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

Публикационная активность

(сведения по итогам 2017 г.)
2-летний импакт-фактор РИНЦ: 0,500
2-летний импакт-фактор РИНЦ без самоцитирования: 0,405
Двухлетний импакт-фактор РИНЦ с учетом цитирования из всех
источников: 0,817
5-летний импакт-фактор РИНЦ: 0,319
5-летний импакт-фактор РИНЦ без самоцитирования: 0,264
Суммарное число цитирований журнала в РИНЦ: 6012
Пятилетний индекс Херфиндаля по цитирующим журналам: 404
Индекс Херфиндаля по организациям авторов: 338
Десятилетний индекс Хирша: 17
Место в общем рейтинге SCIENCE INDEX за 2017 год: 527
Место в рейтинге SCIENCE INDEX за 2017 год по тематике "Автоматика. Вычислительная техника": 16

Больше данных по публикационной активности нашего журнале за 2008-2017 гг. на сайте РИНЦ

Вход


Забыли пароль? / Регистрация

Добавить в закладки

Следующий номер на сайте

4
Ожидается:
16 Декабря 2018

Возможности пакета Matlab в использовании удаленных вычислений для решения задач по численным методам

Capability of Matlab package related to distant computation using numerical approach for the problem solution
Статья опубликована в выпуске журнала № 3 за 2012 год. [ на стр. 195-198 ][ 12.09.2012 ]
Аннотация:С помощью Matlab Web Server (MWS) и удаленных вычислений для решения различных математических задач разработано Web-приложение, расширяющее возможности ранее созданного лабораторного практикума по численным методам. Данный лабораторный практикум представляет собой реализацию в системе Matlab совокупности численных ме-тодов для вычисления функций с заданной точностью, для решения нелинейных уравнений, системы линейных ал-гебраических уравнений и дифференциальных уравнений, интерполирования табличной функции полиномом, ап-проксимации функции, численного интегрирования и численной оптимизации функций. В применяемой технологии обширная библиотека стандартных функций MWS позволяет создавать приложения, в которых Matlab использует возможности WWW для посылки данных в Matlab и отображения результатов в Web-браузере. MWS зависит от протокола TCP/IP сетей передачи данных и является связующим звеном между клиентом системы и Matlab. Приложение работает на сервере, пользователи взаимодействуют с ним через Web-браузеры, и им не нужен Matlab. Поэтому MWS является также сервисом взаимодействия Matlab с Web-сервером Apache. MWS выгоден тем, что при работе пользователей компьютерных сетей с математическим пакетом Matlab отпадает необходимость в установке данного достаточно ресурсоемкого ПО на локальные компьютеры, поскольку все вычисления выполняет сервер. Подготовка к работе Web-приложения в сети схожа с разработкой локального при-ложения Matlab и включает дополнительную стадию – разработку Web-интерфейса, которая заключается в создания Web-страниц с помощью языка HTML. Внедрение Web-приложения позволяет облегчить работу преподавателей, повысить эффективность использования программы при обучении в дистанционном режиме.
Abstract:The Web-application is designed on Matlab, Web Server (MWS) and distant computation of various math problems that expands capabilities of the previous numerical approach for laboratory-based practical. This laboratory-based practical represents implementation of numerical technique collection on Matlab provided for cal-culations of functions with given accuracy; non-linear equation solution; solution of simultaneous linear algebraic equations; interpolation of tabulated functions using polynom; approximation of a function; solution of differential equations; numerical integration and numerical optimization of functions. Large library of standard MWS functions used in the technology, can create applications, where Matlab uses World Wide Web to send data to Matlab and display results in a Web-browser. MWS depends on transfer data TCP/IP protocol and it links client and MATLAB. The application works at server and user interacts with it through Web-browser and the user does not need Matlab. Therefore, MWS is also an interact communication service of MatLab with the Web-server Apache. MWS has some advantages. When a network user works with Matlab package, there is no need to install resource-intensive software on local computers, because all computations are made by server. Preparation of the Web-application to work in the net is similar to design of local Matlab application and it includes additional step: design of the Web-interface, which means creation of Web-pages on HTML language. Implementation of the Web-application facilitates teaches’ work, it improves effectiveness of the software in case of distant education.
Авторы: Нгуен Зуи Тхаи (duythaipistu@gmail.com) - Иркутский государственный технический университет , ,
Ключевые слова: численные методы., математические задачи, удаленный доступ, удаленные вычисления, сервер, web-приложение, matlab web server
Keywords: numerical methods, mathematical tasks, remote access, remote computing, server, web-application, matlab web server
Количество просмотров: 6660
Версия для печати
Выпуск в формате PDF (7.64Мб)
Скачать обложку в формате PDF (1.33Мб)

Размер шрифта:       Шрифт:

В настоящее время во многих учебных заведениях реформируются средства организации учебного процесса и интенсивно внедряется дистанционное обучение. Это требует большой подготовительной работы, которая начинается с разработки электронных учебников и практикумов. В таких условиях актуальна задача повышения эффективности выполнения лабораторного практикума за счет работы только при наличии Web-браузера. С этой целью в некоторых математических пакетах, таких как Mathcad, Maple и Matlab, появились средства для удаленной разработки Web-приложе­ния, ориентированного на сложные вычисления. MWS позволяет создавать Web-приложение, работающее на сервере, и пользователи взаимодействуют с ним лишь через Web-браузеры.

Создание Web-приложения является шагом в развитии программы «Лабораторный практикум» по численным методам в системе Matlab, которую реализовал автор. Данная программа представляет собой реализацию совокупности численных методов для решения различных математических задач, таких как вычисление функций с заданной точностью, решение нелинейных уравнений, системы линейных алгебраических уравнений, дифференциальных уравнений, интерполирование табличной функции полиномом, аппроксимация функции, численное интегрирование и оптимизация функций. Программа используется в процессе обучения студентов в Иркутском государственном техническом университете по специальности «технология машиностроения». Внедрение Web-приложения позволяет облегчить работу преподавателей, повысить эффективность использования программы при обучении в дистанционном режиме.

Перед созданием Web-приложения с помощью MWS при использовании данной программы в процессе обучения студентов на всех компьютерах сети необходимо установить систему Matlab, а затем запустить программу на каждом из них. Для установки системы Matlab 7.0 требуются процессор Pentium III, IV или Pentium M и выше, объем оперативной памяти в 256 MB (рекомендуется 512 MB) и как минимум 400 MB дискового пространства.

После создания Web-приложения нужны только один мощный компьютер и скоростная линия связи между компьютерами. MWS выгоден тем, что при работе пользователей компьютерных сетей с математическим пакетом Matlab отпадает необходимость установки данного достаточно ресурсоемкого ПО на локальные компьютеры, поскольку все вычисления выполняет сервер. Подготовка к работе Web-приложения в сети схожа с разработкой локального приложения Matlab и включает дополнительную стадию – разработку Web-интерфейса, которая заключается в создании Web-страниц с помощью языка HTML.

Среда разработки приложений MWS. Обширная библиотека стандартных функций MWS позволяет создавать приложения, в которых Matlab использует возможности WWW для посылки данных в Matlab и отображения результатов в Web-браузере. MWS зависит от протокола TCP/IP сетей передачи данных и является связующим звеном между клиентом системы и Matlab.

Другими словами, MWS позволяет разрабатывать приложения для работы в режиме удаленного доступа, используя стандартные компоненты Matlab. Приложение работает на сервере, а пользователь взаимодействует с ним через Web-брау­зеры, например, Microsoft Internet Explorer, Fire­Fox, Safari и др. Для работы с приложением пользователю не нужен Matlab, достаточно скоростной линии связи с сервером.

Принципы работы MWS. Имеются два варианта настройки MWS. При первом варианте Web-браузер загружается в клиентском компьютере, причем Matlab, MWS (matlabserver) и Web-сервер загружаются в другом компьютере. Схема первого варианта настройки показана на рисунке 1.

Другой вариант более сложный, при этом Web-сервер загружается в отдельном компьютере (см. рис. 2).

Принцип работы MWS заключается в следующем: пользователь заходит на специально подготовленную страницу в Интернете и вводит данные, необходимые для решения задачи. Они поступают в программу Matlab, которая на основе введенных данных осуществляет необходимые вычисления, отправляет результат, визуализируемый непосредственно на странице Web-браузера.

При этом нужно иметь в виду, что MWS не является Web-сервером, это сервис взаимодействия MatLab с Web-сервером. Сервисом, или службой, принято называть программу, которая может постоянно находиться в памяти компьютера в ожидании предназначенных для нее команд. Этим сервис отличается от обычной программы, которая автоматически выгружается из памяти компьютера, завершив обработку поступившей команды. В качестве сервера используются Apache или Internet Information Services (IIS). В авторской конфигурации применены пакеты Matlab, Matlab Web Server и Web Server (Apache) на одном компьютере.

Создание MWS-приложений. MWS-приложе­ния представляют собой сочетание М-файлов, HTML-файлов и графиков. Разработчику необходимо лишь знание программирования на Matlab и основных возможностей HTML. Процесс разработки приложений требует небольшого количества простых шагов:

–      создание HTML-документа для сбора исходных данных от пользователей;

–      создание М-файлов для получения данных из HTML-файлов, анализа данных и генерации нужных графиков, помещения результатов в Matlab-структуру и вызова htmlrep для помещения результатов в выходной html-файл;

–      создание html-документа для вывода результатов в браузере.

Кроме этого, перед созданием MWS-прило- же­ния необходимо настроить файлы конфигурации httpd.conf и matweb.conf, сопровождающие программы Apache и matlab.exe соответственно. Подобная настройка этих файлов была описана в [1–3].

Создание Web-приложения «Лабораторный практикум»

Создание HTML-файлов для сбора данных. Для каждой задачи «Лабораторного практикума» готовится соответствующий файл, объединяющий все исходные данные пользователя. Данные передаются Matlab в виде структуры данных instruct. Чтобы обеспечить связь с Matlab, нужно указать путь к программе matweb.exe и имя M-файла, в котором будут производиться расчеты. Такая конструкция имеет следующий вид:

action="/cgi-bin/matweb.exe" target="outputwin­dow">

Подпись:  
Рис. 3. Интерфейс «Решение нелинейных уравнений»
В данном случае M-файл solve_system_equa­tions предназначен для решения системы линейных алгебраических уравнений.

Создание M-файлов. Для каждого HTML-фай­ла создается M-файл, который получает данные в виде структуры данных instruct. Для решения  системы линейных алгебраических уравнений (func­tion rs=solve_system_equations(instruct)) структура данных instruct содержит следующие поля:

instruct.matrix_A – матрица коэффициентов A;

instruct.matrix_B – матрица свободных членов B;

instruct.matrix_P – матрица первого приближения P при решении методом простой итерации;

instruct.valid_deviation – допустимое отклонение;

instruct.max_iterations – максимальное число итераций;

instruct.method – метод решения (Крамера, простой итерации, Гаусса).

Получив исходные данные, M-файл выполняет требуемые вычисления, генерирует заданные графики. Графики сохраняются во временном каталоге, и имя файла графиков используется для отображения на HTML-файле вывода.

Результат выполнения M-файла также представлен в виде структуры и отправляется в HTML-файл вывода (solve_system_equations2.html) при вызове команды htmlrep:

templatefile=which(‘solve_system_equations2.html')

rs=htmlrep(outstruct, templatefile)

Создание HTML-файлов для отображения результатов. Этот файл получает данные, сгенерированные M-файлом, и отображает полученную информацию пользователю.

Использование Web-приложения «Лабораторный практикум». Доступ к Web-приложению «Лабораторный практикум» осуществляется через Web-браузеры.

На рисунке 3 показан интерфейс работы Web-приложения.

В заключение отметим следующее. Создание Web-приложения с помощью MWS является особой возможностью Matlab по использованию удаленных вычислений для повышения эффективности решения задач. Она значительно облегчает работу преподавателей и играет важную роль в повышении эффективности средств организации учебного процесса, интенсивном внедрении дистанционного обучения. 

Литература

1.     Пономарева И.С., Зелепухина В.А., Тарасевич Ю.Ю. Разработка приложений для Matlab Web Server // Компьютерные инструменты в образовании. 2005. № 4. С. 48–56.

2.     Котельников И.А., Черкасский В.С. MATLAB Web Server: вычисления в Интернете // Exponenta Pro. Математика в приложениях. 2004. № 1 (4). С. 4–11.

3.     Настройка MatLab web-server на платформе Apache и его приложения для моделирования физических процессов. URL: http://infocom.uz (дата обращения: 29.06.2011).

4.     MATLAB Web Server. The Math Works, Inc. 2002.


Постоянный адрес статьи:
http://swsys.ru/index.php?page=article&id=3241
Версия для печати
Выпуск в формате PDF (7.64Мб)
Скачать обложку в формате PDF (1.33Мб)
Статья опубликована в выпуске журнала № 3 за 2012 год. [ на стр. 195-198 ]

Возможно, Вас заинтересуют следующие статьи схожих тематик: