Разработка виртуальной лаборатории математического моделирования для решения естественнонаучных задач

• Автор: Пономарева, Ирина Сергеевна
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Астрахань
• Количество страниц: 150 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. ВИРТУАЛЬНЫЕ ЛАБОРАТОРИИ В НАУКЕ И ОБРАЗОВАНИИ.

1.1. Формы организации научной лаборатории

1.2. Понятие виртуальной лаборатории в рамках данной работы

1.3. Типы задач, решаемых в рамках виртуальной лаборатории

1.4. Методологические требования к программному комплексу и решаемым в его рамках научнотехническим задачам

1.5. Архитектуры виртуальных сред.

Глава 2. ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ СОЗДАНИЯ ВИРТУАЛЬНОЙ ЛАБОРАТОРИИ ИХ ПРЕИМУЩЕСТВА И НЕДОСТАТКИ

2.1. Требования, предъявляемые к инструментальному средству

2.2. Обзор существующих технологий и разработок.

2.2.1. Технология, основанная на v.
2.2.2. Технология, основанная на ориентированных математических пакетах
2.3. Обоснование выбора инструментального средства для решения поставленной задачи .
2.4. Описание пакета v
2.5. Сходные исследования.
Выводы.
Глава 3. СТРУКТУРА ВИРТУАЛЬНОЙ ЛАБОРАТОРИР1, ЕЕ ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ И ОСОБЕННОСТИ
3.1. Структура программного комплекса. Принцип работы
3.2. Интерфейс уеЬприложения. Шт1файлы
3.3. Расчетная часть уеЬнприложения. Мфайлы.
3.3.1. Реализация базовых моделей.
3.3.2. Реализация пользовательских моделей
Глава 4. ТЕХНИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ ВИРТУАЛЬНОЙ ЛАБОРАТОРИИ.
4.1. Бесфреймовая структура
4.2. Интерактивный ввод данных.
4.3. Функциональная возможность проведения сравнительного анализа получаемых результатов экспериментов
4.4. Технология идентификации и обработки запросов, поступающих от различных пользователей, одновременно работающих с vприложением .
4.5. Анимация результатов
Глава 5. ЛОКАЛЬНАЯ ВЕРСИЯ ВИРТУАЛЬНОЙ ЛАБОРАТОРИИ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ.
5.1. Структура программного комплекса
5.2. Файлы запуска виртуальной лаборатории.
5.3. Возможности реализации интерфейса программы средствами
5.4. Программная реализация виртуальной лаборатории
5.5. Описание виртуальной лаборатории. Обзор функциональных возможностей
Выводы.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
ПУБЛИКАЦИИ АВТОРА ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Пятая глава содержит описание локальной версии виртуальной лаборатории. Рассматривается структурно-функциональная модель виртуальной лаборатории, функциональные возможности. Заключение посвящено основным выводам, конкретным научным и практическим результатам работы. В приложении 1 содержатся акты о внедрении результатов исследования. В приложении 2 содержится сравнительный анализ ряда математических пакетов немецкого исследователя Штэфана Штейнхауса. Глава 1. Данная глава посвящена общим вопросам, связанных с виртуальными лабораториями в естественных науках. В разделе 1. Обсуждаются проблемы, связанные с проведением научных экспериментов. На основании вышеизложенного в разделе 1. В следующем разделе 1. В заключении проводится обзор и анализ основных современных архитектур программных комплексов, работающих в удаленном режиме. Изначально до появления компьютеров лаборатория естественных наук имела единственную форму организации: исследуемый реальный объект и необходимое вспомогательное оборудование, например комплект контрольно-измерительных приборов. Все исследования проводились «вручную». Появление компьютеров и их вторжение в научную деятельность существенно облегчило работу ученых, взяв наиболее трудоемкие моменты исследования на себя. На сегодняшний день компьютерная техника и научная деятельность являются неразрывными частями. При чем возможны различные конфигурации этих возможностей. Когда в эксперименте реально присутствует изучаемый объект, а не его математическая модель, обычно главными компонентами рабочего места являются объект исследования, комплект контрольно-измерительных приборов, вспомогательное оборудование, персональный компьютер (лабораторный стенд). Однако зачастую контрольно-измерительные приборы и вспомогательное оборудование занимают в общей стоимости лабораторного стенда значительную часть, иногда во много раз превышающую стоимость объекта исследования. И в силу известных обстоятельств сейчас многие организации не в состоянии оснастить свои лаборатории по этой схеме. Поэтому научные сотрудники автоматизируют контрольно-измерительные приборы и вспомогательное оборудование посредством прикладного программного обеспечения. Таким образом, составные компоненты виртуального стенда сокращаются до объекта исследования и компьютера с необходимым программным обеспечением. Однако даже полная автоматизация контрольно-измерительных приборов и вспомогательного оборудования не скрывает серьезных материальных затрат для организации лабораторного стенда. Поэтому, в конечном счете, во многих лабораториях лабораторный стенд вырождается в рабочее место, на котором можно проводить эксперименты только с математической моделью изучаемого объекта []. Для организации проведения эксперимента необходим лишь компьютер с необходимым программным обеспечением. Лаборатория может быть организована по трем вариантам, не зависимо от того, присутствует объект исследования в эксперименте или его заменяет математическая модель: автономная, на основе локальной сети или через сеть ntemet. Автономные (локальные) виртуальные лаборатории основываются на технологии виртуальных инструментов (ТВИ) []. Виртуальные инструменты реализовываются посредством прикладного программного обеспечения. С помощью них исследователь воздействует на объект, снимает его реакции, а затем их анализирует, визуализирует и т. Если в эксперименте изучаемый объект присутствует непосредственно, то воздействие на него происходит через многофункциональный модуль ввода-вывода, встраиваемый в персональный компьютер. В случае работы с математической моделью локальная лабораторная установка может быть проще, поскольку математическую модель исследуемого объекта или явления и прикладное программное обеспечение можно расположить на одном компьютере. Технологии виртуальных инструментов позволяют реализовать практически любые графические формы изображения, многооконные интерфейсы, и т. Можно создать лабораторный стенд, в котором практически все будет автоматизировано, даже проверку результатов эксперимента может выполнять программа.