CC BY
19
а б
Рис. 2 - Реализованные операции программы
В результате изучения курса объектно-ориентированного программирования студенты овладевают элементами проектирования программных комплексов, методами тестирования и отладки программных продуктов с использованием базовых и специальных знаний о современных аналитических методах и моделях.
Литература
1. Широкова О.А. Визуальный проект для решения геометрических задач. //В мире научных открытий: Материалы XII Международной научно-практической конференции (30 июня 2014 г.): Сборник научных трудов. Научный ред. д.п.н., проф. Г.Ф. Гребенщиков. - М.: Издательство «Спутник+», 2014. - с.139-144.
2. Широкова О.А. Особенности обучения программированию на основе общности и различия принципов // Современные проблемы науки и образования. - 2015. - № 1, с.1757. URL: http://www.science-education.ru/121-17896
3. Плещинский Н.Б. Объектное программирование в Delphi. Учебное пособие. - Казань: Издательство КМО, 1999. - 86с.
4. Широкова О.А. Технология программирования. Практикум по технологии программирования MDI-приложения с реализацией в DELPHI. / Коллективная монография «Избранные вопросы современной науки», ч. 14, Научный ред. д.п.н., проф. Г.Ф. Гребенщиков. - М.: Издательство «Спутник+», 2014. -136-158 с.
5. Кватрани Т. Rational Rose 2000 и UML. Визуальное моделирование. Пер. с англ. - М.: ДМК Пресс, 2001. - 176с.
6. Иванова Г.С. Технология программирования: учебник. - М., КНОРУС, 2011. - 336с. УДК 004.05
СИСТЕМА АНАЛИЗА И ОЦЕНКИ ИСТОЧНИКОВ СВЕТА
Шинов Александр Александрович, магистрант, Московский Физико-Технический Институт (Государственный Университет), Россия, г. Долгопрудный, alexandershinov@gmail.com
Введение
Научные и учебные лаборатории в процессе своей деятельности часто сталкиваются с проблемами устаревшего программного обеспечения. В отдельных случаях заменить устаревшее программное обеспечение либо невозможно, либо возможно при затрате недопустимо больших ресурсов. Это обусловлено уникальностью программного обеспечения, необходимого для конкретных научных исследований и учебных целей, утерянными исходными кодами.
Возникает необходимость интеграции устаревших и современных программных продуктов для создания объединённых систем в целях применения современных
инструментов анализа, хранения и систематизации данных к результатам работы устаревшего программного обеспечения. Одним из методов описанной интеграции является применение web-технологий. Это решение позволяет организовывать системы с дружелюбными к пользователю интерфейсами и современными системами хранения данных, вести обработку и анализ на современных системах при получении и первичной обработке данных на устаревших системах.
Целью данной работы является оптимизация обработки, хранения и анализа данных об исследуемых источниках света. Оптимизация заключается в сокращении количества используемых системой ресурсов, организации постоянного удобного быстрого доступа к данным и результатам их анализа.
Таким образом, основной поставленной в работе задачей является организация объединённой системы для анализа и оценки источников света с использованием web-технологий.
Актуальность данной работы заключается в необходимости периодически использовать рассматриваемую систему для научных исследований и в учебных целях.
Используемый в работе подход может применяться для проведения широкого круга экспериментов, которые выполняются с использованием подключаемых к компьютеру электронных приборов. Особенно в учебных целях, когда нужно иметь информацию одновременно о ходе ряда экспериментов. На сегодняшний день вся отчётность по лабораторным работам с приборами обычно ведётся в бумажном виде. Существуют решения, использующие имитационное моделирование эксперимента, но для исследовательских целей они не подходят [1].
1. Процесс исследования источников света
Данная часть работы описывает систему проведения экспериментов для последующего анализа и оценки источников света без применения web-технологий.
Для описания процесса эксперимента необходимо предварительно представить упрощённую схему устройства измерения спектральных кривых излучения (Рис. 1).
о-
Рис.1 - Упрощённая схема спектрометра
После получения спектральных данных проводятся их обработка и анализ. Далее представлена упрощённая схема этих процессов.
0
11бЪ
0
usb
0
Рис. 2 - Упрощённая схема обработки и анализа данных со спектрометра
Рис. 2 показывает, что система состоит из трёх основных элементов, далее в работе они называются Data, Copy и Analyze соответственно (слева направо по рисунку).
Из рис. 2 видно, что такая система не оптимальна. Это связано с тем, что программа обработки спектральных данных работает на базе Windows 98, а её исходные коды недоступны. Кроме того, следует отметить, что в операционной системе Windows 98 отсутствует встроенная поддержка usb-интерфейсов. Воссоздать программное обеспечение
обработки спектральных данных на базе другой операционной системы не представляется возможным.
Далее описан процесс научного эксперимента с использованием описанной системы:
1. Включение всех элементов системы и исследуемого источника света;
2. Запуск программы получения спектральных данных;
3. Измерение спектра;
4. Запись файла спектра .DAT на дискету (гибкий магнитный диск);
5. Копирование файла спектра .DAT с дискеты на USB-флеш-накопитель на элементе Copy с usb-разъёмом;
6. Перенос файла спектра .DAT с USB-флеш-накопителя на компьютер с современной операционной системой (элемент Analyze) и установленным на ней интерпретатором Python (среда IPython, а ранее с установленной программой на языке программирования C++) [2];
7. Создание объекта нового источника света в среде IPython, привязанного к соответствующему файлу спектра .DAT;
8. Получение результатов анализа и графика спектра в среде IPython;
9. Сравнение с другими исследованными источниками света при необходимости.
При этом стоит отметить, что элементы Copy и Analyze являются географически удаленными друг от друга. Из-за этого результаты обработки и анализа данных при таком устройстве системы получаются с существенным запаздыванием.
2. Устройство объединённой системы
В данной работе предлагается новый подход для организации процесса эксперимента по изучению источников света.
Элемент Copy предлагается устранить, а элемент Analyze представить в виде одноплатного компьютера Raspberry Pi 2 Model B [3] c установленными на нём операционной системой Raspbian и web-сервером.
При этом заменяется способ передачи данных между элементами Data и Analyze. Информация, полученная со спектрометра, попадает на одноплатный компьютер по сети, а затем сохраняется в базе данных (вместо хранения в виде обычных файлов с расширением .DAT).
Таким образом, научный эксперимент сводится к следующим шагам:
1. Включение всех элементов системы и исследуемого источника света;
2. Запуск программы получения спектральных данных;
3. Измерение спектра;
4. Открытие в браузере на компьютере с операционной системой Windows 98 (элемент Data) страницы анализирующего сервера (192.168.0.117, элемент Analyze);
5. Выбор файла спектра, заполнение данных об исследуемом источнике, подтверждение загрузки нового источника в систему;
6. Получение результатов анализа и графика спектра в том же окне браузера;
7. Сравнение с другими исследованными источниками света при необходимости. Пример использования объединённой системы изображён на рис. 3.
Тремя основными преимуществами объединённой системы являются:
1. Высокая скорость проведения эксперимента;
2. Автоматическое сохранение в единой базе данных всех экспериментов с возможностью хранения дополнительных параметров (например, даты и времени эксперимента, имени экспериментатора, типа исследуемого источника, настроек прибора);
3. Факт работы экспериментатора во время исследования непосредственно только с элементом Data. То есть, всё управление экспериментом и получение всех результатов
происходит через один компьютер (у элемента Analyze могут отсутствовать устройства графического вывода и пользовательские элементы управления).
Рис. 3 — Пример использования объединённой системы 3. Библиотека анализа спектров излучения
В рамках описанной системы разработана также библиотека для обработки спектральных данных на языке программирования Python. Такой выбор аргументирован удобством синтаксиса Python, возможностями библиотек анализа данных (NumPy, Pandas, Matplotlib [2, 4]) и возможностью использования функций библиотеки в рамках web-системы.
Библиотека включает в себя класс источника света Illuminant и множество функций для обработки данных, таких как:
1. Графическое представление спектра с использованием Matplotlib [4].
2. Несколько функций, определяющих значения спектрозависимых критериев оценки источников света (цветопередача, комфортность, биологическая активность [5, 6]).
3. Функция полного анализа одного источника света.
4. Функция многокритериального сравнения любых выбранных источников света и выбора из них оптимального источника света при заданных весовых коэффициентах критериев оценки.
5. Функции создания виртуальных источников света с теоретическими спектрами излучения (монохроматические источники света, светодиоды).
Заключение
В данной работе создана объединённая система анализа и оценки источников света с применением web-технологий. Показаны её преимущества по сравнению с системой без применения web-технологий. В качестве сервера использован современный одноплатный компьютер Raspberry Pi 2 Model B. Следует отметить перспективу широкого использования в научных и учебных целях одноплатных компьютеров из-за их компактности и высокой производительности при небольшой по сравнению со стационарными компьютерами цене.
Внедрение подобных решений интеграции программных продуктов для создания объединённых систем помогает оптимизировать процесс научного эксперимента, использование вычислительных и временных ресурсов, уменьшить вероятность потери полученных в результате экспериментов данных.
Литература
1. Нурбатырова Т.С. Особенности проведения лабораторных работ в вузе // Наука и мир, , 2015. - №4(20). - Т. 2, С. 81-83
2. Маккинли У. Python и анализ данных. - М.: ДМК Пресс, 2015. - 482 с.
3. Cox T. Raspberry Pi Cookbook for Python Programmers. - Birmingham: Packt Publishing, 2014. -402 p.
4. Tosi S. Matplotlib for Python Developers. - Birmingham: Packt Publishing, 2014. - 402 p.
5. Gall D., Bieske K. Definition and measurement of circadian radiometric quantities // Light and health «Non-visual effects: proceedings of the CIE symposium». - 2004. - P. 129-132
6. DIN V 5031-100 Strahlungsphysik im optischen Bereich und Lichttechnik - Teil 100, Über das Auge vermittelt, nichtvisuelle Wirkung des Lichts auf den Menschen - Größen, Formelzeichen und Wirkungsspektren. - 2015. - 32 s.
УДК 003+004.5
К ПОНЯТИЮ СВЯЗЫВАНИЯ СТРУКТУР ДАННЫХ И УПРАВЛЕНИЯ В МОДЕЛЯХ
ИМПЕРАТИВНЫХ ЗНАНИЙ
Жаринов Владислав Николаевич, преподаватель, Московский институт государственного и корпоративного управления, Россия, Уфа, vladcontact@yandex.ru
Введение
Разработка и документирование профессионального (в частности, образовательного) контента требует адекватных моделей проблемных областей (предметных в смысле теоретической информатики). При этом эффективная поддержка организации и ведения контента предполагает единую системную основу моделей, инвариантных к предмету. Такая основа обсуждалась в [1].
Деятельностный подход в образовании, как и процессный подход в практике, предполагают моделирование от процессов предметной области. Однако это м.б. осуществлено по-разному. Автор полагает перспективным воплощение в моделях для описания деятельности концепции сетей операционных продукций, представленной, в частности, в [2].
Эффективность работы с моделями также м.б. повышена их графическим представлением по выбору пользователя. Ранее в [3] были представлены примеры моделей в графической записи для уровня сети и отдельно взятой продукции; организация второй обсуждалась предварительно в [4], а оба уровня в общем — в [5, пп. 4.2, 4.3]. При этом, хотя и вводилось понятие связывания операций и данных в модели, но не раскрывалось во всём объёме.
В данной статье будет предпринята попытка такого раскрытия и определены целесообразные решения по графическому моделированию, следующие из результатов.
Далее с учётом [1] будем говорить о предписаниях, подразделяемых на операторы преобразования предметов труда (в частности, данных) и на директивы размещения предметов у исполнителя. Также для времени как характеристики будем использовать термин «времённый» (чтобы отличать от «временный» и «временной»).
