LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

Головна Електроніка. Обчислювальна техніка → Управління процесом символьних перетворень при розв'язанні задач комп'ютерної алгебри


НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИ

ІНСТИТУТ ПРОБЛЕМ МАТЕМАТИЧНИХ МАШИН І СИСТЕМ




ШВАЛЮК Тетяна Миколаївна



УДК 681.086



УПРАВЛІННЯ ПРОЦЕСОМ СИМВОЛЬНИХ ПЕРЕТВОРЕНЬ

ПРИ РОЗВ’ЯЗАННІ ЗАДАЧ КОМП'ЮТЕРНОЇ АЛГЕБРИ




01.05.03 – Математичне та програмне забезпечення

обчислювальних машин і систем






АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук








Київ - 2007

Дисертацією є рукопис.


Робота виконана в Інституті проблем математичних машин і систем НАН України, м. Київ.


Науковий керівник доктор фізико-математичних наук,

старший науковий співробітник

Клименко Віталій Петрович,

Інститут проблем математичних машин і систем НАН

України, заступник директора з наукової роботи


Офіційні опоненти: доктор технічних наук,

старший науковий співробітник

Теслер Геннадій Семенович,

Інститут проблем математичних машин і систем НАН

України, головний науковий співробітник


кандидат фізико-математичних наук,

старший науковий співробітник

Лялецький Олександр Вадимович,

Київський національний університет

імені Тараса Шевченка, факультет кібернетики,

завідуючий лабораторією


Захист відбудеться “ 23 ” січня 2008 року о 14 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д26.204.01 в Інституті проблем математичних машин і систем НАН України за адресою: 03187, Київ-187, проспект Академіка Глушкова, 42.


З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Інституту проблем математичних машин і систем НАН України за адресою: 03187, Київ-187, проспект Академіка Глушкова, 42.


Автореферат розісланий “ 19 ” грудня 2007 року.



Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради В.І. Ходак


ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ


Актуальність теми. Рівень сучасних наукових і технічних проблем різко підвищує роль математичного моделювання, яке часто звільняє від дорогих, довготривалих і менш точних натурних випробувань. Сучасні високі технології, звичайно, вимагають моделювання й вивчення нестаціонарних процесів і складних об'єктів, які характеризуються нелінійними, розривними й швидко коливними залежностями. Їхнє дослідження вимагає застосування розвиненого математичного апарату. Це приводить до необхідності розширення спектру застосовуваних методів їхнього рішення за рахунок використання аналітичних і чисельно-аналітичних перетворень. Тому актуальною є задача створення й удосконалення орієнтованих на такі методи систем програмування. З'являються все нові версії таких систем комп'ютерної алгебри (СКА), як АНАЛІТИК, AXІOM, MAPLE, MATHEMATІCA, REDUCE, які постійно вдосконалюються разом із ростом технічних характеристик ЕОМ.

Обсяг формульних викладок невпинно зростає разом зі складністю досліджуваних об'єктів і процесів. З'явилися нові машинні методи, орієнтовані на важко доступні для огляду інформаційні об'єкти. Це привело до того, що ефективність інтерактивного режиму стала падати й відповідно зростати актуальність розробки засобів організації автоматичного управління процесом виконання програм. Зростання ролі процесу автоматичного виконання програм добре ілюструється в дисертації О.Л. Ляхова. Більшість відомих зарубіжних СКА надзвичайно громіздкі й орієнтовані, в основному, на розв'язування задач в інтерактивному режимі.

Починаючи з 60-х років, під керівництвом академіка В.М. Глушкова в Інституті кібернетики НАН України розроблялися високоінтелектуальні СКА сімейства АНАЛІТИК, які апаратно реалізовувалися на ЕОМ серії МІР (АНАЛІТИК, АНАЛІТИК-74) та спеціалізованих машинах СМ-1410 та ЄС-2680 (АНАЛІТИК-79). У розвиток теорії та практики засобів СКА великий вклад внесли С.О. Абрамов, Ю.В. Благовєщенський, В.Г. Боднарчук, Т.О. Грінченко, Ю.В. Капітонова, В.П. Клименко, О.А. Летічевський, О.Л. Ляхов, Б.О. Попов, А.О. Стогній, Г.С. Теслер, Ю.С. Фішман та інш. З кінця 80-х років програмно реалізовувалися на сучасних ПЕОМ АНАЛІТИК-89, АНАЛІТИК-91, АНАЛІТИК-93, АНАЛІТИК-2000. Мови цього сімейства орієнтовані на застосування аналітичних і чисельно-аналітичних методів як в автоматичному, так і в інтерактивному режимах, а також обчислення з довільною розрядністю.

Удосконалення сучасних СКА ведеться в таких напрямах: розширення множини типів даних, наближення символіки алгоритмічних мов СКА до символіки загальноприйнятої мови математики, що суттєво розширює спектр та ефективність застосовування методів. Однак це приводить до ускладнення процесу програмування й до підвищення вимог щодо кваліфікації програміста-користувача. Тому в основу нових версій СКА сімейства АНАЛІТИК береться ріст продуктивності праці користувача-програміста за рахунок підвищення рівня інтелекту мови. Дослідження з вирішенням задач в інтерактивному режимі показали, що рівень інтелекту мови в основному визначається засобами автоматичного рішення задач і лаконізмом та “прозорістю” програм. Автоматичне виконання програм комп’ютерної алгебри забезпечується за допомогою апарата управління символьними перетвореннями, що спирається на розвинену систему розпізнавання функціональних і структурних властивостей об'єктів мови.

Актуальною є також задача відносно дослідження й виділення наборів функцій, що, звичайно, спільно застосовуються при написанні програм, а також включення в мову режимних функцій, які забезпечують спільне виконання функцій таких наборів. Це дозволяє робити програми більш лаконічними й у такий спосіб полегшує процес їхнього написання й налагодження. Реалізація програм в інших сучасних СКА вимагає громіздкої і не завжди практично здійсненої емуляції.

Таким чином, зростання складності сучасних задач та спектра застосовуваних методів разом із підвищенням ефективності засобів розпізнавання властивостей об’єктів робить актуальною задачу автоматичного управління процесом перетворень символьних об’єктів.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота виконана в рамках науково-дослідних робіт, що виконувалися в Інституті проблем математичних машин і систем Національної академії наук України відповідно до координаційних планів “Створення наукових засад та розробка ефективних методів, алгоритмів і інструментальних засобів математичного моделювання складних об'єктів”, ДР №0198U000397, “Математичне моделювання в радіолокації, дефектоскопії, акустиці та механіці з використанням методів комп'ютерної алгебри”, ДР №0100U000811.

Мета і завдання дослідження. Метою роботи є розробка засобів і методів управління процесом символьних перетворень для підвищення продуктивності праці користувача та їхнє впровадження в СКА нового покоління. Для досягнення поставленої мети необхідно вирішити такі завдання:

  • визначити “вузькі місця” в організації обчислювального процесу СКА для автоматичного рішення задач;

  • розробити методи й