ISSN 0236-235X (P)
ISSN 2311-2735 (E)

Публикационная активность

(сведения по итогам 2016 г.)
2-летний импакт-фактор РИНЦ: 0,493
2-летний импакт-фактор РИНЦ без самоцитирования: 0,389
Двухлетний импакт-фактор РИНЦ с учетом цитирования из всех
источников: 0,732
5-летний импакт-фактор РИНЦ: 0,364
5-летний импакт-фактор РИНЦ без самоцитирования: 0,303
Суммарное число цитирований журнала в РИНЦ: 5022
Пятилетний индекс Херфиндаля по цитирующим журналам: 355
Индекс Херфиндаля по организациям авторов: 499
Десятилетний индекс Хирша: 11
Место в общем рейтинге SCIENCE INDEX за 2016 год: 304
Место в рейтинге SCIENCE INDEX за 2016 год по тематике "Автоматика. Вычислительная техника": 11

Больше данных по публикационной активности нашего журнале за 2008-2016 гг. на сайте РИНЦ

Вход


Забыли пароль? / Регистрация

Добавить в закладки

Следующий номер на сайте

3
Ожидается:
16 Сентября 2018

Web 2.0 среда моделирования динамических систем

Web 2.0 simulation environment of dynamical systems
Статья опубликована в выпуске журнала № 2 за 2011 год.[ 11.06.2011 ]
Аннотация:Проведение виртуальных удаленных экспериментов в полном объеме до сих пор затруднительно. Остаются во-просы организации среды моделирования как сервиса SaaS. Большой объем данных, генерируемый в результате проведения эксперимента, накладывает жесткие требования к качеству передачи трафика. Предлагается архитектура среды моделирования динамических систем, позволяющая организовать ее функционирование как интернет-сервиса.
Abstract:The task of the virtual remote experiments have not yet been resolved fully. There remain questions of the organization modeling environment as a service SaaS. A large amount of data generated from the experiment, imposes stringent requirements on the quality of the transmission traffic. The proposed architecture of the environment simulation of dynamic systems, allowing to organize its functioning as an Internet service.
Авторы: Жевнерчук Д.В. (drevnigeck@rambler.ru) - ЦентрКодиум» Открытые исследовательские системы, г. Чайковский, , , кандидат технических наук, Аристов А.В. (drevnigeck@rambler.ru) - ЦентрКодиум» Открытые исследовательские системы, г. Чайковский, ,
Ключевые слова: браузер, интернет, моделирование, динамическая система, интегратор, открытые системы, виртуальный эксперимент
Keywords: browser, Internet, modeling, dynamic system modeling, integrator, open systems, virtual experiment
Количество просмотров: 9538
Версия для печати
Выпуск в формате PDF (5.35Мб)
Скачать обложку в формате PDF (1.27Мб)

Размер шрифта:       Шрифт:

Технология открытых систем (ТОС) является перспективным и приоритетным государственным направлением научных исследований [1, 2]. Открытая система должна удовлетворять свойствам расширяемости, переносимости приложений и данных, масштабируемости, интероперабельности и способности к интеграции. Кроме того, она должна быть построена на основе совокупности ряда информационных стандартов, доступ к которым не ограничен техническими, юридическими или иными механизмами. Другое передовое направление Web 2.0 используется при построении интернет-систем, в которых основная вычислительная нагрузка ложится на сервер, пользователь принимает активное участие при подготовке контента [3]. Клиентская часть системы обрабатывает графический пользовательский интерфейс и передает пользовательские данные и управляющие сигналы на сервер.

В статье рассматривается архитектура среды моделирования динамических систем, построенная с применением технологий открытых систем и Web 2.0. Особенностями среды являются возможность ее расширения (по методам интегрирования, моделям и диалоговым окнам), независимость от ряда программных и аппаратных платформ (к последней относятся операционная система и Web-браузер), возможность внедрения в другие системы и поддержка механизмов взаимодействия с внешними системами посредством XML, возможность расчета параметров модели разными методами интегрирования. Кроме того, пользователь может с клиентского приложения формировать контент, представляющий собой текстовое описание системы, поясняющие рисунки и схемы, математические модели, схемы интегрирования, текстовые описания моделей и анимационные схемы.

Основной функцией серверной части является расчет параметров модели по переданной с клиента схеме интегрирования. Кроме того, на сервере осуществляются организация многопользовательского режима вычислений и хранение базы моделей.

На рисунке 1 представлена концептуальная схема справочника как открытой системы.

Рассмотрим свойства среды моделирования как открытой системы.

Среда моделирования обладает механизмами расширяемости по моделям и схемам интегрирования без перекомпиляции проекта. Это достигается за счет организации XML-описания метаданных ядра системы, то есть при добавлении новой схемы или схемы интегрирования редактируются соответствующие XML-файлы, с которыми работает ядро. Вновь введенная информация становится доступной через клиентское приложение, что позволяет осуществлять выбор новых возможностей на стороне клиента.

Среда моделирования удовлетворяет свойству переносимости приложений и данных, так как может выполняться на большинстве программно-аппаратных платформ (ПАК). Это достигается за счет выбора кроссплатформенных языков серверного, клиентского программирования, а также кроссплатформенных форматов описания данных и СУБД.

С каждым слоем ПАК связана количественная характеристика Ri, определяющая количество единиц вычислительных узлов i-й ПАК. При увеличении Ri большее число узлов будет обслуживать среду моделирования, таким образом, общая производительность системы возрастает, что означает соответствие свойству масштабируемос- ти. Для оптимизации использования вычисли- тельной мощности для каждого слоя ПАК необходимо иметь систему распределения запросов по узлам.

В среде моделирования четко выделено ядро, которое позволяет с минимальными затратами настроить взаимодействие с внешними системами, такими как CASE-средства подготовки моделей (к этой группе относятся и программы построения схем по определенным нотациям), системы визуализации моделей (пакеты анимации, системы построения графиков), системы поддержки принятия решений (OLAP, DataMining), экспертные системы. Таким образом, справочник обладает способностью к интеграции с внешними системами. Впоследствии ядро может использоваться как самостоятельная система – база построения открытых аналитических систем, в основе которых лежит виртуальный эксперимент.

Среда моделирования обладает свойством интероперабельности. Рассмотрим схему функционирования ядра справочника (рис. 2).

Подпись:  
Рис. 1. Концептуальная схема справочника
На сервере имеется группа модулей, реализующих методы интегрирования и генерирующих код интегрирования схем. Каждый такой модуль включает специальные элементы, которые при генерации кода заменяются на определенные схемы интегрирования и ограничения, передаваемые с клиента. Модули реализованы с использованием скриптовых, не зависящих от программно-аппа­ратной платформы языков, что позволяет добавлять новые схемы интегрирования без перекомпиляции всей системы. Каждый модуль регистрируется в специальном XML-файле. На сервере также располагается код клиентских форм, предназначенных для формирования схем интегрирования и передачи их к соответствующему генератору. Там же хранится код структуры для передачи схемы интегрирования между клиентом и сервером. Все формы также зарегистрированы и доступны клиенту через XML-файл. Для определения связи между генераторами и формами сформирован XML-файл, в который дополнительно включен комментарий. В файле XML-модели хранится информация о моделируемых системах, моделях и методах получения расчетных параметров.

Клиентское приложение обеспечивает обработку графического пользовательского интерфейса и анимационных сцен.

На клиенте реализованы несколько групп форм. Так, справочник моделей позволяет передавать новые модели на сервер, редактировать информацию о существующих моделях. Из формы справочника осуществляется выбор модели для передачи на форму ввода и редактирования схем интегрирования, которая динамически создается в зависимости от выбора модели и метода интегрирования. На рисунке 2 показано, что в эту группу могут входить несколько форм.

Каждая зарегистрированная форма ввода и редактирования схем интегрирования имеет механизмы упаковки и передачи схемы на связанный с ней генератор. Таким образом, на сервере хранятся описания механизмов интеграции ядра и нужная связка «метод–генератор–форма» выбирается автоматически при выборе модели.

После упаковки и передачи схемы на сервер она передается в генератор, где происходит замена формальных параметров генератора на фактические. Генератор формирует программный код интегратора на компилируемом языке в отдельном файле, вызывает компилятор, который создает исполняемый файл. Вновь сгенерированному интегратору присваивается уникальное имя, включающее идентификатор текущей сессии.

Результатом выполнения интегратора является XML-файл, содержащий расчетные параметры модели на все области определения с заданным шагом. Этот файл передается на клиентское приложение, где происходит запись в форму хранения расчетных параметров.

Данные о параметрах, которые требуется обработать во внешних системах, передаются в форму настройки файла экспорта расчетных параметров, откуда в формате XML передаются соответствующему граничному модулю, взаимодействующему с внешним окружением. Граничные модули также работают на прием данных из внешних систем. Благодаря такому подходу к ядру могут быть подключены CASE-средства разработки моделей на уровне графических нотаций, обладающие механизмами кодирования моделей в формат XML.

Подпись:  Рис. 2. Схема функционирования ядра справочникаПредложенная структура ядра имеет механизм интеграции с вновь включаемыми компонентами без перекомпиляции всей системы. Таким образом, можно говорить, что среда моделирования обладает еще одним свойством открытой системы – способностью к интеграции с новыми внутренними модулями, расширяющими функциональность системы.

Подытоживая, отметим, что был разработан экспериментальный образец среды моделирования динамических систем с использованием таких средств и языков, как Flex, ActionScript, PHP, C. Среда включает подсистему анимации на основе технологий Flex и O3D.

Дополнительно реализован справочник моделей динамических систем, с помощью которого осуществляется редактирование информации о моделях. В основе справочника лежит wiki-движок mediawiki (mediawiki.org), относящийся к разряду свободного ПО. Вся вносимая информация записывается в БД wiki.

Представленный опытный образец является основой учебного комплекса по моделированию динамических систем, включающего электронный справочник с описанием систем и методов их моделирования, учебную виртуальную лабораторию моделирования динамических систем. Система может функционировать на множестве ПАК.

Благодаря адаптированному wiki-движку в наполнении контента справочника может принимать участие любой ее пользователь. Кроме того, система расширяема и возможна ее адаптация для процессов построения моделей гибридных систем.

Литература

1.   Сухомлин В.А. Методологический базис открытых систем // Открытые системы. 1996. № 4.

2.   Батоврин В.К. [и др.]. Построение профиля информационных, вычислительных и телекоммуникационных ресурсов для обеспечения фундаментальных исследований // Журнал радиоэлектроники. 2001. № 12.

3.   Тим О’Рейли. Что такое Web 2.0 // URL: http://www. computerra.ru/think/234100/ (дата обращения: 14.04.2010).


Постоянный адрес статьи:
http://swsys.ru/index.php?page=article&id=2753
Версия для печати
Выпуск в формате PDF (5.35Мб)
Скачать обложку в формате PDF (1.27Мб)
Статья опубликована в выпуске журнала № 2 за 2011 год.

Возможно, Вас заинтересуют следующие статьи схожих тематик: