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

10615. Комбинационное и последовательностное управление. Управление на основе переключательных схем 73.32 KB
  Комбинационное и последовательностное управление. Управление на основе переключательных схем. Аппаратные и программные средства. Программируемые логические контроллеры. Эта глава посвящена бинарному комбинационному и последовательностному т. е. управление порядк...
10616. Шина VMEbus. Другие стандарты шин 61.46 KB
  Шина VMEbus. Другие стандарты шин Аббревиатура VME означает VERSA Module Eurocard. Соответственно VERSA это название более ранней версии шины разработанной компанией Моторола для процессора серии 68000 а платы Eurocard это стандарт формата плат раздел 8.2.2. Шина VMEbus была разработана г
10617. Программирование систем реального времени. Методы программирования: параллельное программирование, мультипрограммирование и многозадачность 123.5 KB
  Программирование систем реального времени. Методы программирования: параллельное программирование мультипрограммирование и многозадачность. Приоритеты процессов и производительность системы. Управление ресурсами. Обмен информацией между процессами. Последовате...
10618. Основные идеи софистов и учение Сократа 140 KB
  Основные идеи софистов и учение Сократа Жизнь Сократа и проблема источников. Открытие сущности человека (человек - это его душа). Парадоксы сократовской этики..
10619. Философия Платона. Учение о бытии и небытии 204.23 KB
  Философия Платона Введение В истории мировой культуры Платон –великое явление. Он жил в древнегреческом обществе но как деятель –философ учёный писатель –принадлежит всему человечеству. Платон один из учителей философии. Учителем его делает не только то что в...
10620. Философия Аристотеля. Аристотелевский вопрос 114 KB
  Философия Аристотеля 1. Аристотелевский вопрос 1.1. Жизнь Аристотеля Аристотель родился в 384/383 гг. до н. э. в Стагире на границе с Македонией. Его отец по имени Никомах был врачом на службе у македонского царя Аминта отца Филиппа. Вместе с семьей молодой Аристотель...
10621. Плотин и философия неоплатонизма. Биография Плотина 59 KB
  Плотин и философия неоплатонизма Биография Плотина Неоплатонизм это обширное философское направление конца античного мира III–VI вв. н. э. основным содержанием которого являлось учение Платона и Аристотеля в сплаве с элементами пифагорейства и стоицизма о диалект...
10622. Предпосылки средневековой западноевропейской философии 237.15 KB
  Предпосылки средневековой западноевропейской философии 1. Средневековая западноевропейская философия как синтез античной философской и религиозных традиций Средневековая западноевропейская философия развивалась на базе античной философии испытывая мощное в...
10623. Периодизация западноевропейской средневековой философии, ее отличительные черты и проблемы 48 KB
  Периодизация западноевропейской средневековой философии ее отличительные черты и проблемы В исторической науке период средневековья в Западной Европе датируют V ХV вв. Однако по отношению к философии такая датировка не совсем корректна. Средневековая европейская ф...