Jubileusz Instytutu Matematyki i Kryptologii Wydziału Cybernetyki WAT
Instytut Matematyki i Kryptologii Wydziału Cybernetyki Wojskowej Akademii Technicznej obchodzi swoje 30-lecie. Przez trzy dekady Instytut nie tylko kształcił pokolenia studentów, ale także wniósł istotny wkład w rozwój naukowy i techniczny, umacniając swoją pozycję jako jednostka akademicka i badawcza. Jednostka kontynuuje działalność Katedry Matematyki (1951–1994) oraz Instytutu Matematyki i Badań Operacyjnych (1994–2003), które zajmowały się nauczaniem matematyki wszystkich studentów Wojskowej Akademii Technicznej i badaniami w tej dziedzinie i jej zastosowaniami w fizyce i technice.
Korzenie i rozwój
W 1994 roku, w związku z reorganizacją Wojskowej Akademii Technicznej i zastąpieniem w jej strukturze katedr instytutami, utworzono Instytut Matematyki i Badań Operacyjnych jako jedną z części składowych Wydziału Cybernetyki. Jednostka powstała z połączenia Katedry Matematyki z częścią Katedry Badań Operacyjnych. Instytut podzielony został na pięć zakładów: Kryptologii, Analizy Matematycznej, Probabilistyki, Matematyki Stosowanej oraz Badań Operacyjnych. W 2003 roku ten ostatni został przeniesiony do Instytutu Systemów Informatycznych, a jednostka otrzymała nazwę Instytutu Matematyki i Kryptologii. Obecnie pracują w niej 73 osoby, a w skład instytutu wchodzą Zakłady: Analizy Matematycznej i Matematyki Stosowanej, Probabilistyki, Algebry i Teorii Liczb, Kryptologii oraz Laboratorium Badawcze Kryptologii i Pracownia Matematyki Stosowanej.
Edukacja na najwyższym poziomie
Głównym zadaniem dydaktycznym Instytutu, tak jak wcześniej Katedry Matematyki, jest nauczanie matematyki studentów wszystkich kierunków i form studiów w Wojskowej Akademii Technicznej. Pracownicy jednostki układają programy matematycznych przedmiotów i konsultują programy studiów. Co ważne, siedem lat temu to w WAT uzgodniono wspólny dla wszystkich technicznych kierunków studiów program pierwszego semestru oraz obowiązkowych podstawowych programów z matematyki i fizyki. Po modyfikacji w 2021 roku na ten wspólny program składają się: matematyka 1 i matematyka 2 w pierwszym semestrze a w drugim – matematyka 3. Na niektórych kierunkach studiów ten podstawowy kurs, dający studentom elementarną wiedzę i podstawowe rachunkowe umiejętności z matematyki wyższej, niezbędne do studiowania różnych działów techniki, uzupełniany i rozszerzany jest dodatkowymi przedmiotami z różnych działów matematyki, takimi jak: analiza zespolona, analiza wektorowa, geometria różniczkowa, rachunek wariacyjny, analiza numeryczna, rachunek prawdopodobieństwa, statystyka matematyczna, procesy stochastyczne, optymalizacja, równania różniczkowe cząstkowe, analiza funkcjonalna, struktury algebraiczne, teoria grup, teoria ciał, teoria liczb. Choć taki podstawowy kurs matematyki jest od wielu lat podobny w politechnikach na całym świecie, to zmieniają się sposoby nauczania i komunikacji ze studentami. Współcześnie wykorzystuje się w nauczaniu matematyki także informatyczne narzędzia – komputerowe rzutniki, symulacje, programy do zdalnego nauczania, programy uczące, interaktywne skrypty, programy narzędziowe i materiały w elektronicznej postaci. Drugim równie ważnym dydaktycznym zadaniem Instytutu jest profilowanie specjalności systemy kryptograficzne w ramach kierunku studiów kryptologia i cyberbezpieczeństwo oraz prowadzenie zajęć z kryptologii w ramach kierunków informatyka oraz kryptologia i cyberbezpieczeństwo. Na zajęciach przekazywane są wiadomości dotyczące m.in.: podstaw kryptologii, systemów klucza publicznego, szyfrów blokowych, szyfrów strumieniowych, zastosowania krat, zastosowania krzywych eliptycznych czy protokołów kryptograficznych.
Osiągnięcia naukowe
Ważną częścią pracy Instytutu są naukowe badania w obszarach matematyki i jej zastosowań w fizyce i technice oraz kryptologii, także we współpracy z partnerami z innych wydziałów w WAT oraz innych uczelni w Polsce i za granicą. Przedmiotami badań są w szczególności: równania różniczkowe cząstkowe, równania całkowe, przestrzenie funkcyjne, matematyczne modelowanie materiałów – szczególnie polikryształów, ciekłych kryształów i półprzewodników, modelowanie konstrukcji inżynierskich, modelowanie propagacji fal mechanicznych, elektromagnetycznych i cieplnych w ośrodkach ciągłych, metody obliczeń naukowych, szyfry blokowe i strumieniowe oraz ich implementacje programowe i sprzętowe. Pracownicy Instytutu, a wcześniej Katedry Matematyki, napisali kilkadziesiąt monografii, podręczników i skryptów do matematyki wykorzystywanych przez studentów WAT i innych uczelni. W zeszłym roku udostępnili w Internecie wszystkim zainteresowanym komplet filmów z wykładami pełnego kursu matematyki 1 i kilkoma wykładami kursu matematyki 2. Stałą częścią pracy Instytutu są hospitacje zajęć, dyskusje i narady o tym, jak skutecznie uczyć matematyki, wymieniając się dobrymi doświadczeniami.
Baza naukowa i projekty na rzecz innowacji
Prace z dziedziny kryptologii prowadzone są przede wszystkim w Laboratorium Badawczym Kryptologii, które jest wyposażone w unikatową aparaturę do sprzętowych i programowych badań urządzeń oraz algorytmów kryptograficznych, a także umożliwia implementację i testowanie algorytmów kryptograficznych oraz kryptoanalitycznych. Baza naukowa posiada wszystkie certyfikaty bezpieczeństwa niezbędne do prowadzenia prac i badań kryptologicznych z zachowaniem poufności informacji, a także akredytowane procedury badawcze. Istotną częścią naukowej działalności zespołu kryptologów jest realizacja projektów o charakterze badawczo--rozwojowym i rozwojowym, realizowanym przez konsorcja z udziałem Instytutu jako uczestnika z WAT na podstawie umów z Narodowym Centrum Badań i Rozwoju. Przykładami takich projektów są: Uniwersalny system wczesnej detekcji i unieszkodliwiania złośliwego oprogramowania do wymuszania okupu, Budowa kompetencji państwa w kryptologii i cyberbezpieczeństwie, Implementacja kryptografii postkwantowej do wojskowego systemu łączności, Mobilne urządzenie do ochrony informacji niejawnej, Demonstrator technologii systemu monitorowania lotnisk czy System ochrony kryptograficznej łączności radiowej związku taktycznego. Niektóre urządzenia i rozwiązania techniczne wytworzone w pracach rozwojowych zostały nagrodzone licznymi medalami na polskich i międzynarodowych wystawach wynalazków oraz dyplomami Ministra Nauki i Szkolnictwa Wyższego. Wyniki badań są regularnie publikowane w czasopismach naukowych o zasięgu międzynarodowym i krajowym, a także prezentowane na międzynarodowych i krajowych konferencjach naukowych. Pracownicy Instytutu uczestniczyli jako współorganizatorzy w pracach komitetów programowych lub organizacyjnych kilku konferencji naukowych. W całym okresie działalności Instytutu opublikowali jako autorzy lub współautorzy około pięciuset artykułów w czasopismach naukowych, głównie międzynarodowych, przedstawili podobną liczbę referatów na międzynarodowych i krajowych konferencjach naukowych. Nauczyciele Instytutu popularyzują matematykę poprzez wykłady dla uczniów szkół średnich. Od 2009 roku Instytut organizuje Ogólnopolski Konkurs Matematyczny im. gen. Sylwestra Kaliskiego dla uczniów szkół średnich, który dobrze służy popularyzacji matematyki i rozpowszechnianiu wiedzy o WAT.
***
Od trzydziestu lat Instytut Matematyki i Kryptologii jest jedną z trzech głównych jednostek organizacyjnych Wydziału Cybernetyki WAT. W swojej działalności naukowej i dydaktycznej uczestniczy zarówno w działaniach Wydziału Cybernetyki, współtworząc jeden z dwóch głównych kierunków studiów, i profilując jedną ze specjalności oraz prowadząc badania w obszarze kryptologii jako części informatyki technicznej i telekomunikacji. Odpowiada również za kształt programów i nauczanie matematyki wszystkich studentów WAT od studiów pierwszego stopnia po doktorantów. Prowadzi również badania w obszarze matematyki i jej zastosowań, często także we współpracy z partnerami z innych wydziałów.
Tekst: Marek Kojdecki, Głos Akademicki 2 (345) luty 2025
fot. Katarzyna Puciłowska, Alicja Szulc