88864

CОСТАВЫ, МЕТОДЫ И КОМПЬЮТЕРНАЯ ПООДЕРЖКА ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ

Контрольная

Информатика, кибернетика и программирование

В любой области деятельности человека технология - это совокупность знаний о способах и средствах проведения производственных процессов, под которыми следует обобщенно понимать выполняемую работу. В производственных процессах важнейшим ресурсом является информация, как один из основных факторов повышения их эффективности.

Русский

2015-05-05

456 KB

3 чел.

PAGE   \* MERGEFORMAT 30

МИНОБРНАУКИ РФ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

по дисциплине:

«Компьютерные технологии в науке и образовании»

на тему:

«CОСТАВЫ, МЕТОДЫ И КОМПЬЮТЕРНАЯ ПООДЕРЖКА ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ»

Выполнил: студент

Проверил: _______________________

– 2014

Оглавление

[1] Оглавление

[2] ВВЕДЕНИЕ

[3] НАУКА КАК ОБЪЕКТ КОМПЬЮТЕРИЗАЦИИ

[4] СОСТАВ И МЕТОДЫ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ

[5] КОМПЬЮТЕРНАЯ ПОДДЕРЖКА ТЕОРЕТИЧЕСКИХ

[6] ИССЛЕДОВАНИЙ

[6.1] Системы для статистических расчетов.

[6.1.1] Программа статистического анализа Statistica

[6.2] Системы автоматизированного перевода4

[6.2.1] Системы автоматизированного перевода PROMT Translation Office 2000 PROMT Translation Office 2000

[6.2.2] Системы автоматизированного перевода Сократ

[6.3] Интеллектуальные пакеты прикладных программ

[6.4] Алгоритм решения изобретательских задач (АРИЗ)

[6.5] Электронные таблицы

[6.5.1] Табличный процессор Quattro Pro 

[6.5.2] Табличный процессор Lotus 1-2-3

[6.5.3] Табличный процессор Excel 1

[6.6] Диалоговые системы математических вычислений

[6.6.1] Система Mathematica.

[6.6.2] Система математических вычислений MATLAB

[7] Список источников и литературы

  1.  ВВЕДЕНИЕ

В любой области деятельности человека технология - это совокупность знаний о способах и средствах проведения производственных процессов, под которыми следует обобщенно понимать выполняемую работу. В производственных процессах важнейшим ресурсом является информация, как один из основных факторов повышения их эффективности. В этой связи под термином информационная технология понимают современные виды информационного обслуживания, основанные на использовании средств вычислительной техники (СВТ), связи, множительных средств и оргтехники.  Компьютерные технологии (КТ) являются частью информационных и обеспечивают сбор, обработку, хранение и передачу информации с помощью  ЭВМ.

Основу современных компьютерных технологий составляют  технологических достижения: возможность хранения информации на машинных носителях, развитие средств связи и автоматизация обработки информации с помощью компьютера. Практически компьютерные технологии реализуются применением программно-технических комплексов (ПТК), состоящих из персональных компьютеров (ПК) или рабочих станций (РС) с необходимым набором периферийных устройств, включенных в локальные и глобальные вычислительные сети и обеспеченных необходимыми программными средствами (ПС). Использование названных элементов увеличивает степень автоматизации как научных исследований, так и учебных процессов, что служит основой их совершенствования.

Компьютерные технологии повышают уровень эффективности работ в науке и образовании за счет следующих факторов:

1. Упрощение и ускорение процессов обработки, передачи, представления и хранения информации.

2. Увеличение объема полезной информации с накопителем типовых решений и обобщением опыта научных разработок.

3. Обеспечение глубины, точности и качества решаемых задач. Возможность реализации задач ранее не решаемых. Постановка исследований и получение результатов, недостижимых другими средствами.

4. Возможность анализа большого числа вариантов синтеза объектов и принятия решений.

5. Сокращение сроков разработки, трудоемкости и стоимости научно-исследовательских работ при улучшении условий работы специалистов.

Компьютерные технологии в настоящее время используется практически во всех сферах деятельности человека.

  1.  НАУКА КАК ОБЪЕКТ КОМПЬЮТЕРИЗАЦИИ

Известно, что наука - это сфера деятельности, направленная на получение новых знаний, которая реализуется с помощью научных исследований(НИ). Целью научных исследований является изучение определенных свойств объекта (процесса, явления) и на этой основе разработка теории или получение необходимых для практики обобщенных выводов.

По целевому назначению научные исследования делят на фундаментальные, прикладные и разработки.

  •  Фундаментальные научные исследования (ФНИ) связаны с изучением новых явлений и законов природы, с созданием новых принципов исследований (физика, математика, биология, химия и т.д.).
  •  Прикладные научные исследования (ПНИ) - это нахождение способов использования законов природы и научных знаний, полученных в ФНИ, в практической деятельности человека.
  •  Разработки - это процесс создания новой техники, систем, материалов и технологий, включающий подготовку документов для внедрения в практику результатов ПНИ.

Реализация целей научные исследования выполняется на основе методов. Метод - это способ достижения цели, программа построения и применения теории. Методы научных исследований делят на следующие группы: эмпирические, экспериментальные и теоретические. Особую группу составляют методы научно - технического творчества (НТТ).

 Эмпирические исследования выполняются с целью накопления систематической информации о процессе. При этом используются методы: наблюдение, регистрация, измерение, анкетный опрос, тесты, экспертный анализ.

 Экспериментальный уровень научного исследования - это изучение свойств объекта по определенной программе.

 Теоретические научные исследования проводятся с целью разработки новых методов решения научно-технических задач, обобщения и объяснения эмпирических и экспериментальных данных, выявления общих закономерностей и их формализации. На двух последних уровнях используются методы моделирования, методы анализа и синтеза, логические построения (предположения, умозаключения), аналогии, идеализации.

В научно - техническом творчестве используются как названные общенаучные методы, так и эвристические приемы эффективного решения творческих задач, способствующие наиболее быстрому нахождению решения (озарению), т.е. разного рода оригинальные находки.6 

Рациональная организация научно-исследовательской работы строится с использованием принципов системного подхода и схематично может быть представлена следующим  образом (рис. 1.1):

Исходя из задач научного исследования и порядка его реализации, можно определить следующие основные направления рационального применения КТ в научных исследованиях:

1. Сбор, хранение, поиск и выдача научно-технической информации (НТИ).

2. Подготовка программ НИ, подбор оборудования и экспериментальных устройств.

3. Математические расчеты.

4. Решение интеллектуально - логических задач.

5. Моделирование объектов и процессов.

6. Управление экспериментальными установками.

7. Регистрация и ввод в ЭВМ экспериментальных данных.

8. Обработка одномерных и многомерных (изображения) сигналов.

9. Обобщение и оценка результатов НИ.

10. Оформление и представление итогов НИ.

11. Управление научно-исследовательскими работами (НИР).

Наиболее эффективно, когда эти задачи реализуются в рамках автоматизированных систем научных исследований (АСНИ).

  1.  СОСТАВ И МЕТОДЫ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ

Основной задачей теоретических исследований является создание теории по исследуемой проблеме, включающей объяснение явлений с использованием математического аппарата или качественных правил.

Объем ТИ зависит от специфики и сложности проблемы. В общем случае может включать этапы:

1. Постановка задачи, где определяются цели исследования, наиболее эффективные пути реализации. Иногда формируется гипотеза, предварительно объясняющая явление.

2. Разработка модели процесса функционирования изучаемого объекта. В ТИ обычно используются математические, информационные или логические модели явления.

3. Выбор методов построения модели и их проверка.

4. Разработка алгоритмов и программных средств реализации моделей.

5. Выполнение математических расчетов или обработка информационных алгоритмов.

6. Анализ полученных результатов с помощью логических рассуждений и выводов, формулирование результатов исследований.

Эффективность ТИ в значительной степени зависит от используемых исследователем методов. При этом обычно применяются:

  •  Известные общенаучные методы: абстрагирование, идеализация, формализация, анализ и синтез, обобщения и т.п.
  •  Математические методы: аналитические, численные, оптимизационные, вероятностно-статистические.
  •  Эвристические приемы и методы: инверсия, универсальность, самообслуживание, ассоциации, аналогии и т.д.
  •  Логические методы и правила, к числу которых можно отнести правила вывода сложных понятий из простых, установление истинности, выявление непротиворечивости и т.п
  1.  КОМПЬЮТЕРНАЯ ПОДДЕРЖКА ТЕОРЕТИЧЕСКИХ

ИССЛЕДОВАНИЙ

Вычислительная техника находит широкое применение в реализации задач теоретических исследований. Наиболее часто вычислительную технику используют в проведении математических расчетов. Программное обеспечение для данного направления условно делится на следующие категории:

1. Библиотеки программ для численного анализа, которые также делятся на библиотеки общего назначения (пакеты SSP, NAG) и узко специализированные пакеты, ориентированные на решение определенного класса задач (Micro Way - матрицы, преобразование Фурье).

2. Специализированные системы для математических расчетов и графического манипулирования данными и представления результатов (Phaser -дифференциальные уравнения, Statgraf - статистический анализ), Eureca, Statistica.

3. Диалоговые системы математических вычислений с декларативными языками, позволяющими формулировать задачи естественным образом (MuMath, Reduce, MathCad, Matlab, Mathematica).

4. Электронные таблицы (ЭТ), которые позволяют выполнять различные расчеты с данными, представленными в табличной форме (Supercalc, Quattro Pro, Lotus 1-2-3, Excеl).

В реализации эвристических методов рациональное применение вычислительной техники связано с использованием методов морфологического анализа (таблиц), ассоциативных методов (метод каталога, метод гирлянд случайностей и ассоциаций), с помощью которых генерируется большое число вариантов решения задачи, а затем производится их оценка и выбор рационального.

Теоретические исследования технических проблем в некоторых случаях целесообразно проводить с использованием автоматизированной системы решения изобретательских задач - АРИЗ, которая охватывает все этапы технического творчества от анализа технических систем до поиска вариантов решения.

Наиболее сложной является компьютеризация логико-лингвистических методов научного исследования. Решение проблемы в этом направлении обеспечивается средствами, включающими элементы искусственного интеллекта. Это системы автоматизированного перевода (COKPAT, PROMT, Stylus), интеллектуальные пакеты прикладных программ (ППП), расчетно-логические системы, системы поддержки принятия решение (СППР) и различные экспертные системы.

 Интеллектуальные пакеты прикладных программ дают возможность решать задачи по описанию процесса с помощью непроцедурного языка без программирования алгоритма. При этом система сама формирует матмодель исследования и определяет необходимые программные модули для ее реализации (ПРИЗ, СПОРА, МАВР).  

 Расчетно-логические системы предназначены для коллективного решения общих задач научного исследования при выполнении локальных задач на отдельных рабочих местах за счет координируемого взаимодействия по каналам связи (Система комплексного планирования ГРАНИТ).

 Экспертные системы - это программные комплексы, использующие знания в предметной области и способные на их основе с помощью логических (рассуждений) правил формулировать выводы о состоянии системы, основанные на анализе модели представления экспертов о закономерностях её функционирования. ЭС обычно включает: подсистему общения, БЗ с подсистемой накопления знаний, решающий блок, подсистему объяснения. Данные системы наиболее эффективные для анализа процессов и явлений, которые сложно представить матмоделью.

  1.  Системы для статистических расчетов.

Особую разновидность математических систем образуют программы, предназначенные для проведения статистических расчетов: StatGraphics Plus, Statistica, SPSS, S-PLUS и др. Есть среди этих программ и российская программа STADIA, созданная в МГУ автором книги по ней Калаичевым А.П.. Интерфейс таких программ напоминает описанный выше интерфейс табличного процессора Excel. Так, вначале пользователю предоставляется возможность ввести данные в виде электронной таблицы или загрузить их в таблицу с накопителей информации.

Правила работы с электронными таблицами StatGraphics те же, что и для табличного процессора Excel. Большинство вычислений выполняется по правилу: ввел данные в таблицу, выделил нужные данные, исполнил команду нужного вида вычислений (например, регрессии, корреляции, обработки временных рядов и т.д.)

К числу нового поколения статистических программ можно отнести и программу S-PLUS, созданную фирмой MathSoft Inc. — разработчиком всемирно известной универсальной программы Mathcad.

Главное отличие статистических программ от табличных процессоров заключается в большем числе встроенных специальных статистических функций, позволяющих выполнять без программирования огромное число статистических вычислений, представляя их результаты в табличной, графической и иной форме.

Некоторые статистические программы, например лидер в этом классе программ — Statistica, обладают весьма представительным числом типов графиков, которые они могут создавать (см. примеры выше). Широко распространены многовариантные статистические расчеты. С помощью таких программ, выполняя, скажем, приближение данных с помощью регрессии, вы можете опробовать в деле сразу десятки функций регрессии, оценив пригодность каждой из них и достигаемую при этом погрешность. Многие статистические системы имеют завидные по качеству специальные графики и диаграммы, широко применяемые в финансово-экономических расчетах.

Невозможно отрицать, что при выполнении серьезных статистических расчетов такие программы имеют определенные преимущества перед универсальными программами и что они занимают важное место в арсенале средств компьютерной математики. Например, при использовании универсальных программ можно порой получить абсурдные результаты из-за одной-двух грубых ошибок в заполнении матрицы исходных данных. Статистические системы обычно автоматически отсеивают такие ошибочные данные или четко предупреждают пользователя об их обнаружении. В результате возможность получения неверных результатов при их применении резко снижается.

  1.  Программа статистического анализа Statistica

STATISTICA — это интегрированная система анализа и управления данными, легка в освоении и использовании. 7

STATISTICA  предлагает широчайший выбор analyticsграфикиинтеллектуального анализа данныхtext miningи аналитические данные управления, и документооборот методы, доступные в единую систему.

Все аналитические инструменты, имеющиеся в системе, доступны пользователю и могут быть выбраны с помощью альтернативного пользовательского интерфейса. Пользователь может всесторонне автоматизировать свою работу, начиная с применения простых макросов для автоматизации рутинных действий вплоть до углубленных проектов, включающих в том числе интеграцию системы с другими приложениями или Интернет. Технология автоматизации позволяет даже неопытному пользователю настроить систему на свой проект.

Процедуры системы STATISTICA имеют высокую скорость и точность вычислений.

Гибкая и мощная технология доступа к данным позволяет эффективно работать как с таблицами данных на локальном диске, так и с удаленными хранилищами данных.

Система обладает следующими общепризнанными достоинствами:

  •  содержит полный набор классических методов анализа данных: от основных методов статистики до продвинутых методов, что позволяет гибко организовать анализ;
  •  является средством построения приложений в конкретных областях;
  •  в комплект поставки входят специально подобранные примеры, позволяющие систематически осваивать методы анализа;
  •  отвечает всем стандартам Windows, что позволяет сделать анализ высокоинтерактивным;
  •  система может быть интегрирована в Интернет; 
  •  поддерживает web-форматы: HTML, JPEG, PNG;
  •  легка в освоении, и как показывает опыт, пользователи из всех областей применения быстро осваивают систему;
  •  данные системы STATISTICA легко конвертировать в различные базы данных и электронные таблицы;
  •  поддерживает высококачественную графику, позволяющую эффектно визуализировать данные и проводить графический анализ;
  •  является открытой системой: содержит языки программирования, которые позволяют расширять систему, запускать ее из других Windows-приложений, например, из Excel.

STATISTICA состоит из набора модулей, в каждом из которых собраны тематически связные группы процедур. При переключении модулей можно либо оставлять открытым только одно окно приложения STATISTICA, либо все вызванные ранее модули, поскольку каждый из них может выполняться в отдельном окне (как самостоятельное приложение Windows).

При исполнении модулей STATISTICA как самостоятельных приложений в любой момент времени в любом модуле имеется прямой доступ к «общим» ресурсам (таблицам данных, языкам BASIC и SCL, графическим процедурам).

При инсталляции системы программа установки (Setup) создает на рабочем столе группу приложений под названием STATISTICA и помещает туда значки окна Переключатель модулей (пиктограмма STATISTICA — первая в группе, см. рис.), модуля Основные статистики и таблицы и некоторых других программ (Help, Setup). Пользователю может показаться более удобным запускать модули, щелкая по их значкам на рабочем столе (вместо того чтобы пользоваться окном Переключатель модулей); поэтому он, вероятно, захочет создать дополнительные пиктограммы для модулей помимо тех, которые будут автоматически созданы программой установки (Setup). Для того чтобы создать еще один значок в данной группе, следуйте стандартной процедуре Windows (выберите пункт Новый в меню Файл в окне Диспетчерпрограмм (Program Manager) и создайте новый программный элемент).

Настройка системы STATISTICA. В системе предусмотрена возможность настройки множества характеристик и интерфейса программы в соответствии с предпочтениями пользователя. Можно изменить, например, процесс запуска, а именно — отменить установленный по умолчанию полноэкранный режим, изменить вид стартовой панели, панели инструментов, таблиц с данными и другие параметры.

Настройка общих параметров системы. Настройку общих параметров системы изменить в любой момент работы с программой. Эти параметры определяют:

  •  общие аспекты поведения программы (максимизация окна STATISTICA при запуске, Рабочие книги, инструмент Перетащить и отпустить — Drag-and-Drop, автоматические связи между графиками и данными, многозадачный режим и т. д.),
  •   режим вывода (например, автоматическая распечатка таблиц или графиков, форматы отчетов, буферизация и т. д.),
  •   общий вид окна приложения (значки, панели инструментов и т. д.),
  •   вид окон документов (цвета, шрифты).

Каждый из этих параметров можно настроить в соответствующем окне, доступ к которому осуществляется через меню Сервис. На рисунке показан пример такого окона.

Все общие параметры могут быть настроены независимо от типа окна документа (например, таблица или график), которое активно в данный момент.

Поддержка нескольких различных конфигураций системы STATISTICA. До внесения специальных изменений STATISTICA будет хранить все текущие настройки и параметры по умолчанию.

При обработке очень больших объемов информации или выполнении сложных процедур анализа можно переключиться в другой модуль STATISTICA (или другое приложение Windows), используя возможность вести процесс обработки данных в фоновом режиме.

Командный язык STATISTICA (SCL)

STATISTICA содержит два встроенных языка программирования STATISTICA BASIC и SCL (командный язык). Оба языка предназначены для работы в среде STATISTICA и содержат встроенные операции для обращения к таблицам исходных данных, таблицам результатов и графическим функциям.

Язык STATISTICA BASIC представляет собой простой и одновременно достаточно мощный язык программирования. С его помощью можно создать широкий спектр приложений, начиная от простых программ преобразования данных и кончая сложными пользовательскими процедурами комплексного анализа и вывода информации.

Этот язык программирования пригоден для решения больших вычислительных задач, поскольку обрабатываемые массивы данных могут иметь до 8 измерений и нет ограничений на размеры массивов. Таким образом, пользователь может использоваться всю доступную память и создавать процедуры, включающие операции с большими многомерными матрицами.

Встроенный язык STATISTICA BASIC доступен в любой момент анализа вместе с интегрированной средой, которая позволяет писать, редактировать, проверять, отлаживать (предварительно прогонять) и выполнять программы.

Язык STATISTICA BASIC, как обычный язык программирования, поддерживает циклические операции и условные переходы, функции и подпрограммы, а также работу с динамическими библиотеками (DLL). В то же время он «понимает» структуру файлов данных системы STATISTICA и позволяет организовать интерактивную обработку данных в среде самой системы с помощью пользовательских диалоговых окон. С помощью этого языка пользователь может создавать свои собственные сложные программы анализа данных, одновременно используя готовые алгоритмы расчетов и построения графиков, предусмотренные в системе STATISTICA.

Командный язык SCL ( STATISTICA Command Language) предназначен для организации пакетной обработки данных и создания собственных приложений на основе процедур, содержащихся в системе STATISTICA. Для того чтобы пользователь мог при этом реализовать собственные алгоритмы расчетов, предусмотрена возможность интеграции языков STATISTICA BASIC и SCL.

  1.  Системы автоматизированного перевода4
    1.  Системы автоматизированного перевода PROMT Translation Office 2000 PROMT Translation Office 2000 

Системы автоматизированного перевода PROMT Translation Office 2000 PROMT Translation Office 2000 (далее — PROMT) — это набор профессиональных инструментов, обеспечивающий перевод с основных европейских языков на русский и обратно.

С его помощью можно не только переводить, но и редактировать перевод и работать со словарями всех языковых направлений одновременно. В PROMT входят следующие коллекции словарей:

  •  «Легкая промышленность»;
  •  «Тяжелая промышленность»;
  •  «Коммерция»;
  •  «Наука»;
  •  «Техника».

Для обеспечения высокого качества перевода в системе PROMT предусмотрена возможность настройки на перевод конкретного текста — посредством подключения специализированных предметных словарей, поставляемых отдельно, а также создания собственных пользовательских словарей.

Удобным средством настройки системы является также возможность выбора тематики документа: какие словари подключать, какие слова оставить без перевода и как обрабатывать специальные конструкции типа электронного адреса, даты и времени.

Система PROMT включает следующие модули: PROMT— профессиональная среда для перевода; Dictionary Editor — средство для пополнения и редактирования словарей систем машинного перевода семейства PROMT; PROMT Electronic Dictionary — электронный словарь, предоставляющий пользователю широкие возможности доступа к лексико-грамматической информации, собранной в специализированных словарях семейства PROMT.  Может быть использован при любой работе с текстами (например, для быстрого получения информации о переводных эквивалентах данного слова или словосочетания); WebView — браузер, позволяющий получить синхронный перевод HTML-страниц при навигации в Интернете.

WebView содержит два окна для отображения HTML-страниц: верхнее отображает исходную страницу, полученную из Интернета, нижнее — ее перевод с сохранением ссылок, картинок, вставленных объектов и т.д. Осуществлять переход по ссылкам можно как в верхнем окне, содержащем исходный текст, так и в нижнем, содержащем перевод; SmarTool — инструмент, реализующий функции перевода в приложениях Microsoft Office 97 (Word, Excel) и Microsoft Office 2000 (Word, Excel, PowerPoint, FrontPage, Outlook). Меню и инструментальная панель перевода встраиваются во все основные приложения Microsoft Office 2000 и Microsoft Office 97, что позволяет получить перевод открытого документа непосредственно в этих приложениях; QTrans — программа, предназначенная для быстрого перевода неформатированного текста. С ее помощью можно легко и быстро перевести текст, текстовый файл или буфер обмена (Clipboard).

Для улучшения качества перевода можно выбрать подходящую тематику, подключить специализированные словари и зарезервировать слова; Clipboard Translator — программа, предназначенная для быстрого перевода текста, предварительно скопированного в буфер обмена. Текст может быть скопирован из любого Windows-приложения (Help, Notepad, Word, Word Perfect, PageMaker и др.); «Интегратор» — средство доступа ко всем приложениям пакета.

  1.  Системы автоматизированного перевода Сократ 

Системы автоматизированного перевода Сократ Персональный 4.0 «Сократ Персональный 4.0» — система автоматизированного перевода с английского на русский и наоборот. Он может переводить обыкновенные документы, фрагменты текстов из буфера обмена Windows, а также очень удобен для перевода сообщений встроенных справочных систем (HELP) англоязычных программ. «Сократ Персональный» — наиболее мощный продукт, позволяющий использовать дополнительные тематические словари и создавать свои собственные, расширяя словарный запас.

Перевод документа в системе «Сократ Персональный»

При первом запуске основное окно программы по умолчанию открывается на закладке «Переводчик». Перевод текста, набранного в окне программы: набрав текст в верхнем окне закладки «Переводчик» и нажав кнопку кнопку «Перевести» на панели инструментов или в меню «Перевод», в нижнем окне закладки вы получите перевод текста.

Для того чтобы воспользоваться словарем, достаточно щелкнуть мышью на соответствующей закладке. Кроме того, окно словаря может быть вызвано при помощи горячих клавиш.

С помощью словаря вы можете получить перевод искомого слова следующими способами:

  •  набрать слово в поле ввода, расположенном в верхнем правом окне словаря. Перемещение по словарной базе осуществляется по мере ввода букв, до тех пор пока не будет получено максимально возможное совпадение;
  •  вставить слово в поле ввода из буфера обмена. В этом случае будет осуществлен быстрый переход к слову, максимально совпадающему с введенным;
  •  выбрать ранее переведенное слово из окна истории поля ввода, после чего будет осуществлен быстрый переход к тому слову, которое имеет максимально возможное совпадение с введенным;
  •  выделить слово в другом приложении и, удерживая клавишу Shift, щелкнуть по выделению правой кнопкой мыши. Во всплывающем окне появится перевод выделенного слова;
  •  использовать сочетание горячих клавиш, предварительно поместив необходимое слово в буфер обмена.
    1.  Интеллектуальные пакеты прикладных программ

В основу понятия «интеллектуальной среды», были положены некоторые базовые принципы, подходы и методы, созданные в области интеллектуальных пакетов прикладных программ (ИППП) – широко известного в 80-е годы XX-го века класса интеллектуальных систем типа отечественных МАВР, ПРИЗ, СПОРА, ДИСАР, РЕГЕНД и др. Эти системы позволяли конечному пользователю решать задачи на ЭВМ, давая их содержательные описания и определяя значения исходных данных без непосредственного программирования процессов решения задач.

Интеллектуальные пакеты прикладных программ дают возможность конечному пользователю решать задачи по их описаниям и исходным данным без программирования процесса решения задачи — программирование осуществляется автоматически программой- планировщиком из набора готовых программных модулей, относящихся к данной предметной области.

База знаний реализуется в виде функциональной семантической сети, представляющей собой в общем случае двудольный помеченный граф с двумя типами вершин. Один тип — это параметры рассчитываемых задач, в том числе исходные данные. Вершины-параметры дугами связаны с другим типом вершин, которым сопоставлены математические отношения.

У отношений выявляются входы и выходы, т. е. они преобразуются в функции. Если тем или иным способом реализовать программные модули, отвечающие каждой функции, то образуется ориентированный граф, который предопределит построение цепочки модулей рабочей программы.

Одним из известных интеллектуальных пакетов прикладных отечественных систем в 80-е годы XX-го века является система ПРИЗ. В этой системе функциональная семантическая сеть строится разработчиком или пользователем с помощью специального непроцедурного языка УТОПИСТ. На этом же языке (после его предварительного изучения) пользователь формирует свою задачу. Аналогично функционирует система СПОРА с непродуцированным языком ДЕКАРТ. Поэтому в систему общения обоих этих пакетов входит транслятор с языков УТОПИСТ и ДЕКАРТ соответственно.

В системах ПРИЗ и СПОРА автоматизируются функции программиста. Математическая модель в виде функциональной семантической сети по-прежнему строится или разработчиками, или пользователем, освоившими непроцедурные языки программирования. При использовании таких систем, как ПРИЗ в качестве систем автоматизированного проектирования технических систем блочно- модульного типа, для каждого варианта морфологии системы (состав агрегатов и схема их соединения) необходимо строить свою функциональную семантическую сеть, являющуюся математической моделью проектируемой системы.

При использовании систем ПРИЗ и МАВР, например, в качестве систем автоматизированного проектирования, входом явится сформированный проектировщиком вариант технической модели. При формировании технической модели (осуществляемой вне систем ПРИЗ или МАВР) используются специфические знания и опыт проектировщиков. Создание экспертной подсистемы для формирования технической модели и объединение её с системой автоматизированного проектирования позволит получить гибридную экспертную систему. 3

  1.  Алгоритм решения изобретательских задач (АРИЗ)

Алгоритм решения изобретательских задач (АРИЗ)   является автоматизированной системой решения изобретательских задач -  это пошаговая программа для анализа и решения изобретательских задач.

Программа АРИЗ представляет собой последовательность операций по выявлению и разрешению противоречий.

Информационное обеспечение питается из информационного фонда, который включает:

- систему стандартов на решение изобретательских задач;

- технологические эффекты (физические, химические, биологические, математические, в частности, наиболее разработанные из них в настоящее время - геометрические);

- приемы устранения противоречий;

- способы применения ресурсов природы и техники.

АРИЗ-Универсал 2014– это развитие уже известных раньше алгоритмов решения изобретательских задач. Он предназначен не только для технических систем, но и для анализа других материальных и нематериальных систем, выявления и постановки задач их развития, постановки и разрешения выявленных противоречий. Основу АРИЗ-Универсал- составляют тексты АРИЗ различных годов и другие материалы .

АРИЗ-У-– это развивающийся проект. Для некоторых шагов создаются микро-алгоритмы, информационные базы, блоки дополнительного анализа, компьютерная программа для реализации этих алгоритмов.

В АРИЗ-У-2014 были модернизированы ряд шагов алгоритма в направлении их максимальной автоматизации при реализации в виде программного комплекса и адаптирован для реализации в компьютерных программах, модель задачи

формируется в форме системы функций, основные формулировки определяются автоматически.

Шаги АРИЗ-У-2014, направленные на построение модели задачи, имеют простой и логичный переход к инструментам проведения компонентного, структурного и функционального анализа. И наоборот, при проведении функционального анализа автоматически формируется модель задачи, при помощи которой осуществляется переход к последующим шагам АРИЗ-У-

2014 для решения этой задачи.

Все шаги АРИЗ-У-2014 делятся на три группы: шаги анализа системы, синтеза новой системы, а также оценки и критики предложенных идей.

Программный комплекс Compino-TRIZ в который входит АРИЗ-У-2014 разработан на языке Python и развернут в инфраструктуре Google AppEngine. Интерфейс пользователя реализован в виде веб-приложения, доступного по адресу http://ariz-2010.appspot.com/. Инфраструктура Google AppEngine обеспечивает:

1. Высокие показатели доступности приложения.

2. Автоматическое выделение аппаратных ресурсов в соответствие с

текущей нагрузкой на приложение.

Применение АРИЗ-У-2014 и Compino-TRIZ в практике решения изобретательских задач и на обучающих семинарах проводится с 2013 года со студентами, преподавателями, научными сотрудниками, инженерами. Этот опыт показал эффективность АРИЗ-У-2014, он проще для освоения и быстрее приводит к решению задач. 2

  1.  Электронные таблицы

Информация научных исследований достаточно часто представляется в табличной форме. Обработка такой информации эффективно выполняется с использованием табличных процессоров (ТбП) или электронные таблицы (ЭТ). Электронные таблицы применяются на всех этапах выполнения научных исследований, а именно при выполнении математических расчетов, математическом моделировании отработке данных. Выполнение математических расчетов в ЭТ основано на возможности связывания числовых значений клеток с помощью математических операторов и встроенных функций.

  1.  Табличный процессор Quattro Pro 

Табличный процессор Quattro Pro — офисная программа, редактор электронных таблиц.

Первоначально была разработана фирмой Borland. В данный момент принадлежит Corel Corporation и входит в офисный пакет Corel WordPerfect Office.

Первая версия, для операционной системы DOS, была написана в 1988 году на ассемблере и Turbo-C, с целью составить конкуренцию лидеру рынка электронных таблиц Lotus 1-2-3 от Novell, что нашло свое отражение и в названии. Существенно большие размеры таблиц (1 000 000 строк на 18 276 столбцов в Quattro Pro по сравнению с 65 536 строк на 256 столбцов в MS-Excel), вплоть до выпускаExcel- 2007, делали этот продукт привлекательным для корпоративного рынка требующего работы с большими объемами данных, еще долгое время после заката популярности Novell Lotus 1-2-3. Так же многие специалисты находят его более удобным и функциональным, в особенности в области финансового и статистического анализа.

Стандартное расширение для файла данных Quattro Pro — «.qpw». Старые версии использовали расширения wb3, wb2, wb1, wq2, wq1. Вобщем электронная таблица, похожая на Excel, но работающая исключительно под DOS. Конечно, функциональность сведена к минимуму, но все же для старых компьютеров сгодится.

  1.  Табличный процессор Lotus 1-2-3

Табличный процессор Lotus 1-2-3 - является процессором, разработанным компанией Lotus Software. Программа получила название 1-2-3, так как включала в себя 3 элемента: таблицы, графики и основные функциональные возможности базы данных.

Lotus 1-2-3  был наиболее используемой программой электронных таблиц для IBM PC. Его популярность во многом определялась безошибочностью и высокой скоростью работы; последняя была достигнута за счёт того, что при написании программы широко использовался язык ассемблера, а вывод на экран работал без использования сравнительно медленных вызовов BIOSа путём непосредственной записи в видеопамять.

Компания Lotus в 1995 году была приобретена IBM. После этого Lotus 1-2-3 развивался как часть офисного пакетаLotus Smart Suite.

Постепенно программа была вытеснена с рынка конкурирующим приложением Microsoft Excel.

  1.  Табличный процессор Excel 1

ТбП Excel предоставляет возможность работы с математическими, статистическими, логическими, информационными и др. категориям функции. Выбор необходимой функции выполняется с помощью Мастера функций командой Вставка\Функция или поле f(x) . При этом происходит помещение функции в “активную клетку” (рис. 4.1).

В части расчетов Excel позволяет выполнять:

1. Реализацию численных методов решения дифуравнений, алгебраических уравнений и их систем.

2. Обработку векторных и матричных массивов информации.

3. Оптимизационные расчеты, включая методы математического программирования ( линейное и т.д.).

4. Операции с комплексными числами.

При этом расчеты сводятся к вычислению промежуточных результатов в соответствующих колонках таблиц.

Моделирование и численный эксперимент в ЭТ основаны на возможности автоматического пересчета результатов и их связанном графическом отображении.

Для наиболее простых случаев используется анализ по способу “что если”, когда поочередно меняются значения переменных функций f=f(x, y, z, p, m...).

Вариантом названного анализа является метод подбора параметра. Требуемые значения функции при этом находятся за счет варьирования переменными, от которых она зависит.

Метод реализуется командой Сервис\Подбор параметра через соответствующее диалоговое окно. При этом может быть выполнено несколько операций с заданием величины числа. Эта операция может быть реализована графически с выделением отображения переменной (Ctrl+ЩЛ) и его изменением БМ. Более сложный анализ для нахождения рационального численного решения при большем числе условий и ограничений выполняется методом поиск решения. Эта задача решается диалогом в пункте Сервис\Поиск решения. (Режим должен быть предварительно включен пунктом Сервис\Дополнения).

При обработке данных, полученных по результатам НИ Excel может быть использован для:1 

1. Расчета среднеарифметического и среднеквадратного отклонения наборов данных при выявлении грубых ошибок измерений. Здесь применяются функции СРЗНАЧ, КВАДРОТКЛ и т.п.

2. Статистического анализа данных.

3. Графического отображения результатов измерений с использованием прямоугольных и логарифмических шкал осей.

4.Определения коэффициентов эмпирических линейных зависимостей (функция ТЕНДЕНЦИЯ), построение регрессионных зависимостей с различными видами аппроксимации.

  1.  Диалоговые системы математических вычислений
    1.  Система Mathematica. 

Учёные-исследователи могут использовать систему Mathematica, чтобы быстро и тщательно проанализировать данные, проверить гипотезы или задокументировать результаты.  Он состоит из основного меню программы (в верхней части экрана), окна рабочего документа или "блокнота" (notebook) и панели для ввода спецсимволов и знаков наиболее употребляемых математических операций (в Mathematica имеется возможность вызова еще шести стандартных панелей, позволяющих ускоренно производить обработку символьных выражений, управлять стилем оформления блокнота и т.д.; кроме того, пользователь сам может создать подобную панель с набором нужных ему спецсимволов и команд).

Для того, кто собрался впервые поработать с Mathematica, трудности могут начаться немедленно. Все, что система предлагает при запуске, - это чистое рабочее окно нового блокнота. Однако достаточно небольшого опыта работы с компьютером, чтобы постепенно освоиться и уже в скором времени признать - по широте охвата математического материала, по возможностям оформления рабочих документов и, в особенности, по части интерфейса Mathematica как минимум не уступает всем другим математическим системам вместе взятым.

Mathematica может использоваться как диалоговое вычислительное средство и как высокоуровневый язык программирования. Некоторые общие виды использования включают следующее:

  •  диалоговый числовой и символьный калькулятор;
  •  система для визуального и звукового представления функций и данных;
  •  высокоуровневый язык программирования, позволяющий создавать различные программы;
  •  среда для моделирования, имитации и анализа данных;
  •  система представления знаний в математической и технической сферах;
  •  язык контроля внешних программ и процессов;
  •  высокоуровневая оболочка для работы с файлами, текстами и данными;
  •  средство для создания интерактивных документов, содержащих тексты, анимационную графику и активные формулы;
  •  технический инструмент публикации для традиционной печати и web.

Mathematica предоставляет большое количество возможностей для отображения результатов в виде диаграмм и графиков: график, 3D-график, контурный график, плотностный график, параметрический график, видеографик, 3D-видеографик, Log-график, LogLog- график, полярный график, график неявных функций, график рассеивания и другие варианты. И все это является лишь малой толикой широких графических изобразительных возможностей Mathematica.

Mathematica автоматически отслеживает точность числовых результатов при каждом расчете и осуществляет необходимую настройку своих встроенных алгоритмов, чтобы обеспечить необходимый уровень точности.

Каждая функция в Mathematica выполняется наиболее полным образом, охватывая широкий диапазон числовых и символьных входных данных. Mathematica знает как рассчитывать до любой точности в любом месте сложной плоскости. Вместе с поддержкой числовых входных данных Mathematica поддерживает широчайший в мире набор правил по символьным преобразованиям, позволяет осуществлять сложнейшие манипуляции и упрощения формул.

На всех уровнях Mathematica дает разработчику полную свободу для персональных настроек рабочей среды. Можно изменять отдельные элементы, визуальные настройки документа или общие настройки приложения. Настроить каждый элемент системы, включая диалоговые меню и даже встроенные функции.

  1.  Система математических вычислений MATLAB 

Система MATLAB (Matrix Laboratory – матричная лаборатория) 5мощное средство автоматизации математических расчетов, отличающееся, прежде всего, широким применением матричных операций. Одна из основных задач системы MATLAB – предоставление языка программирования, ориентированного на технические и математические расчеты, способного превзойти возможности традиционных языков программирования как по скорости вычислений, так и по адаптации к решению самых разнообразных задач. Немаловажно, что с системой MATLAB могут интегрироваться такие популярные системы как Mathcad, Maple и Mathematica. Средство последних версий Matlab Notebook позволяет готовить документы в текстовом процессоре Word со вставками в виде результатов вычислений MATLAB, представленных в численном, табличном или графическом виде, что позволяет создавать «живые» электронные книги. Таким образом, система MATLAB может стать отличным помощником в научных исследованиях. Однако, широкому применению системы препятствует недостаток необходимой литературы, изданной на русском языке. Документация по системе и ее приложениям содержит многостраничную информацию, разобраться в которой довольно сложно.

Систему MATLAB можно использовать, прежде всего, как мощный калькулятор, способный производить, помимо обычных вычислений, операции с векторами и матрицами, комплексными числами, рядами и полиномами. Можно выводить графики различных функций – от простой синусоиды до сложной трехмерной фигуры.

Работа в режиме прямых вычислений (командном режиме) носит диалоговый характер. Пользователь набирает выражение, редактирует его и после нажатия клавиши ENTER получает ответ.

Например, команда

>> v= [1 3 4];

задает трехэлементный вектор v (возможна также запись не через пробел, а через запятую v=[1,3,4]). Знак ; (точка с запятой) в конце выражения блокирует немедленный вывод результата вычислений. Далее можно подать команду

>> sin(v)

и получить ответ

ans= 0.8415 0.1411 -0.7568

Как видим, система вычисляет функцию sin от векторного аргумента, при этом встроенные функции (см. Приложение) записываются строчными буквами, их аргументы указываются в круглых скобках. Если пользователем не указана переменная для значения результата, то MATLAB назначает переменную с именем ans.

Выражения записываются в соответствии с правилами языка MATLAB (п.3). Если выражение оказывается длинным, то его часть можно перенести на новую строку с помощью знака ... (многоточие). Текстовые комментарии вводятся с помощью знака % перед текстом строки.

Полезно усвоить команды управления окном сессии:

clc – очистка экрана, home – возвращение курсора в левый верхний угол окна. Размеры и положение командного окна можно менять. Размер окна оптимален, если оно занимает нижнюю четверть экрана, а верхняя часть занята графическим окном, тогда вычисления выполняются одновременно с просмотром графиков.  

С помощью клавиш   и можно вернуться к выполнению любой из предыдущих команд.

Наиболее простой и удобный способ работы с системой MATLAB – работа с помощью панели инструментов, при этом основные команды вводятся нажатием левой клавиши мыши на нужную кнопку: New M-file – выводит окно редактора m-файлов; Open file – открывает окно для загрузки m-файла; Cut – вырезает в буфер выделенный фрагмент; Copy – копирует в буфер выделенный фрагмент; Paste – переносит фрагмент из буфера в текущую строку; Undo – отменяет последнюю операцию; Redo – восстанавливает последнюю операцию; Simulink – открывает браузер бибилиотек Simulink; Help – открывает окно справки.

Можно также использовать контекстное меню, появляющееся при нажатии правой кнопки мыши на выделенный фрагмент и отображающее доступные в данный момент команды. В левой части окна системы имеется браузер рабочей области - Workspace Browser, который дает наглядную визуализацию рабочей области, позволяет редактировать содержимое находящихся в памяти объектов и удалять их.

Для работы с конкретным объектом необходимо открыть его двойным щелчком по имени в списке. Просмотр файловой структуры осуществляется специальным браузером (Path Browser), для запуска которого используется окно Current Directory (Текущая папка). Основное меню последних версий системы MATLAB 6.* содержит шесть пунктов: File Edit View Web Window Help. Меню File содержит команды для работы с файлами: New, M-file (открывает окно редактора/отладчика m-файлов, где используются цветовые выделения – синий цвет для ключевых слов, черный для операторов, констант и переменных, зеленый для комментариев (после знака %) и символьных переменных, красный для синтаксических ошибок), Figure (открывает пустое окно графики), Model (открывает окно для создания Simulink-модели), GUI (открывает окно для создания элементов графического интерфейса), Open, Close Command Windows, Import Data, Save Workspace As..., Set Path, Preferences..., Print..., Print Selection..., Exit. Меню Edit содержит команды редактирования, типичные для приложений Windows: Undo, Redo, Cut, Copy, Paste, Clear, Select All, Delete, Clear Command Windows, Clear Command History, Clear Workspace.

Меню View позволяет управлять окнами интерфейса. Кроме командного, можно вывести окно command history с дневником сессии, окно рабочей области и др.

  1.  Список источников и литературы

I. Учебная и научная литература

1. Компьютерные технологии в науке и образовании : учебное пособие /А. А. Изюмов, В. П. Коцубинский. — Томск: Эль Контент, 2012. — 150 с.

2. Рубин М.С. Сысоев С.С., 2014 О разработке АРИЗ-Универсал-2014, TRIZFest 2014, http://triz-summit.ru/file.php/id/f300069-file-original.pdf 

3. Поспелов Г.С. Искуственный интеллект основа новой информационной технологии.- М.: НАУКА, 1988. - 280 с. http://www.ccas.ru/pospgerm/papers/paper1.doc

4. Системы машинного перевода текстов и словари. Обзор продуктов. Егор Поваляев. http://compress.ru/article.aspx?id=11757

5. Научно-технические расчеты в системе MATLAB. Учебное пособие для студентов и аспирантов естественнонаучных факультетов. – Казань, Изд-во КГУ, 2007, 44 стр. http://kpm.ksu.ru/docs/matlab.doc

6. Система Mathematica и базы данных.  http://www.elbook.bsu.by/OurMath/Library/Articles/from_wolfram.htm

7. Программа статистического анализа Statistica http://bourabai.kz/tpoi/statistica/gl01.html


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

15884. Вырождение стоимости к постановке проблемы 47.5 KB
  А.И. Шишкин студ. Пермский государственный национальный исследовательский университет ВЫРОЖДЕНИЕ СТОИМОСТИ: К ПОСТАНОВКЕ ПРОБЛЕМЫ1 Современное общество претерпевает глобальные изменения. Изменения касаются всех сфер жизни общества. Сегодня существует тенд
15885. Становление инновационной личности и философия 41.5 KB
  В.Г. Сидоров д. филос. н. проф. Кубанский государственный университет СТАНОВЛЕНИЕ ИННОВАЦИОННОЙ ЛИЧНОСТИИ ФИЛОСОФИЯ Как известно система образования представляет собою такой общественный институт который не только осуществляет духовнорациональную и культ
15887. Возрастающая роль философии в современной науке и университетском образовании 119.11 KB
  И.А. Ланцев д. физ.мат. н. проф. Новгородский государственный университет им. Ярослава Мудрого О ВОЗРАСТАЮЩЕЙ РОЛИ ФИЛОСОФИИ В СОВРЕМЕННОЙ НАУКЕ И УНИВЕРСИТЕТСКОМ ОБРАЗОВАНИИ Кризис человека образования и культуры составляет основное содержание эпохи в
15888. Коррупция в инновациях философского познания 49 KB
  Э.Н. Грибакина д. филос. н. проф. Уральская государственная юридическая академия КОРРУПЦИЯ В ИННОВАЦИЯХ ФИЛОСОФСКОГО ПОЗНАНИЯ Одним из инновационных направлений современной философии как науки являются исследования в области криптоционной реальности. По
15890. Что такое мироощущение опыт осмысления 381.55 KB
  В.К. Шрейбер к. филос. н. доц. Челябинский государственный университет ЧТО ТАКОЕ МИРООЩУЩЕНИЕ: ОПЫТ ОСМЫСЛЕНИЯ Мироощущение относят к феноменам мировоззренческого круга. Но что подразумевается под мироощущением Ощущение о каких бы его типах не говорить...
15891. Механизмы интерпретации классического текста в «Чайке» Б. Акунина 44.5 KB
  Механизмы интерпретации классического текста в Чайке Б. Акунина Н. А. Кузьмина Омский государственный университет Интерпретация вторичный текст римейк прототекст Summary. The article deals with the specific genre of postmodernistic fiction – remake – and peculiarities of interpretation classic literary prototexts. Аксиомой...
15892. ПРИМЕРНЫЕ СХЕМЫ АНАЛИЗА ЛИТЕРАТУРНЫХ ПРОИЗВЕДЕНИЙ 83 KB
  ПРИМЕРНЫЕ СХЕМЫ АНАЛИЗА ЛИТЕРАТУРНЫХ ПРОИЗВЕДЕНИЙ Анализ художественного произведения Анализ прозаического литературного произведения Концептуальный уровень художественного произведения Уровень организации произведения как художественного целого Урове...