Разработка и использование программного обеспечения для информационно-измери тельных и телекоммуникационных систем Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

-►

Вычислительные машины и программное обеспечение

УДК 004.421.2:621.391

C.B. Иванов

РАЗРАБОТКА И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ДЛЯ ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ И ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫХ СИСТЕМ

Научные исследования в области теории игр и статистических решений в информационно-измерительных и телекоммуникационных системах можно проводить на примере игры в шахматы и шашки. С точки зрения науки эта игра представляет собой передвижение элементов в массиве 8x8. Исследование шахматной игры на примере массива 10x10 или 8x8 позволяет наглядно раскрыть и показать возможности передвижения элементов этих массивов. Современная история компьютерных шахмат началась с работ К. Шеннона и А. Тьюринга [5—7]. Плодотворные исследования в этой области продолжил М.М. Ботвинник [1]. На основе этих научных изысканий были составлены программы для об-xx

в них. Благодаря росту компьютерных технологий разработка таких программ необычайно популярна за рубежом [5]. С 1990 года начали разрабатывать шахматный Интернет-сервер Internet Chess Server, с его помощью можно осуществлять телекоммуникационную связь [8,9].

Основное достоинство шахматной или шашечной игры заключается в том, что посредством движения фигур можно смоделировать сложные передвижения на шахматной или шашечной доске. Эту доску с фигурами можно представить массивом с элементами. В таком случае шахматная и шашечная игра, говоря на математическом языке, представляет моделирование передвижения элементов массива, где последние принимают значения в зависимости от положения фигур. Развитие информационно-измерительных систем в локальной сети и Internet позволило осуществлять передачу данных массивов на заданное расстояние.

Исследования в области информационных технологий подразумевают развитие вычислительных систем, функционирующих в режиме реального времени, таких, как автономные работы, бортовые авиационные системы и др. Это связано с расширяющимся использованием моделей и методов искусственного интеллекта, которые можно реализовывать для игры в шахматы и шашки [3, 5]. Большое распространение получает программное обеспечение Microsoft благодаря большой совместимости с другим программным и аппаратным обеспечением. В СПбГЭТУ провели исследования разработки и применения алгоритмов в области теории игр и статистических решений, а также информационно-измерительных систем [4]. Алгоритмы программного обеспечения нашли хорошее применение для регистрации времени и создания двумерного массива в процессе психофизиологического тестирования [10]. Интерфейс этой программы для психофизиологического тестирования представлен на рис. 1.

С помощью этих алгоритмов было создано программное обеспечение для моделирования передвижения элементов массива в локальной сети и Internet [2]. Эта программа позволяет играть в стоклеточные шашки в локальной сети и Internet с помощью протокола TCP/IP.

Вышли приказы Министерства образования Российской Федерации от 18.05.2004 № 2211 (о развитии шахматного образования в системе образования Российской Федерации Министерства образования), а также — в связи с развитием новых компьютерных технологий — приказы Министерства образования Российской Феде-№№

4

Научно-технические ведомости СПбГПУ 6'2009

результаты исследования

Время с

о1ÜI1ЩааТи-ii/fЩКРда«Кий

ТАБЛИЦА!

ЭЫЬОД Графика

количество цифр вычисления графика

Сидоренко

Запись Фамнлии[таблица'1]

Е баллов лжи

14 баллов экстраверсия

12 баллов нейрогизм

Рис. 1. Интерфейс программы

("...проведение чемпионата России по шахматам по интернету... с целью развития интеллектуального мышления, телекоммуникационных и информационных технологий, а также для установки дружественных отношений между вузами..."). Выполнение этих приказов Минобразования подразумевает организацию спортивных мероприятий по участию университетов в internet-первенстве России по шахматам в режиме online. В этих соревнованиях для операционной системы Windows используется программа Winboard или Client, а для операционной системы Linux — программа Xboard. Более совершенные информационные и телекоммуникационные технологии были продемонстрированы на телекоммуникационной встрече Санкт-Петербург — Париж, посвященной 300-летию Санкт-Петербурга. В соревнованиях использовалось изобретение, запатентованное фирмой "Шахком" Б.Л. Еша-на. На этой встрече и на соревнованиях 23 ноября 2004 года СПбГУ — Российский государственный социальный университет (Москва) средняя скорость передачи ходов, на которой осуществлялась игра, составила 64 кБит/с, а видеоизображение передавалось со скоростью 700 кБит/с. На 1-м Международном internet-Typrnipe "Ме-

мориал Петросяна" 18—23 декабря 2004 года средняя скорость, на которой осуществлялась игра, была равна 256 кБит/с. На internet-первенстве России по шахматам средняя скорость игры оказалась равной 56 кБит/с. Реализация этих алгоритмов в виде программы позволяет передвигать элементы массива в локальной сети и Internet со скоростью 56 кБит/с и выше.

Одним из самых подробно разработанных способов в теории игр является конечная парная игра с нулевой суммой (антагонистическая игра двух лиц или двух коалиций). Однако практически (на примере игры в шахматы или шашки) эту теорию до сих пор не удалось полностью реализовать. При использовании этой теории в алгоритмах очень важно учитывать правильный выбор хода и полухода, а также установление параметров передвижения элементов массива.

Пример реализации параметров в шашках ходадамки на расстояние (удаление на пути дамки других шашек), а также проверки всего расстояния от (xl, у 1) до (х2, у2) представлен нарис. 2. Передвижение шашки (элемента массива) осуществляется по такому же запрограммированному алгоритму:

Рис. 2. Двумерный массив (хш, уш)

е = О

For к = (xl + stepx) То (х2) Step stepx

For 1 = (yl + stepy) To (y2) Step stepy

If к = 1 Then

Select Case qwer(k, 1)

Нечётные числа

Case 1,3,5,7

If zc = 2 Then

e = e + 1

ex = к

ey = 1

Else

e = e + 5 End If

Чётные числа Case 2,4, 6, 8 If zc = 1 Then e = e + 1 ex = к ey = l

Else e = e + 5 End If End Select

Зависимости от числа шашек определяем с помощью оператора if: If е = 0 Then ху = qwer(xl, yl) qwer(xl, yl) = qwer(x2, y2) qwer(x2, y2) = ху — 4 f= 1 End

■le машины и программное обеспечение

If е = 1 Then ху = qwer(xl, yl) qwer(xl, yl) = qwer(x2, y2) qwer(x2, y2) = ху — 4 qwer(ex, ey) = 0 f= 1 fxy=l Else

В случае равенства нулю qwer(xl, yl) = qwer(xl, yl) — 4 xl = 0:yl = 0 x2 = 0: y2 = 0 c = 0:x = 0:y = 0:e = 0 End If

Задание параметров массива: Public Name_l, Name_2 As String Private qwer(l To 10,1 To 10) As Integer Private qwerxy(l To 10,1 To 10) As Integer Private povernut As Integer Public xl, yl, x2, y2, x, у As Integer z — номер выделения: 1(0) — первый (the first), 2 — второй (the second)

с — цвет выделенной шашки: 1(0) — белая (white), 2 — черная (black)

zc — цвет выделенной шашки, которая должна ходить

d — тип выделенной шашки: 1(0) — обычная (шашка может ходить на одну клетку), 2 — "дамка" (шашка может ходить через несколько клеток) е — число шашек между (xl, yl) и (х2, yl), своя шашка считается за две

ху — временное значение клетки поля 1,2, 3, 4,5,6,7,8,9,0

f — показание совершения хода: 0 — не произошёл the move is false, 1 — the move istme произошёл fxy — показание типа совершённого хода: 0 — шашки не съедены, 1 — шашка съедена h — текстовая запись хода hf — текстовая запись всего хода Public z, zc, с, d, е, ex, ef, ey, k, 1, f, fxy, xy, stepx, stepy, i As Integer Public h, hf Private Sub hod() f=0 fxy = 0 e = 0

Действия определения выделения с определенной шашкой If xl = 0 Then

^Научно-технические ведомости СПбГПУ 6'2009

xl = х: yl = у: z = 1 Else

х2 = х: у2 = у: z = 2 End If "

Определение цвета выделенной шашки. Если человек пытается выделить шашку то запоминаем это с помощью логического оператора case: Select Case qwer(x, у) Case 1,3,5,7 c= 1

Case 2,4, 6, 8 с = 2 Case Else с = 0

End Select

Здесь выделения также осуществляются с помощью логического оператора case: If z = 1 Then If с = zc Then Select Case qwer(x, y) Case 1,2,3,4 qwer(x, y) = qwer(x, y) + 4 Case Else

qwer(x, y) = qwer(x, y)

End Select

Else If zc = 1 Then

Логическое определение, какая сторона осуществляет ход:

txt_system = "Ходят белые" Else txt_system = "Ходят чёрные" End Ifxl = 0: yl = 0 х2 = 0: у2 = 0 End If Else If с = 0 Then stepx = — 1: stepy = — 1 If xl — x2 < 0 Then stepx = 1 If yl — y2 < 0 Then stepy = 1 If Abs(xl - x2) = Abs(yl - y2) Then Select Case qwer(xl, у 1) Case 5,6 d= 1 Case 7,8 d = 2

End Select

Для открытия файла с массивом элементов используются стандартные запрограммированный алгоритмы:

dirl.Path = File 1.Path — Задание директории для открытия файла

On Error GoTo ErrHandler — Установка метки в

случае ошибки

textl = Filel.FileName

Dim DestFile (создание массива для файла)

DestFile = "t" (t — временный файл для массива

элементов)

FileCopy Filel.FileName, DestFile (копирование

файла)

Exit Sub

ErrHandler:

If Err = 55 Then (в случае ошибки, если файл открыт, то появится сообщение) MsgBox "ОШИБКА", 48, "ОТКРЫТЬ" End If

Resume Next Exit Sub

Эти запрограммированные алгоритмы, описывающие основные возможности элементов массива, применимы в других отраслях науки, например в психофизиологии, а также для решения различных физико-математических или технических задач. В СПбГЭТУ " ЛЭТИ " для занятий со студентами было разработано программное обеспечение, с помощью которого можно осуществлять общение и игру в шашки [2]. В программе созданы интерфейсы для подключения сервера, а также для открытия файла с массивом элементов.

Запрограммированные алгоритмы позволили смоделировать передвижения элементов массива в виде игры в шашки. Реализацию эти алгоритмы нашли и в психофизиологических исследованиях [4]. По сути, разработка программы представила совокупность таких алгоритмов, как регистрация времени, счётчик очередности хода, оценка позиции, разнообразные передвижения элементов массива в локальной сети и Internet [2]. Студенты могут ознакомиться с основными этапами разработанных алгоритмов. С их помощью можно осуществлять непосредственные передвижения элементов массива в телекоммуникационной и информационно-измерительной системе. Важно то, что посредством этих разработок часть запрограммированных алгоритмов можно использовать и в других программах. Во время использования программы возможнарегистрация времени ответных ходов в соответствии с передвижением элементов массива, что особенно важно с технической и физико-математической точки зрения.

4

Вычислительные машины и программное обеспечение^

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Ботвинник М.М. Алгоритм игры в шахматы. М.: Наука. 1968.

2. Иванов С.В., Аньчков М.Г., Лысенко Е.С.

Программа для моделирования передвижения элементов массива в локальной сети и Internet. Свидетельство об официальной регистрации № 2007613965 14. 09. 2007. СПбГЭТУ.

3. Пузанков Д.В., Пантелеев М.Г., Денисов В.В., Колосов Г.Г. Организация и проектирование функционально-ориентированных процессоров аппаратной поддержки продукционных баз знаний // Изв. вузов. Приборостроение. Тем. вып.: Проектирование аппаратных и программных средств управляющих и

№

4. Ivanov S.V. New computer possibilities in laboratory diagnosis of human psychophysiological features // Pattern recognition and image analysis. 2005.

№

5. Feldmann R. Computer chess: Algorithms and heuristics for a deep look into the future // Proc. of the 24th Seminar on Current Trends in Theory and Practice

of Informatics (SOFSEM-97) LNCS Lecture Notes in Computer Science. 1997. Vol. 1338. P. 511-522.

6. Shannon C.E. Programming a Computer for Playing Chess Philosophical // Magazine. 1950. Vol. 41. P. 256-275.

7. Turing A.M. Digital Computers Applied to Games in B.V. Bowden: Faster than Thought // A Symposium on Digital Computing Machines. Pitman. 1953. P. 286-31.

8. Vuckovic V. The realization of the parallel chess system using UDP communication protocol // 8th Int. conf. on telecom, in mod. sat., cable and broadc. serv TELS1KS 2007. 26-28 Sept. 2007. Serbia: IEEE. 2007. P. 450-453.

9. http://en.wikipedia.oi^/wiki/lnternet_Chess_Server сайт Wikipedia, the free encyclopedia.

10. Иванов С.В. Программа для исследования взаимосвязи личностных и временных реактивных характеристик людей в процессе решения задач на восприятие и распознавание образа. Свидетельство об официальной регистрации программы для

№

УДК 681.3.06

ЕЛ. Макарова

ПРОГРАММНЫЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ БАЗЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЫХ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ИМИТАЦИОННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ

Имитационное моделирование как инструментарий для подготовки принятия решений при выработке стратегий на макроэкономическом уровне приобретает особую важность. Это обусловлено усилением влияния непредсказуемых факторов экономического, экологического и политического характера, связанных с развитием мирового экономического кризиса. Один из путей решения проблемы оценки последствий принимаемых решений заключается в многовариантном моделировании различных сценариев управления социально-экономической системой на основе имитационной модели [1].

Существующие программные средства имитационного моделирования (приложение Simulink среды MATLAB, GPSS, AnyLogic, Arena, PowerSim и др.) обладают широким спектром возможностей для разработки динамичес-

ких моделей и проведения имитационных экспериментов [2, 3]. Однако обработка данных о результатах большого количества имитационных экспериментов затруднена. Это обусловлено, в первую очередь, сложностями или даже отсутствием возможности создания базы эксперимен-тальныхданных (БЭД), которая необходимадля последующего анализа данных с целью извлечения закономерностей поведения системы с применением статистических и интеллектуальных методов.

В статье представлено решение этой задачи, выполненное при разработке информационно-аналитической системы имитационного моделирования (ИАСИМ) поведения макроэкономической системы (МЭС) в среде МАТЬАВ [4]. Структура ИАСИМ содержит следующие компоненты: имитационного моделирования (ИМ),