77363

ПОИСК НОВЫХ ПОДХОДОВ К ВИЗУАЛИЗАЦИИ ПРОЦЕССОВ

Научная статья

Информатика, кибернетика и программирование

Важная проблема разработки систем компьютерной визуализации связана с выбором методов представления данных возникающих в связи с описанием сложных процессов. Такие подходы появляются в различных областях компьютерной визуализации см. Нужен дополнительный поиск более простых метафор визуализации позволяющих более эффективно анализировать абстрактные данные.

Русский

2015-02-02

33 KB

1 чел.

ПОИСК НОВЫХ ПОДХОДОВ К ВИЗУАЛИЗАЦИИ ПРОЦЕССОВ

В.Л. Авербух, И.О. Михайлов, П.В. Небогатикова

ИММ УрО РАН, УрФУ

Екатеринбург

Важная проблема разработки систем компьютерной визуализации связана с выбором методов представления данных, возникающих в связи с описанием сложных процессов. Традиционные методы не всегда удовлетворяют новым задачам. В последнее время появился целый ряд работ с использованием для этих целей новых подходов, основанных зачастую на весьма нетривиальной математике. Такие подходы появляются в различных областях компьютерной визуализации (см., например, [1,2]). Отметим, однако, что интерпретация графических выводов в этих случаях также нетривиальна и требует не многим меньших усилий, чем разработка соответствующих видов отображения. Нужен дополнительный поиск более простых метафор визуализации, позволяющих более эффективно анализировать абстрактные данные.

В этой работе мы предлагаем свои решения по визуализации для некоторых задач представления процессов.

Анализ параллельных программ на базе парадигмы передачи сообщений требует рассмотрения большого числа параллельно исполняемых процессов, работа которых может зависеть от событий, происходящих в том или ином процессе.

Предполагается представление о времени, как об оси координат, подобной привычным трём пространственным. Время понимается как поток событий, любое изменение которого нарушает всю цепочку причинно-следственных связей. При таком подходе естественной кажется идея о возможности перемещения по времени в оба направления. Можно рассмотреть набор параллельных процессов с последовательно текущими (и изменяемыми) потоками событий. Причём события-воздействия в том или ином процессе влекут реакцию, затрагивающее как процесс, в котором оно произошло, так и другие процессы. Возможно исправление ошибок за счет возвращения назад по оси времени и вмешательства в ход событий.

Такой подход можно описать метафорой «машина времени». Отметим, что использование метафоры «машины времени» не требует знаний источника (научно-фантастических романов).

Нами разработан прототип визуализационной составляющей системы представления параллельных процессов, которую можно будет использовать в отладочных целях. Образность при визуализации процессов – трехмерная. Процессы представляются в виде цветных цилиндров, связанных между собой тонкими «нитями». (Аналогично визуальному представлению в системе VisuaLinda [3].) По нитям движутся шары, представляющие данные. С помощью цветов описывается состояние процесса. Пользователь может перемещаться по оси времени и менять состояние процессов.

Метафора «машины времени» может использоваться также при разработке систем научной визуализации, при представлении сложных физических (химических, биологических и пр.) процессов. От стандартной метафоры проигрывателя такие реализации отличаются возможностью задания событий-изменений, которые описываются “эффектом бабочки”. Этот эффект заключается в том, что казалось бы маловажное событие приводит к изменению хода процесса. Данная научная метафора используется, например, в работах, посвященных хаотическим [некорректным] системам, где малое изменение начальных условий влечёт большой и часто непредсказуемый эффект. При реализации прототипа системы научной визуализации на базе метафоры «машины времени» используются естественные типы образности.

В системах визуализации программного обеспечения параллельных вычислений внутренние структуры единичного процесса отображается, как правило, в текстовом виде. Традиционно под визуализацией понимаются исключительно графические методики. Но это не так. Визуализация связана с любым зримым представлением данных. Возможно получение дополнительных эффектов означивания при использовании различных способов вывода текста [4]. При представлении программ кроме смысла самого текста, появляется дополнительная возможность выделения программных объектов. Анимация текста – мощный инструмент привлечения внимания к тем или иным программным объектам. Возможно, что таким образом удастся разрешить давнюю проблему – как статичный в принципе текст может передать динамику программы.

Реализован прототип литерной визуализации текста программ на базе их интерпретации. Используются эффекты дополнительного означивания за счет изменения размера и начертания текста программы, изменения цвета, а также непосредственного движения текста и отдельных литер, подобно тому, как движутся буквы в титрах кинофильмов, анимации и рекламы. При работе программы происходит подстановка значений переменных и анимация вычислений. Графические представления применяются при описании циклов, логических выражений и функций, а также структур данных.

Возможно использование литерной визуализации в рамках визуального отладчика параллельных программ, разрабатываемом на базе метафоры «машины времени».

Литература

1. Hlawatsch M., Leube Ph., Nowak W., Weiskopf D. Flow Radar Glyphs—Static Visualization of Unsteady Flow with Uncertainty // IEEE Transactions on Visualization and Computer Graphics, Vol. 17, No. 12, December 2011, pp. 1949-1958.

2. A. N. M. Imroz Choudhury, Bei Wang, Rosen P., Pascucci V. Topological analysis and visualization of cyclical behavior in memory reference traces // IEEE Pacific Visualization Symposium, PacificVis 2012, Korea, February 28 - March 2, 2012. IEEE 2012, pp. 9-16.

3. Koike H., Takada T., Masui T. VisuaLinda: A Framework for Visualizing Parallel Linda Programs // Proceeding 1997 IEEE Symposium on Visual Languages. IEEE. 1997. pp. 174-178.

4. van Leeuwen Th. Towards a semiotics of typography // Information Design Journal + Document Design. 2006. 14(2), pp. 139-155.

Работа выполнена при поддержке программы Президиума РАН № 18 "Алгоритмы и математическое обеспечение для вычислительных систем  сверхвысокой производительности", а также проекта 12-П-1-1034 УрО РАН.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

8012. Зміст освіти зарубіжної школи 15.94 KB
  Зміст освіти зарубіжної школи Проблема змісту навчання є однією зі стрижневих у теорії та практиці навчання в зарубіжній педагогіці. Уявлення про зміст освіти в зарубіжних школах дає середньостатистичне співвідношення предметів у навчальному плані. ...
8013. Педагогический коллектив в школе. Аттестация педагогических кадров 31 KB
  Педагогический коллектив в школе. Аттестация педагогических кадров. Цель аттестации - создание эффективной системы дифференцированной оценки и оплаты труда работников образования, стимулирование их профессионального роста, непрерывн...
8014. Аттестация педагогических кадров 45.5 KB
  Аттестация педагогических кадров Профессионализм педагога - решающий фактор обеспечения качества образования. АПК стимулирует рост педагога как профессионала, повышает продуктивность педагогического труда. Готов ли сегодняшний учитель раб...
8015. Управление современной школой 37.5 KB
  Управление современной школой Управление школой - научно обоснованные действия администрации и педагогов, направленные на рациональное использование времени и сил преподавателей и учащихся в учебно-воспитательном процессе с целью углубленного и...
8016. Психология компьютерных игр 16.94 KB
  Психология компьютерных игр. Понятие игры в современной психологии. Классификация компьютерных игр. Психологические особенности компьютерных игр. Психологические последствия игровой компьютерной деятельности. Шиллер. Игра связана с духовной сущность...
8017. Завантаження операційної системи (ОС) 1.58 MB
  Тема роботи: Завантаження операційної системи (ОС) Мета роботи: Вивчити механізм завантаження операційної системи Windows, можливі варіанти завантаження ОС. Тип комп’ютера Настільній ПК Ім’я комп’ютера 51f1ddfeb154437. Ім’я робоч...
8018. Файл boot.ini. Системне програмування 828 KB
  Тема роботи: Файл boot.ini Мета роботи: Вивчити структуру файлу boot.ini, призначення його параметрів, навчитись редагувати даний файл Характеристика робочого місця (заповнюється обовязково): Тип компютера Настільній ПК Ім’я комп
8019. Вибір типу СРС для перевезення насипних вантажів 44.5 KB
  Вибір типу СРС для перевезення насипних вантажів Мета роботи: Розрахувати, який об’єм вантажу (згідно таблиці 1) може бути перевезено у автомобілі-самоскиді (згідно таблиці 2) Вхідні данні: Характеристики основних насипних вантажів...
8020. Дослідження конструкцій оптичних кабелів і волокон 695.5 KB
  Дослідження конструкцій оптичних кабелів і волокон. Мета роботи Вивчення конструкцій оптичних кабелів зв`язку і оптичних волокон, ознайомлення з властивостями кабельних матеріаліів. Конструкції і принципи роботи оптичних волокон..