Обработка и визуализация данных в виртуальных лабораториях удаленного доступа на основе модельно-ориентированного подхода

• Автор: Зелепухина, Виктория Андреевна
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Астрахань
• Количество страниц: 166 с.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. ВИРТУАЛЬНЫЕ ЛАБОРАТОРИИ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ В СРЕДЕ ИНТЕРНЕТ.

1.1. Обзор виртуальных лабораторий удаленного доступа

1.2. Тенденции разработки виртуальных лаборатории удаленного доступа.

1.2.1. Вебсервисы специализированных математических пакетов.

1.2.2. vтсхнология.

1.2.3. Программное обеспечение для сопряжения специализированных математических пакетов с v

1.3. Способы визуализации в виртуальных лабораториях удаленного досту па.

1.4. Требования к виртуальным лабораториям удаленного доступа

1.5. Общая концепция предлагаемого метода

Основные результаты и выводы.
Глава 2. ПРИМЕНЕНИЕ МОДЕЛЬНООРИЕНТИРОВАННОГО ПОДХОДА ДЛЯ ОБРАБОТКИ И ВИЗУАЛИЗАЦИИ ДАННЫХ В СРЕДЕ ИНТЕРНЕТ.
2.1. Подходы к разработке пользовательского интерфейса и программного кода.
2.2. Применение модельноориентированного подхода к визуализации данных
2.2.1. Модель обмена и визуализации данных.
2.2.2. Модель представления результатов математического моделирования
2.2.3. Язык реализации модели
2.2.4. Формат реализации модели представления результатов математического моделирования
2.3. Применение модельноориентированного подхода к обработке структурированных
данных, хранящихся в СУБД
2.3.1. Модель обработки и представления структурированных данных, хранящихся в СУБД.
2.3.2. Алгоритмы, реализующие систему обработки структурированных данных, хранящихся в СУБД
Основные результаты и выводы.
Глава 3. ПРОГРАММНЫЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ ВИЗУАЛИЗАЦИИ ДАННЫХ V1
3 .1. Обзор возможностей Vi. Структурнофункциональная модель
3.2. Техническая реализация УБЭс.
3.2.1. Чтение удаленных данных.
3.2.2. Повторное использование результатов вычислений
3.2.3. Генерация вебинтерфейса
3.3. Пизуализационный модуль.
3.3.1. Структура визуализационного модуля
3.3.2. Анализ ХМЬпредставления результатов математического моделирования
3.3.3. Генерация графики.
Основные результаты и выводы.
ГЛАВА 4. ИНТЕРАКТИВНАЯ ВИЗУАЛИЗАЦИЯ РАСЧЕТОВ С
ПОМОЩЬЮ ПРОГРАММНОГО КОМПЛЕКСА УвЗСЯ
4.1. Визуализация моделей нелинейной динамики
4.1.1. Модель механической системы.
4.1.2. Параметрические колебания математического маятника
4.1.3. Динамический хаос в простой механической системе.
4.1.4. Колебания двух связанных осцилляторов
Основные результаты и выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЯ
ПУБЛИКАЦИИ АВТОРА ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ


Из совместных публикаций включен лишь тот материал, который непосредственно принадлежит соискателю, заимствованный материал обозначен в работе ссылками. Структура диссертации обусловлена целью исследования, определена логикой рассмотрения взаимосвязанных вопросов и совокупностью решаемых задач. Диссертация изложена на 6 страницах и состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложений. Список литературы содержит наименования. Работа иллюстрирована рисунками и содержит 3 таблицы. Во введении дано обоснование актуальности темы диссертации, сформулированы цели работы, задачи и методы исследования, научная новизна, практическая значимость. В главе 1 проанализированы опубликованные в сети Интернет виртуальные лаборатории математического моделирования. Выявлены недостатки виртуальных лабораторий: длительная загрузка веб-страниц, содержащих результаты математического моделирования, и бедные возможности визуализации, отсутствие возможности пользовательского взаимодействия. В ходе проведенного анализа выявлены две тенденции разработки BJI для сети Интернет: первая связана с использованием веб-сервисов специализированных математических пакетов, вторая — с использованием технологий на стороне клиента (Java). Указаны особенности данных технологий, преимущества и недостатки по отношению к разработке В Л. Определены требования к удаленным ВЛ. Показано, что необходим новый подход к визуализации данных в удаленных ВЛ, способный избавить авторов от рутинного ручного кодирования повторяющихся операций. Акцент на взаимодополняемости технологий, используемых для создания ВЛ, определил основной принцип решения проблемы: отделение вычисления от визуализации путем использования специализированных математических пакетов только для проведения расчетов, а клиентских технологий для визуализации результатов моделирования. Описана общая идеология предлагаемого метода, приведена модель вариантов использования разрабатываемой системы. В главе 2 описана технология создания программного обеспечения на основе модельно-ориентированного подхода. Выбор данного подхода связан со свойством типичности операций программного обеспечения по визуализации и обработке данных. В главе описываются разработанные соискателем модель обмена и визуализации данных и модель представления результатов математического моделирования. Обоснован выбор языка XML для реализации моделей. Для распространения результатов математического моделирования в сети Интернет реализован файловый формат с использованием XML на основе одноименной модели представления. Рассматриваются разработанные модели обработки и представления структурированных данных, хранящихся в СУБД, и алгоритм генерации вебинтерфейса и SQL-запросов к данным. В главе 3 приводится описание разработанной системы визуализации, модели ее классов и возможностей. В первом разделе главы детально рассматривается общая структура программного комплекса с учетом требований, сформулированным в п. Раскрывается принцип работы программы. В последующих разделах детально рассмотрены серверные и клиентские компоненты системы, раскрывается принцип работы визуализационного модуля. Описаны важные технические решения, предложенные и реализованные лично соискателем. Рассмотренные в главе важные аспекты технической реализации VS-Sci покрывают недостатки ВЛ, рассмотренных в главе 1. В главе 4 рассмотрены примеры использования системы VS-Sci для визуализации моделей нелинейной динамики. Разработанный программный комплекс для визуализации данных, полученных от специализированных математических пакетов, был апробирован на виртуальной лаборатории нелинейной динамики. Детально рассмотрены этапы работы вычислительных модулей и их выходные данные. Показано, что использование разработанной системы существенно эффективнее по сравнению со стандартными методами. Заключение посвящено основным выводам, конкретным научным и практическим результатам работы. В приложениях приводится дополнительная информация (фрагменты исходных кодов программного продукта и копии документов, подтверждающих внедрение разработанной технологии и программного продукта).