВЛЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ НАУЧНЫХ 
ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1. НАУЧНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ И РЕЗУЛЬТАТЫ

Для описания способов представления результатов научных ис-
следований приведем основные понятия, которыми необходимо 
оперировать. Определение понятия «наука» можно найти во многих 
источниках, но все они несут общий смысл. Приведем наиболее из-
вестное из этих определений, сформулированное Ф. И. Голдбергом 
и А. В. Симоновым.

Определение 1.1. Наука — важнейшая часть общества, сфера 
человеческой деятельности, функцией которой является вы-
работка и теоретическая систематизация объективных данных 
о действительности [1].

Основу научной деятельности составляют сбор фактов об объ-
екте, процессах и явлениях, их постоянное обновление, систе-
матизация, критический анализ и синтез новых знаний, которые 
не только описывают наблюдаемые объекты, процессы и явления, 
но и позволяют выявить взаимосвязи между ними и выполнять 
прогностическое моделирование.
Любая научная деятельность осуществляется в рамках научной 
специальности.

Определение 1.2. Научная специальность — область теоретиче-
ского или прикладного исследования, направленная на полу-
чение новых знаний об объектах, процессах или явлениях.

Основным регламентирующим документом для научной дея-
тельности в рамках научной специальности является паспорт.

Определение 1.3. Паспорт научной специальности — документ, 
закрепляющий область исследований, за которые может быть 
присуждена ученая степень кандидата или доктора наук по со-
ответствующей специальности.

Научные специальности и их паспорта определены номенкла-
турой, утвержденной приказом Минобрнауки РФ от 25.02.2009 
№ 59 «Об утверждении номенклатуры специальностей научных 
работников» Высшей аттестационной комиссией Министерства 

образования и науки Российской Федерации. Одно из последних 
изменений номенклатуры — «Об утверждении номенклатуры на-
учных специальностей, по которым присуждаются ученые степени» 
в ред. от 08.06.2017.
Для нумерации научных специальностей введен комбиниро-
ванный группой код. Первая группа кода определяет отрасль наук, 
вторая — группу научных специальностей внутри отрасли, третья — 
номер научной специальности в группе. На рис. 1.1 приведены 
основные отрасли и группы научных специальностей. Некоторые 
из отраслей не имеют деления на группы и поэтому вторая группа 
в коде классификации обнуляется (см. рис. 1.1). Примером такого 
кодирования может служить отрасль 13 — Педагогические науки. 
Нумерация специальностей внутри группы научной специаль-
ности претерпевает динамические изменения, поэтому нарушается 
непрерывность в нумерации специальностей. На рис. 1.2 пока-
зан перечень научных специальностей группы 05.13.00, в которой 
из 20 позиций представлено только 11.
Паспорта научных специальностей содержат следующие разделы:
 
• шифр специальности, который включает код и полное название 
научной специальности по номенклатуре;

Рис. 1.1. Представление классификаторов для 
кодирования номеров научных специальностей

• формула специальности, которая определяет объект, предмет, 
назначение и актуальность тематик, включенных в научную спе-
циальность;
 
• области исследований, включающие перечень основных 
проблем, которые рассматриваются данной специальностью;
 
• список наук, по которым может быть присвоена научная сте-
пень по научной специальности (биологические, исторические, 
педагогические и т.д.);
 
• перечень специальностей, смежных или сопутствующих данной.
Рассмотрим на примере одной из научных специальностей 
структуру информации в паспорте.

Задача 1.1. Рассмотрите паспорт специальности 05.13.06 и вы-
делите его основные элементы для использования при под-
готовке выпускной квалификационной работы магистра или 
диссертации на соискание ученой степени.

1. Шифр специальности: 05.13.06 Автоматизация и управление техно-
логическими процессами и производствами (по отраслям).
2. Формула специальности.
Объект и предмет. Автоматизация и управление технологическими 
процессами и производствами (по отраслям) — специальность, занима-
ющаяся математическим, информационным, алгоритмическим и ма-
шинным обеспечением создания автоматизированных технологических 
процессов и производств, а также систем управления ими, включающая 
методологию исследования и проектирования, формализованное описа-
ние и алгоритмизацию, оптимизацию и имитационное моделирование 

Рис. 1.2. Перечень научных специальностей в группе 05.13.00

функционирования систем, внедрение, сопровождение и эксплуатацию 
человеко-машинных систем.
Назначение. Специальность включает научные и технические исследо-
вания и разработки, модели и структурные решения человеко-машинных 
систем, предназначенных для автоматизации производства и интеллек-
туальной поддержки процессов управления и необходимой для этого 
обработки данных в организационно-технологических и распределенных 
системах управления в различных сферах технологического производства 
и других областях человеческой деятельности.
Актуальность развития проблемной области данной специальности 
и ее народно-хозяйственное значение обусловлены ростом масштабов 
работ по интенсификации и компьютеризации технологического произ-
водства и комплексной автоматизации производства и интегрированного 
управления функционированием как сетью технологических процессов, 
так и отдельным предприятием и целой отраслью народного хозяйства.
Цель. Создание на научной основе автоматизированных производств 
и систем управления технологическими процессами, их последова-
тельная увязка по иерархическим уровням и интеграция в единую сис-
тему сбора и обработки данных и оперативного управления повышает 
качество и эффективность всех звеньев производства в народном хо-
зяйстве.
3. Области исследования:
1. Автоматизация производства заготовок, изготовления деталей 
и сборки.
2. Автоматизация контроля и испытаний.
3. Методология, научные основы и формализованные методы по-
строения автоматизированных систем управления технологическими 
процессами (АСУТП) и производствами (АСУП), а также технической 
подготовкой производства (АСТПП) и т.д.
4. Теоретические основы и методы математического моделирования 
организационно-технологических систем и комплексов, функцио-
нальных задач и объектов управления, а также их алгоритмизация.
5. Теоретические основы, средства и методы промышленной техноло-
гии создания АСУТП, АСУП, АСТПП и др.
6. Научные основы, модели и методы идентификации производ-
ственных процессов, комплексов и интегрированных систем управления.
7. Методы совместного проектирования организационно-технологических 
распределенных комплексов и систем управления ими.
8. Формализованные методы анализа, синтеза, исследования и оптимизация 
модульных структур систем сбора и обработки данных 
в АСУТП, АСУП, АСТПП и др.
9. Методы эффективной организации и ведения специализированного 
информационного и программного обеспечения АСУТП, АСУП, 
АСТПП и др., включая базы, банки данных и методы их оптимизации.
10. Методы синтеза специального математического обеспечения, 
пакетов прикладных программ и типовых модулей функциональных 
и обеспечивающих подсистему АСУТП, АСУП, АСТПП и др.
11. Методы планирования и оптимизации отладки, сопровождения, 
модификации и эксплуатации задач функциональных и обеспечивающих