Stáhněte si vědecké programy pro váš počítač. Aplikace pro inženýrské a vědecké výpočty jako nástroje pro testování výkonu PC. Vlastnosti numerického modelování dynamiky experimentálního uvazovacího systému pomocí softwaru

Symbolická, nebo, jak se také říká, počítačová matematika nebo počítačová algebra, je velkou částí matematického modelování. V zásadě lze programy tohoto druhu klasifikovat jako programy počítačově podporovaného konstrukčního inženýrství. V oblasti inženýrského designu tedy existují tři hlavní sekce:

• CAD - Počítačem podporované navrhování;
• CAM - Computer Aided Manufacturing;
• CAE - Computer Aided Engineering.

Dnes se seriózní projektování, urbanismus a architektura, elektrotechnika a řada příbuzných oborů, stejně jako technické vzdělávací instituce, se již neobejdou bez počítačově podporovaného navrhování (CAD), výrobních a výpočtových systémů. A matematické balíčky jsou nedílnou součástí světa CAE systémů, ale tuto část nelze v žádném případě považovat za druhořadou, jelikož některé problémy nelze bez pomoci počítače vůbec vyřešit. Navíc se dnes i teoretici (tzv. čistí, neaplikovaní matematici) uchylují například k systémům symbolické matematiky, aby ověřili své hypotézy.

Ještě před nějakými 10 lety byly tyto systémy považovány za čistě profesionální, ale polovina 90. let se stala zlomovým bodem pro globální trh CAD/CAM/CAE systémů pro masové použití. Poté, poprvé po dlouhé době, byly uživatelům osobních počítačů k dispozici balíčky pro parametrické modelování s průmyslovými možnostmi. Tvůrci takových systémů zohlednili požadavky širokého spektra uživatelů a dali tak příležitost desítkám tisíc inženýrů a matematiků využívat nejnovější vědecké poznatky v oblasti technologie CAD/CAM/CAE systémů na svých osobních pracovištích. .

Co tedy programy matematického modelování umí? Opravdu vyžadují, aby vědci byli schopni programovat v určitých algoritmických jazycích, ladit programy, chytat chyby a trávit spoustu času získáváním výsledků? Ne, ty časy jsou dávno pryč a nyní matematické balíčky využívají princip konstrukce modelu spíše než tradiční „umění programování“. To znamená, že uživatel pouze položí problém a systém si sám najde metody a algoritmy pro jeho řešení. Navíc takové rutinní operace, jako je otevírání závorek, transformace výrazů, hledání kořenů rovnic, derivací a neurčitých integrálů, jsou nezávisle prováděny počítačem v symbolické formě a prakticky bez zásahu uživatele.

Moderní matematické balíčky lze použít jak jako běžnou kalkulačku, tak jako prostředek pro zjednodušení výrazů při řešení jakýchkoliv problémů a jako grafický nebo dokonce zvukový generátor! Rozhraní s internetem se také stalo standardem a HTML stránky jsou nyní generovány jako součást procesu výpočtu. Nyní můžete vyřešit problém a zároveň průběh jeho řešení zveřejnit kolegům na své domovské stránce.

O programech matematického modelování a možných oblastech jejich použití můžeme hovořit velmi dlouho, ale omezíme se pouze na stručný přehled předních programů s uvedením jejich společných vlastností a rozdílů. V současné době mají téměř všechny moderní CAE programy vestavěné symbolické výpočetní funkce. Za nejznámější a vhodné pro matematické symbolické výpočty jsou však považovány Maple, MathCad, Mathematica a MatLab. Při revizi hlavních programů symbolické matematiky však také poukážeme na možné alternativy, které jsou ideologicky podobné tomu či onomu vedoucímu balíčku.

Co tedy tyto programy dělají a jak pomáhají matematikům? Základem kurzu matematické analýzy ve vysokoškolském vzdělávání jsou pojmy jako limity, derivace, primitivní funkce, integrály různých typů, řady a diferenciální rovnice. Kdo zná základy vyšší matematiky, pravděpodobně zná desítky pravidel pro hledání limit, braní integrálů, hledání derivací atd. Když k tomu přidáte fakt, že k nalezení většiny integrálů si musíte pamatovat i tabulku základních integrálů, získáte skutečně obrovské množství informací. A pokud nějakou dobu necvičíte řešení takových problémů, pak se hodně rychle zapomene a abyste našli například složitější integrál, budete se muset podívat do referenčních knih. Ale brát integrály a hledat limity v reálné práci není hlavním cílem výpočtů. Skutečným cílem je řešení problémů a výpočty jsou jen mezikrokem na cestě k tomuto řešení.

Pomocí popsaného softwaru můžete ušetřit spoustu času a vyhnout se mnoha chybám ve výpočtech. CAE systémy se přirozeně neomezují pouze na tyto schopnosti, ale v této recenzi se na ně zaměříme.

Poznamenejme pouze, že rozsah problémů, které tyto systémy řeší, je velmi široký:

• provádění matematického výzkumu, který vyžaduje výpočty a analytické výpočty;
• vývoj a analýza algoritmů;
• matematické modelování a počítačový experiment;
• analýza a zpracování dat;
• vizualizace, vědecká a inženýrská grafika;
• vývoj grafických a výpočtových aplikací.

Upozorňujeme však, že protože systémy CAE obsahují operátory pro základní výpočty, lze téměř všechny algoritmy, které nejsou zahrnuty ve standardních funkcích, implementovat napsáním vlastního programu.

Matematica (http://www.wolfram.com/)

• 400-550 MB místa na disku;
• operační systémy: Windows 98/Me/NT 4.0/2000/2003 Server/2003x64/XP/XP x64.

Společnost Wolfram Reseach, Inc., která vyvinula počítačový matematický systém Mathematica, je právem považována za nejstaršího a nejetablovanějšího hráče v této oblasti. Balíček Mathematica (aktuální verze 5.2) je široce používán ve výpočtech v moderním vědeckém výzkumu a stal se široce známým ve vědeckém a vzdělávacím prostředí. Dalo by se dokonce říci, že Mathematica má významnou funkční redundanci (zejména je zde dokonce schopnost syntetizovat zvuk).

Je však nepravděpodobné, že tento výkonný matematický systém, který se hlásí ke světové špičce, potřebuje sekretářka nebo dokonce ředitel malé komerční společnosti, nemluvě o běžných uživatelích. Ale nepochybně každá seriózní vědecká laboratoř nebo univerzitní katedra by měla mít podobný program, pokud má vážný zájem o automatizaci provádění matematických výpočtů jakéhokoli stupně složitosti. Navzdory jejich zaměření na seriózní matematické výpočty se systémy tříd Mathematica snadno učí a může je používat poměrně široká kategorie uživatelů – vysokoškolští studenti a učitelé, inženýři, postgraduální studenti, výzkumní pracovníci a dokonce i studenti matematických tříd ve všeobecném i speciálním vzdělávání. školy. Všichni najdou v takovém systému řadu užitečných možností uplatnění.

Rozsáhlé funkce programu zároveň nezatěžují jeho rozhraní a nezpomalují výpočty. Mathematica trvale prokazuje vysokou rychlost symbolických transformací a numerických výpočtů. Ze všech uvažovaných systémů je program Mathematica nejúplnější a nejuniverzálnější, nicméně každý program má své výhody i nevýhody. A hlavně mají své přívržence, které je zbytečné přesvědčovat o nadřazenosti jiného systému. Ale ti, kteří vážně pracují s počítačovými matematickými systémy, by měli používat několik programů, protože pouze to zaručuje vysokou úroveň spolehlivosti složitých výpočtů.

Všimněte si, že na vývoji různých verzí systému Mathematica se spolu s mateřskou společností Wolfram Research, Inc. podílely další společnosti a stovky vysoce kvalifikovaných odborníků, včetně matematiků a programátorů. Jsou mezi nimi i zástupci ruské matematické školy, která je respektovaná a žádaná v zahraničí. Mathematica je jedním z největších softwarových systémů a implementuje nejefektivnější výpočetní algoritmy. Patří mezi ně například kontextový mechanismus, který eliminuje výskyt vedlejších efektů v programech.

Systém Mathematica je dnes považován za světového lídra mezi systémy počítačové symbolické matematiky pro PC, poskytující nejen možnost provádět složité numerické výpočty s výstupem jejich výsledků v nejsofistikovanější grafické podobě, ale také provádět mimořádně pracné analytické transformace a výpočty. Verze systému Windows mají moderní uživatelské rozhraní a umožňují připravovat dokumenty ve formě Notebooků. Kombinují zdrojová data, popisy algoritmů řešení problémů, programy a výsledky řešení v široké škále forem (matematické vzorce, čísla, vektory, matice, tabulky a grafy).

Mathematica byla koncipována jako systém, který by maximálně zautomatizoval práci vědců a analytických matematiků, a proto si zaslouží studium i jako typický představitel elitních a vysoce inteligentních softwarových produktů nejvyššího stupně složitosti. Mnohem větší zájem je však jako výkonná a flexibilní matematická sada nástrojů, která může poskytnout neocenitelnou pomoc většině vědců, vysokoškolských učitelů, studentů, inženýrů a dokonce i školáků.

Od samého počátku byla velká pozornost věnována grafice, včetně dynamické, a dokonce i multimediálním schopnostem - reprodukci dynamické animace a syntéze zvuku. Nabídka grafických funkcí a možností, které mění jejich působení, je velmi široká. Grafika byla vždy silnou stránkou různých verzí systému Mathematica a zajistila jim vedoucí postavení mezi počítačovými matematickými systémy.

Díky tomu Mathematica rychle zaujala vedoucí pozici na trhu symbolických matematických systémů. Obzvláště atraktivní jsou rozsáhlé grafické možnosti systému a implementace rozhraní typu notebook. Systém zároveň poskytoval dynamické propojení buněk dokumentů ve stylu tabulkových procesorů i při řešení symbolických problémů, čímž se zásadně a výhodně odlišoval od jiných podobných systémů.

Mimochodem, centrální místo v systémech třídy Mathematica zaujímá strojově nezávislé jádro matematických operací, které umožňuje přenos systému na různé počítačové platformy. K přenosu systému na jinou počítačovou platformu se používá procesor rozhraní softwaru front End. Je to on, kdo určuje, jaký typ uživatelského rozhraní má systém, to znamená, že procesory rozhraní systémů Mathematica pro jiné platformy mohou mít své vlastní nuance. Jádro je dostatečně kompaktní, takže z něj lze velmi rychle volat jakoukoli funkci. Chcete-li rozšířit sadu funkcí, použijte Knihovnu a sadu doplňkových balíčků. Rozšiřující balíčky jsou připraveny ve vlastním programovacím jazyce systémů Mathematica a jsou hlavním prostředkem pro rozvoj schopností systému a jejich přizpůsobení pro řešení specifických tříd uživatelských problémů. Systémy mají navíc zabudovaný elektronický systém nápovědy – Help, který obsahuje elektronické knihy s reálnými příklady.

Mathematica je tedy na jedné straně typickým programovacím systémem založeným na jednom z nejvýkonnějších problémově orientovaných vysokoúrovňových funkcionálních programovacích jazyků, určených k řešení různých problémů (včetně matematických), a na straně druhé interaktivní systém pro řešení většiny matematických problémů.úlohy online bez tradičního programování. Mathematica jako programovací systém má tedy všechny schopnosti vyvíjet a vytvářet téměř jakékoli řídicí struktury, organizovat vstupy a výstupy, pracovat se systémovými funkcemi a obsluhovat jakákoli periferní zařízení a s pomocí rozšiřujících balíčků (Add-ons) je možné přizpůsobit se potřebám každého uživatele (ačkoli běžný uživatel tyto programovací nástroje nemusí potřebovat – vystačí si s vestavěnými matematickými funkcemi systému, které svou hojností a rozmanitostí udivují i ​​zkušené matematiky).

Mezi nevýhody systému Mathematica patří pouze velmi neobvyklý programovací jazyk, který však usnadňuje podrobný systém nápovědy.

Jednodušší, ale ideologicky podobné alternativy k Mathematice zahrnují balíčky jako Maxima ( /) a Kalamaris (developer.kde.org/~larrosa/kalamaris.html).

Upozorňujeme, že systém Maxima je nekomerční projekt s otevřeným zdrojovým kódem. Maxima používá k matematické práci jazyk podobný Mathematice a grafické rozhraní se řídí stejnými principy. Zpočátku se program jmenoval Xmaxima a byl vytvořen pro systémy UNIX.

Kromě toho má nyní Maxima ještě výkonnější, efektivnější a uživatelsky přívětivější grafické rozhraní pro různé platformy nazvané Wxmaxima (http://wxmaxima.sourceforge.net). A přestože tento projekt zatím existuje pouze v beta verzi, postupně se mění ve velmi seriózní alternativu komerčních systémů.

Co se týče programu Kalamaris, je to také nový projekt, který má přístup a ideologii podobnou systému Mathematica. Projekt ještě není dokončen, ale je to také dobrá bezplatná alternativa k takovému komerčnímu monstru, jako je Mathematica.

Javor (http://www.maplesoft.com/)

Minimální systémové požadavky:

Procesor Pentium III 650 MHz;

400 MB místa na disku;

Operační systémy: Windows NT 4 (SP5)/98/ME/2000/2003 Server/XP Pro/XP Home.

Program Maple (poslední verze 10.02) je jakýmsi patriarchou v rodině symbolických matematických systémů a stále je jedním z lídrů mezi univerzálními symbolickými výpočetními systémy. Poskytuje uživateli pohodlné intelektuální prostředí pro matematický výzkum na jakékoli úrovni a je obzvláště populární ve vědecké komunitě. Všimněte si, že symbolický analyzátor programu Maple je nejvýkonnější součástí tohoto softwaru, takže byl vypůjčen a zahrnut do řady dalších balíčků CAE, jako je MathCad a MatLab, a také do Scientific WorkPlace a Math Office for Word. balíčky pro přípravu vědeckých publikací .

Balíček Maple je společným vývojem University of Waterloo (Ontario, Kanada) a ETHZ, Curych, Švýcarsko. Pro jeho prodej vznikla speciální společnost - Waterloo Maple, Inc., která se bohužel proslavila spíše matematickou studií svého projektu než úrovní komerční realizace. Díky tomu byl systém Maple dříve dostupný především úzkému okruhu profesionálů. Nyní tato společnost spolupracuje se společností MathSoft, Inc., která je úspěšnější v obchodě a ve vývoji uživatelského rozhraní matematických systémů. - tvůrce velmi oblíbených a rozšířených systémů pro numerické výpočty MathCad, které se staly mezinárodním standardem pro technické výpočty.

Maple poskytuje vhodné prostředí pro počítačové experimenty, během kterých se zkoušejí různé přístupy k problému, analyzují se konkrétní řešení a v případě nutnosti programování se vybírají fragmenty vyžadující zvláštní rychlost. Balíček umožňuje vytvářet integrovaná prostředí za účasti dalších systémů a univerzálních programovacích jazyků na vysoké úrovni. Po provedení výpočtů a vy potřebujete formalizovat výsledky, můžete použít nástroje tohoto balíčku k vizualizaci dat a přípravě ilustrací k publikaci. K dokončení práce zbývá pouze připravit tištěný materiál (reportáž, článek, knihu) přímo v prostředí Maple a poté můžete přistoupit k dalšímu studiu. Práce je interaktivní – uživatel zadává příkazy a výsledek jejich provádění ihned vidí na obrazovce. Balíček Maple se přitom vůbec nepodobá tradičnímu programovacímu prostředí, které vyžaduje přísnou formalizaci všech proměnných a akcí s nimi. Zde je automaticky zajištěn výběr vhodných typů proměnných a kontrola správnosti operací, takže v obecném případě není potřeba popisovat proměnné a striktně formalizovat záznam.

Balíček Maple se skládá z jádra (procedury napsané v C a dobře optimalizované), knihovny napsané v jazyce Maple a vyvinutého externího rozhraní. Jádro provádí většinu základních operací a knihovna obsahuje mnoho příkazů – procedur, které se provádějí v interpretačním režimu.

Rozhraní Maple je založeno na konceptu listu nebo dokumentu obsahujícího vstupní/výstupní řádky a text, stejně jako grafiku.

Balíček je zpracován v režimu tlumočníka. Ve vstupním řádku uživatel zadá příkaz, stiskne klávesu Enter a obdrží výsledek - výstupní řádek (nebo řádky) nebo zprávu o chybně zadaném příkazu. Okamžitě je vydána výzva k zadání nového příkazu atd.

Rozhraní Maple

Pracovní okna (listy) systému Maple lze využít buď jako interaktivní prostředí pro řešení problémů, nebo jako systém pro přípravu technické dokumentace. Výkonné skupiny a tabulky zjednodušují interakci uživatele s enginem Maple tím, že slouží jako primární prostředek, kterým jsou požadavky na provedení konkrétních úkolů a výstupní výsledky odesílány do systému Maple. Oba tyto typy primárních nástrojů umožňují zadávání příkazů Maple.

Systém Maple umožňuje zadávat tabulky obsahující jak čísla, tak symboly. Kombinují matematické schopnosti Maple se známým řádkovým a sloupcovým formátem tradičních tabulek. Maple tabulky lze použít k vytvoření tabulek vzorců.

Pro snazší dokumentaci a organizaci výsledků výpočtů existují možnosti rozdělení na odstavce, oddíly a přidávání hypertextových odkazů. Hypertextový odkaz je navigační pomůcka. Jedním kliknutím můžete přejít na jiný bod v listu, na jiný list, na stránku nápovědy, na list na webovém serveru nebo na jakoukoli jinou webovou stránku.

Pracovní listy lze hierarchicky organizovat do sekcí a podsekcí. Sekce a podsekce lze rozbalit nebo sbalit. Maple, stejně jako ostatní textové editory, podporuje možnost záložky.

Počítání v Maple

Systém Maple lze použít na nejzákladnější úrovni svých možností - jako velmi výkonnou kalkulačku pro výpočty pomocí daných vzorců, ale jeho hlavní výhodou je schopnost provádět aritmetické operace v symbolické podobě, tedy tak, jak to člověk dělá. . Při práci se zlomky a odmocninami je program při výpočtech nepřevádí do desetinného tvaru, ale provádí potřebné zmenšení a transformace do sloupce, což umožňuje vyhnout se chybám při zaokrouhlování. Pro práci s desítkovými ekvivalenty má systém Maple speciální příkaz, který aproximuje hodnotu výrazu ve formátu s plovoucí desetinnou čárkou. Systém Maple počítá konečné a nekonečné součty a součiny, provádí výpočetní operace s komplexními čísly, snadno redukuje komplexní číslo na číslo v polárních souřadnicích, vypočítává číselné hodnoty elementárních funkcí a také zná mnoho speciálních funkcí a matematických konstant ( jako "e"" a "pi"). Maple podporuje stovky speciálních funkcí a čísel v mnoha oblastech matematiky, vědy a inženýrství. Zde je jen několik z nich:

• chybová funkce;
• Eulerova konstanta;
• exponenciální integrál;
• eliptická integrální funkce;
• funkce gama;
• zeta funkce;
• Funkce Heaviside krok;
• Diracova delta funkce;
• Besselovy a modifikované Besselovy funkce.

Systém Maple nabízí různé způsoby, jak reprezentovat, redukovat a transformovat výrazy, jako jsou operace, jako je zjednodušení a faktorizace algebraických výrazů a jejich redukce do různých forem. Maple tedy může být použit k řešení rovnic a systémů.

Maple má také mnoho výkonných nástrojů pro vyhodnocování výrazů s jednou nebo více proměnnými. Program lze použít k řešení problémů diferenciálního a integrálního počtu, limitního počtu, rozšíření řad, sčítání řad, násobení, integrálních transformací (jako je Laplaceova transformace, Z-transformace, Mellinova nebo Fourierova transformace), jakož i studovat spojité nebo po částech spojité funkce.

Maple umí vypočítat limity funkcí, jak konečných, tak inklinujících k nekonečnu, a také rozpoznává nejistoty v limitech. Tento systém může řešit řadu běžných diferenciálních rovnic (ODE) i parciálních diferenciálních rovnic (PDE), včetně problémů počátečních podmínek (IVP) a problémů okrajových podmínek (BVP).

Jedním z nejčastěji používaných softwarových balíků v Maple je balík lineární algebry, který obsahuje výkonnou sadu příkazů pro práci s vektory a maticemi. Maple dokáže najít vlastní čísla a vlastní vektory operátorů, vypočítat křivočaré souřadnice, najít maticové normy a vypočítat mnoho různých typů rozkladů matic.

Pro technické aplikace Maple obsahuje referenční knihy fyzikálních konstant a jednotek fyzikálních veličin s automatickým převodem vzorců. Maple je zvláště účinný pro výuku matematiky. Nejvyšší inteligence tohoto systému symbolické matematiky se snoubí s vynikajícími nástroji matematického numerického modelování a jednoduše ohromujícími možnostmi grafické vizualizace řešení. Systémy jako je Maple lze využít jak ve výuce, tak pro sebevzdělávání při studiu matematiky od úplného začátku až po vrchol.

Grafika v Maple

Systém Maple podporuje 2D i 3D grafiku. Můžete tak reprezentovat explicitní, implicitní a parametrické funkce, stejně jako vícerozměrné funkce a jednoduché datové sady v grafické podobě a vizuálně hledat vzory.

Grafické nástroje Maple umožňují vytvářet dvourozměrné grafy několika funkcí najednou, vytvářet grafy konformních transformací funkcí s komplexními čísly a vytvářet grafy funkcí v logaritmických, dvojitých logaritmických, parametrických, fázových, polárních a obrysových formách. Můžete graficky znázornit nerovnice, implicitní funkce, řešení diferenciálních rovnic a kořenové hodografy.

Maple může generovat povrchy a křivky ve 3D, včetně povrchů definovaných explicitními a parametrickými funkcemi, stejně jako řešení diferenciálních rovnic. Může být přitom prezentován nejen ve statické podobě, ale také ve formě dvou- či trojrozměrné animace. Tuto vlastnost systému lze využít k zobrazení procesů probíhajících v reálném čase.

Všimněte si, že pro přípravu výsledku a dokumentaci výzkumu má systém všechny možnosti pro výběr písem pro jména, nápisy a další textové informace v grafech. V tomto případě můžete měnit nejen písma, ale také jas, barvu a měřítko grafu.

Specializované aplikace

Komplexní sada výkonných Maple PowerTools a balíčků pro oblasti, jako je analýza konečných prvků (FEM), nelineární optimalizace a další, plně uspokojí uživatele s vysokoškolským matematickým zázemím. Maple také obsahuje balíčky rutin pro řešení problémů lineární a tenzorové algebry, euklidovské a analytické geometrie, teorie čísel, teorie pravděpodobnosti a matematické statistiky, kombinatoriky, teorie grup, integrálních transformací, numerické aproximace a lineární optimalizace (simplexní metoda), jakož i problémy finanční matematiky a mnoho, mnoho dalších.

Softwarový balík Finance je určen pro finanční výpočty. S jeho pomocí si můžete vypočítat aktuální a kumulovanou výši renty, celkovou rentu, výši doživotní renty, celkovou doživotní rentu a úrokový výnos z dluhopisů. Můžete sestavit amortizační tabulku, určit skutečnou výši sazby pro složené úročení a vypočítat současnou a budoucí pevnou částku pro konkrétní sazbu a složený úrok.

Programování

Systém Maple používá procedurální jazyk 4. generace (4GL). Tento jazyk je speciálně navržen pro rychlý vývoj matematických rutin a vlastních aplikací. Syntaxe tohoto jazyka je podobná syntaxi univerzálních vysokoúrovňových jazyků: C, Fortran, Basic a Pascal.

Maple umí generovat kód, který je kompatibilní s programovacími jazyky jako Fortran nebo C, a se sázecím jazykem LaTeX, který je ve vědeckém světě velmi populární a používá se k publikování. Jednou z výhod této vlastnosti je možnost poskytnout přístup ke specializovaným numerickým programům, které maximalizují rychlost řešení složitých problémů. Například pomocí systému Maple můžete vyvinout určitý matematický model a poté jej použít ke generování kódu C, který tomuto modelu odpovídá. Jazyk 4GL, speciálně optimalizovaný pro vývoj matematických aplikací, umožňuje zkrátit proces vývoje a prvky Maplets nebo dokumenty Maple s vestavěnými grafickými komponentami vám pomohou přizpůsobit uživatelské rozhraní.

Zároveň v prostředí Maple můžete připravovat dokumentaci k aplikaci, protože nástroje balíku umožňují vytvářet profesionálně vypadající technické dokumenty obsahující text, interaktivní matematické výpočty, grafy, kresby a dokonce i zvuk. Můžete také vytvářet interaktivní dokumenty a prezentace přidáním tlačítek, posuvníků a dalších komponent a nakonec publikovat dokumenty na internetu a nasadit interaktivní výpočetní techniku ​​na webu pomocí serveru MapleNet.

Kompatibilita s internetem

Maple je první univerzální matematický balíček, který nabízí plnou podporu pro standard MathML 2.0, který řídí jak vzhled, tak i dojem z matematiky na webu. Tato exkluzivní funkce dělá z aktuální verze MathML primární nástroj pro internetovou matematiku a také nastavuje novou úroveň kompatibility pro více uživatelů. TCP/IP poskytuje dynamický přístup k informacím z jiných internetových zdrojů, jako jsou finanční analýzy v reálném čase nebo údaje o počasí.

Perspektivy rozvoje

Nejnovější verze Maple, kromě dalších algoritmů a metod pro řešení matematických problémů, dostaly pohodlnější grafické rozhraní, pokročilé nástroje pro vizualizaci a grafy a také další programovací nástroje (včetně kompatibility s univerzálními programovacími jazyky). Počínaje devátou verzí byl do balíčku přidán import dokumentů z programu Mathematica, do systému nápovědy byly zavedeny definice matematických a inženýrských pojmů a rozšířena navigace po stránkách nápovědy. Kromě toho se zlepšila kvalita tisku vzorců, zejména při formátování velkých a složitých výrazů, a výrazně se snížila velikost MW souborů pro ukládání pracovních dokumentů Maple.

Maple je tedy možná nejvyváženějším systémem a nesporným lídrem ve schopnostech symbolických výpočtů pro matematiku. Originální symbolický engine se zde zároveň snoubí se snadno zapamatovatelným strukturovaným programovacím jazykem, takže Maple lze použít jak pro malé úkoly, tak pro velké projekty.

Jedinou nevýhodou systému Maple je jeho poněkud „promyšlená“ povaha, která není vždy opodstatněná, a také velmi vysoká cena tohoto programu (v závislosti na verzi a sadě knihoven dosahuje jeho cena několika desítek tisíc dolarů , ačkoli studentům a výzkumníkům jsou nabízeny levné verze - za několik set dolarů).

Balíček Maple je široce distribuován na univerzitách předních vědeckých velmocí, výzkumných střediscích a společnostech. Program se neustále vyvíjí, zahrnuje nové oblasti matematiky, získává nové funkce a poskytuje lepší prostředí pro výzkumnou práci. Jedním z hlavních směrů vývoje tohoto systému je zvýšení výkonu a spolehlivosti analytických (symbolických) výpočtů. Tento směr je nejvíce zastoupen v Maple. Již dnes může Maple provádět složité analytické výpočty, které často přesahují možnosti i zkušených matematiků. Maple samozřejmě není schopen brilantních odhadů, ale systém provádí rutinní a hromadné výpočty brilantně. Další důležitou oblastí je zvýšení efektivity numerických výpočtů. V důsledku toho se výrazně zvýšila vyhlídka na použití Maple v numerickém modelování a při provádění složitých výpočtů, a to i s libovolnou přesností. A konečně úzká integrace Maple s dalším softwarem je dalším důležitým směrem ve vývoji tohoto systému. Symbolické výpočetní jádro Maple je již obsaženo v řadě počítačových matematických systémů – od systémů pro široké spektrum uživatelů, jako je MathCad, až po jeden z nejlepších systémů pro numerické výpočty a modelování, MatLab.

Všechny tyto funkce v kombinaci s dobře navrženým a uživatelsky přívětivým uživatelským rozhraním a výkonným systémem nápovědy dělají z Maple prvotřídní softwarové prostředí pro řešení široké škály matematických problémů, schopné pomoci uživatelům efektivně řešit vzdělávací a reálný svět. vědecké a technické problémy.

Alternativní balíčky

Jednodušší, ale ideologicky podobné alternativy k programu Maple zahrnují takové balíčky jako Derive (http://www.chartwellyorke.com/derive.html), Scientific WorkPlace (http://www.mackichan.com/) a YaCaS (www. xs4all.nl/~apinkus/yacas.html).

Jak jsme již řekli, Scientific WorkPlace (SWP, aktuální verze 5.5) byl původně vyvinut jako vědecký textový editor, který vám umožňuje snadno psát a upravovat matematické vzorce. Nicméně, v průběhu času, MacKichan Software, Inc. (vývojář Scientific WorkPlace) licencoval symbolový engine Maple od Waterloo Maple, Inc. a program nyní kombinuje snadno použitelný matematický textový procesor a systém počítačové algebry v jednom prostředí. Pomocí vestavěné počítačové algebry můžete provádět výpočty přímo v dokumentu. Tento program samozřejmě nemá stejné možnosti jako Maple, ale je malý a snadno se používá.

Pokud jde o YaCaS (zkratka pro Yet Another Computer Algebra System), jedná se o bezplatnou multiplatformní alternativu k Maple, postavenou na stejných principech. Výkonný a vysoce efektivní engine YaCaS je plně implementován v C++ pod otevřenou licencí (OpenSource). Rozhraní je samozřejmě chudší a jednodušší než u jeho ctihodných konkurentů, ale docela pohodlné.

Malý komerční matematický systém Derive (aktuální verze 6.1) ale existuje již poměrně dlouho, ale samozřejmě jej nelze považovat za plnohodnotnou alternativu k Maple, přestože je dodnes atraktivní pro svou nenáročnost Hardwarové prostředky PC. Navíc při řešení problémů střední složitosti vykazuje ještě vyšší výkon a větší spolehlivost řešení než první verze systémů Maple a Mathematica. Pro systém Derive je však obtížné těmto systémům vážně konkurovat - jak z hlediska množství funkcí a pravidel analytických transformací, tak z hlediska schopností počítačové grafiky a pohodlí uživatelského rozhraní. Prozatím je Derive spíše základním systémem pro výuku počítačové algebry.

A přestože nejnovější verze Derive 6 pro Windows již má moderní, uživatelsky přívětivé rozhraní, je v mnoha ohledech horší než sofistikované rozhraní svých ctihodných konkurentů. A pokud jde o schopnost graficky vizualizovat výsledky výpočtů, Derive obecně výrazně zaostává za svými konkurenty.

MatLab (http://www.mathworks.com/)

Minimální systémové požadavky:

• procesor Pentium III, 4, Xeon, Pentium M; AMD Athlon, Athlon XP, Athlon MP;
• 256 MB RAM (doporučeno 512 MB);
• 400 MB místa na disku (pouze pro samotný systém MatLab a jeho nápovědu);
• operační systém Microsoft Windows 2000 (SP3)/XP.

Systém MatLab je produkt střední úrovně určený pro symbolickou matematiku, ale je navržen pro široké použití v oblasti CAE (to znamená, že je silný i v jiných oblastech). MatLab je jeden z nejstarších, pečlivě vyvinutých a časem prověřených systémů pro automatizaci matematických výpočtů, postavený na pokročilé reprezentaci a aplikaci maticových operací. To se odráží i v samotném názvu systému – MATrix LABORatory, tedy maticová laboratoř. Syntaxe programovacího jazyka systému je však promyšlena tak pečlivě, že tuto orientaci téměř nepocítí ti uživatelé, kteří se o maticové výpočty přímo nezajímají.

Přestože byl MatLab původně určen výhradně pro výpočty, v procesu evoluce (a nyní již byla vydána verze 7) bylo kromě vynikajících výpočetních nástrojů zakoupeno symbolické transformační jádro od Waterloo Maple pod licencí pro MatLab, a objevily se knihovny, které poskytují funkce v MatLabu, které jsou jedinečné pro matematické balíčky. Například známá knihovna Simulink, implementující princip vizuálního programování, umožňuje sestavit logické schéma komplexního řídicího systému z pouhých standardních bloků, aniž byste museli psát jediný řádek kódu. Po sestavení takového obvodu můžete podrobně analyzovat jeho činnost.

Systém MatLab má také rozsáhlé možnosti programování. Jeho knihovna C Math (kompilátor MatLab) je objektově založená a obsahuje přes 300 procedur zpracování dat v jazyce C. Uvnitř balíčku můžete používat jak procedury MatLab, tak standardní procedury v jazyce C, což z tohoto nástroje dělá výkonný nástroj pro vývoj aplikací (pomocí kompilátoru C Math můžete vložit libovolné procedury MatLab do hotových aplikací).

Knihovna C Math vám umožňuje používat následující kategorie funkcí:

• operace s maticemi;
• srovnání matic;
• řešení lineárních rovnic;
• rozšíření operátorů a hledání vlastních čísel;
• nalezení inverzní matice;
• hledání determinantu;
• maticový exponenciální výpočet;
• elementární matematika;
• funkce beta, gama, erf a eliptické funkce;
• základy statistiky a analýzy dat;
• hledání kořenů polynomů;
• filtrování, konvoluce;
• rychlá Fourierova transformace (FFT);
• interpolace;
• operace s řetězci;
• souborové I/O operace atd.

Všechny knihovny MatLab se navíc vyznačují vysokou rychlostí numerických výpočtů. Matice jsou však široce používány nejen v takových matematických výpočtech, jako je řešení úloh lineární algebry a matematického modelování, výpočty statických a dynamických systémů a objektů. Jsou základem pro automatické sestavení a řešení stavových rovnic dynamických objektů a systémů. Právě univerzálnost aparátu maticového počtu výrazně zvyšuje zájem o systém MatLab, který začlenil ty nejlepší úspěchy v oblasti rychlého řešení maticových úloh. MatLab proto již dávno přesáhl rámec specializovaného maticového systému a stal se jedním z nejvýkonnějších univerzálních integrovaných systémů počítačové matematiky.

Pro vizualizaci simulace je v systému MatLab k dispozici knihovna Image Processing Toolbox, která poskytuje širokou škálu funkcí podporujících vizualizaci výpočtů prováděných přímo z prostředí MatLab, zvětšování a analýzu a také schopnost vytvářet algoritmy pro zpracování obrazu. Pokročilé techniky grafických knihoven ve spojení s programovacím jazykem MatLab poskytují otevřený, rozšiřitelný systém, který lze použít k vytváření vlastních aplikací vhodných pro zpracování grafiky.

Hlavní nástroje knihovny Image Processing Tollbox:

• vytváření filtrů, filtrování a obnova obrazu;
• zvětšení obrazu;
• Analýza a statistické zpracování obrazů;
• identifikace zájmových oblastí, geometrické a morfologické operace;
• manipulace s barvami;
• dvourozměrné transformace;
• procesorová jednotka;
• vizualizační nástroj;
• zápis/čtení grafických souborů.

Systém MatLab tak může být použit pro zpracování obrazu vytvořením vlastních algoritmů, které budou pracovat s grafickými poli jako datovými maticemi. Protože je MatLab optimalizován pro práci s matricemi, výsledkem je snadné použití, vysoká rychlost a hospodárnost provádění operací s obrázky.

Program MatLab tak lze použít k obnově poškozených snímků, rozpoznávání objektů v obrazech nebo k vývoji libovolného vlastního originálního algoritmu zpracování obrazu. Knihovna Image Processing Tollbox zjednodušuje vývoj vysoce přesných algoritmů, protože každá z funkcí obsažených v knihovně je optimalizována pro maximální rychlost, efektivitu a přesnost výpočtů. Kromě toho knihovna poskytuje vývojářům řadu nástrojů pro vytváření vlastních řešení a pro implementaci komplexních aplikací pro zpracování grafiky. A při analýze obrázků vám okamžitý přístup k výkonným vizualizačním nástrojům pomůže okamžitě vidět efekty zvětšení, rekonstrukce a filtrování.

Z dalších knihoven systému MatLab lze zaznamenat také System Identification Toolbox - soubor nástrojů pro tvorbu matematických modelů dynamických systémů na základě pozorovaných vstupních/výstupních dat. Zvláštností této sady nástrojů je přítomnost flexibilního uživatelského rozhraní, které vám umožňuje organizovat data a modely. Knihovna System Identification Toolbox podporuje parametrické i neparametrické metody. Rozhraní systému usnadňuje předběžné zpracování dat, pracuje s iterativním procesem vytváření modelů pro získání odhadů a zvýraznění nejvýznamnějších dat. Rychle provádějte s minimálním úsilím operace, jako je otevírání/ukládání dat, zvýraznění oblasti možných datových hodnot, odstraňování chyb a zabránění tomu, aby data opustila svou charakteristickou úroveň.

Datové sady a identifikované modely jsou organizovány graficky, což usnadňuje vyvolání výsledků předchozích analýz během procesu identifikace systému a výběr dalších možných kroků v procesu. Hlavní uživatelské rozhraní organizuje data tak, aby zobrazovala již získaný výsledek. To usnadňuje rychlé porovnání odhadů modelů, umožňuje graficky zvýraznit nejvýznamnější modely a zkoumat jejich výkonnost.

A pokud jde o matematické výpočty, MatLab poskytuje přístup k obrovskému množství rutin obsažených v NAG Foundation Library of Numerical Algorithms Group Ltd (sada nástrojů má stovky funkcí z různých oblastí matematiky a mnoho z těchto programů bylo vyvinuto dobře -známí specialisté ve světě). Jedná se o unikátní sbírku implementací moderních numerických metod počítačové matematiky, která vznikla v průběhu posledních tří desetiletí. MatLab tak vstřebal zkušenosti, pravidla a metody matematických výpočtů nashromážděné za tisíce let vývoje matematiky. Samotná rozsáhlá dokumentace dodávaná se systémem může být považována za základní vícesvazkovou elektronickou referenční knihu o matematickém softwaru.

Mezi nedostatky systému MatLab můžeme zaznamenat nízkou integraci prostředí (hodně oken, se kterými se lépe pracuje na dvou monitorech), nepříliš přehledný systém nápovědy (a přesto objem proprietární dokumentace dosahuje téměř 5 tisíc stran, což ztěžuje kontrolu) a specifický editor kódu pro programy MatLab. Dnes je systém MatLab široce používán v technice, vědě a vzdělávání, ale přesto je vhodnější pro analýzu dat a organizaci výpočtů než pro čistě matematické výpočty.

Proto se pro provádění analytických transformací v MatLabu používá jádro symbolických transformací Maple az Maple můžete přistupovat k MatLabu pro numerické výpočty. Ne nadarmo se symbolická matematika Maple stala nedílnou součástí řady moderních balíčků a numerická analýza z MatLabu a toolboxů jsou jedinečné. Přesto jsou matematické balíčky Maple a MatLab intelektuálními lídry ve svých třídách, jsou to modely, které určují vývoj počítačové matematiky.

Jednodušší, ale ideově podobné alternativy k programu MatLab zahrnují balíčky jako Octave (www.octave.org), KOctave (bubben.homelinux.net/~matti/koctave/) a Genius (www.jirka.org/genius .html).

Octave je numerický výpočetní program, který je vysoce kompatibilní s MatLab. Rozhraní systému Octave je samozřejmě chudší a nedisponuje tak unikátními knihovnami jako MatLab, ale je to velmi snadno naučitelný program, který nevyžaduje systémové prostředky. Octave je distribuován pod open source licencí (OpenSource) a může být dobrým pomocníkem pro vzdělávací instituce.

Program KOctave je v podstatě pokročilejší grafické rozhraní pro systém Octave. V důsledku použití KOctave se systém Octave zcela podobá MatLabu.

Jednoduchý matematický program Genius samozřejmě nemůže mocně konkurovat svým slavným konkurentům, ale jeho ideologie matematických transformací je podobná MatLabu a Maple. Genius je také distribuován pod licencí open source (OpenSource). Má svůj vlastní jazyk GEL, vyvinutý Genius Math Tool a dobrý systém pro přípravu dokumentů k publikaci (pomocí návrhářských jazyků jako LaTeX, Troff (eqn) a MathML). Díky velmi dobrému grafickému rozhraní programu Genius bude práce s ním jednoduchá a pohodlná.

MathCad (http://www.mathsoft.com/, http://www.mathcad.com/)

Minimální systémové požadavky:

• procesor Pentium II nebo vyšší;
• 128 MB RAM (doporučeno 256 MB nebo více);
• 200-400 MB místa na disku;
• operační systémy: Windows 98/Me/NT 4.0/2000/XP.

Na rozdíl od výkonného balíku MatLab, který je zaměřen na vysoce efektivní výpočty v analýze dat, je program MathCad (aktuální verze 13) spíše jednoduchý, ale pokročilý matematický textový editor s rozsáhlými možnostmi symbolických výpočtů a vynikajícím rozhraním. MathCad nemá programovací jazyk jako takový a symbolický výpočetní engine je vypůjčen z balíčku Maple. Ale rozhraní programu MathCad je velmi jednoduché a možnosti vizualizace jsou bohaté. Veškeré výpočty zde probíhají na úrovni vizuálního záznamu výrazů v běžně používané matematické podobě. Balíček má dobré tipy, podrobnou dokumentaci, školicí funkci, řadu doplňkových modulů a slušnou technickou podporu od výrobce (jak můžete vidět z verze produktu, tento program je aktualizován častěji než ostatní uvedené v této recenzi, i když rok vydání první verze je přibližně stejný - 1996-1997). Matematické schopnosti MathCadu v oblasti počítačové algebry jsou však zatím mnohem horší než systémy Maple, Mathematica, MatLab a dokonce i malý Derive. Pomocí programu MathCad však bylo vydáno mnoho knih a školicích kurzů, a to i v Rusku. Dnes se tento systém stal doslova mezinárodním standardem pro technické výpočty a dokonce i mnoho školáků se učí a používá MathCad.

Pro malé množství výpočtů je ideální MathCad – zde lze vše udělat velmi rychle a efektivně a následně práci zformátovat do obvyklé podoby (MathCad poskytuje bohaté možnosti pro formátování výsledků, dokonce je publikuje na internetu). Balíček má pohodlné možnosti importu/exportu dat. Můžete například pracovat s tabulkami Microsoft Excel přímo v dokumentu MathCad.

Obecně je MathCad velmi jednoduchý a pohodlný program, který lze doporučit širokému spektru uživatelů, včetně těch, kteří se v matematice příliš nevyznají, a zejména těch, kteří se její základy teprve učí.

Jako levnější, jednodušší, ale ideově podobné alternativy k programu MathCad můžeme zaznamenat takové balíčky jako již zmíněný YaCaS, komerční systém MuPAD (http://www.mupad.de/) a bezplatný program KmPlot (http:/ /edu.kde .org/kmplot/).

Program KmPlot je distribuován pod licencí open source (OpenSource). Velmi snadno se učí a je vhodný i pro školáky.

Pokud jde o program MuPAD, jedná se o moderní integrovaný systém matematických výpočtů, se kterým můžete provádět numerické a symbolické transformace, stejně jako kreslit dvourozměrné a trojrozměrné grafy geometrických objektů. Z hlediska svých schopností je však MuPAD výrazně nižší než jeho ctihodní konkurenti a je spíše základním systémem určeným pro trénink.

Závěr

Přestože v oblasti počítačové matematiky není za zdánlivou omezeností trhu s matematickými programy taková rozmanitost jako řekněme v oblasti počítačové grafiky, skrývají se jejich skutečně neomezené možnosti! Systémy CAE pokrývají zpravidla téměř všechny oblasti matematiky a inženýrských výpočtů.

Kdysi byly symbolické matematické systémy zaměřeny výhradně na úzký okruh odborníků a pracovaly na velkých počítačích (sálových počítačích). Ale s příchodem PC byly tyto systémy pro ně přepracovány a přivedeny na úroveň masových sériových softwarových systémů. V současné době koexistují na trhu symbolické matematické systémy různých kalibrů - od systému MathCad určeného pro široké spektrum spotřebitelů až po počítačová monstra Mathematica, MatLab a Maple, které mají tisíce zabudovaných a knihovních funkcí, rozsáhlé možnosti grafické vizualizace výpočtů a vyvinutých nástrojů pro přípravu dokumentace.

Všimněte si, že téměř všechny tyto systémy fungují nejen na osobních počítačích vybavených oblíbenými operačními systémy Windows, ale také na operačních systémech Linux, UNIX, Mac OS a také na PDA. Uživatelé je již dlouho znají a jsou rozšířené na všech platformách – od kapesních počítačů po superpočítače.

Existuje mnoho programů pro vědeckou práci. Existují vysoce specializované programy, existují programy pro všeobecné použití, existují placené a bezplatné programy. Všechny, tak či onak, by měly pomoci zpracovat data a vytvořit grafy.
Komplexní program umožňuje exportovat data ze souborů ASCII (txt nebo dat), manipulovat s daty, sestavovat graf, provádět vyhlazování, přibližovat data uživatelskou funkcí nebo standardními funkcemi a mnoho dalšího. Nejdůležitější je, aby se program snadno používal a grafy byly vhodné pro publikaci.
De facto standardem pro tvorbu vědecké grafiky je Origin a kupodivu Excel. Přestože Excel nevytváří grafy dobře a jeho práce s grafikou zanechává mnoho přání, někdy je práce v něm velmi pohodlná. Zde můžeme zmínit i méně známé placené programy SigmaPlot, Grapher, Kaleidagraph, IgorPro a samozřejmě největší monstrum TechPlot. Tyto programy jsou drahé nebo velmi drahé. Nabízí se otázka, je možné je nahradit volnými analogy? Úplně a úplně - ne. I když hlavní funkce, které používají běžní vědci a studenti, jsou snadné. K odstranění červených očí nemusíte nutně používat Photoshop: můžete také použít bezplatný Xnview. Tak je to i ve světě vědeckých programů. Existuje náhrada. A vždy můžete najít program, který provede operace, které potřebujete.
Jak bylo uvedeno výše, existují obecné programy a do určité míry jsou analogy Origin. Existují vysoce specializované programy: jsou určeny k aproximaci dat pomocí uživatelských nebo standardních funkcí; k digitalizaci dat z tištěného grafu v časopise nebo starého grafu z plotru. Tyto programy budou popsány níže.

Programy, které nahradí Origin:


Programy pro aproximaci dat s uživatelskými nebo standardními funkcemi:
PeakFit
Fityk 0.9.2
Programy pro digitalizaci grafů:
GetData (zdarma pro FSU)

Existuje samostatná třída programů, která používá „příkazový řádek“:

Verze programu: 3.01 Velikost programu: 191 kb Staženo: 1682

Verze programu: 5 Velikost programu: 773 kb Staženo: 1115

Verze programu: 2.17 Velikost programu: 238 kb Staženo: 3124

Verze programu: 1.0 Velikost programu: 187 kb Staženo: 648

Verze programu: 1.0 Velikost programu: 755 kb Staženo: 1358

Verze programu: 1.1 Velikost programu: 232 kb Staženo: 1471

Popis: Jednou z možností, jak zvýšit spolehlivost fungování komplexního systému, je zavádění preventivních opatření směřujících k uvedení systému do optimálního stavu při výskytu různých nepříznivých faktorů. K určení účinnosti těchto činností je navržen automatizovaný systém experimentální analýzy dat. Pro provedení analýzy ve fázi plánování experimentu jsou formulovány a studovány tři hlavní stavy systému: - referenční - stav, ve kterém je systém schopen fungovat bez poruch neomezeně dlouho; - aktuální - stav, který nastává, když se objeví různé nepříznivé faktory, které mohou vést k poruše v provozu složitého systému; - nový - stav získaný v důsledku realizace preventivních opatření, jejichž cílem je čelit důsledkům vzniku nepříznivých faktorů a uvést systém do optimálního (referenčního) stavu. Automatizovaný systém formuluje logický závěr pomocí matematického aparátu teorie rozpoznávání vzorů. Nejprve se určí odchylky od standardu současného a nového stavu. Pokud je odchylka nového stavu větší než stávající, pak je preventivní opatření jednoznačně považováno za neúčinné. V opačném případě se spustí rozpoznávací algoritmus a událost se považuje za účinnou, pokud je v důsledku analýzy nový stav klasifikován jako referenční stav. Fungování automatizovaného systému bylo testováno na datech z experimentální studie činnosti posádky letadla v různých letových podmínkách, provedené v Akademii civilního letectví na KTS TU-134 během jednoho z výzkumných projektů. Závěry vyvozené z výsledků studie pomocí klasických metod matematické statistiky (včetně expertního posouzení) se zcela shodovaly se závěry automatizovaného systému.. Zde můžete

Verze programu: 1 Velikost programu: 2,14 Mb Staženo: 1920

Verze programu: demo Velikost programu: 1,12 Mb Staženo: 3647

Popis: Modul neparametrické statistiky pro všechny verze tabulek StarCalc (Sun StarOffice) a Calc (OpenOffice.org). Tady můžete

„Nejpestřejší“ co do složení, funkčnosti, počtu jmen a nejblíže ke koncovému uživateli je samozřejmě třída aplikačních programů. U aplikačních programů je nejzřejmější jejich systematizace podle funkčního účelu a rozsahu. Z hlediska funkčnosti lze aplikační software rozdělit do několika velkých skupin:

□ kancelářské aplikace;

□ aplikace pro řízení projektů;

□ aplikace pro práci s lokální sítí;

□ Internetové aplikace;

□ programy pro vědecký výzkum a výpočty;

□ vzdělávací programy;

□ programy pro organizaci práce vzdělávacích institucí;

□ programy pro knihovny;

□ programy pro práci s multimédii;

□ účetní programy;

□ finanční programy;

□ designové programy;

□ obchodní software;

□ software pro vládní agentury;

□ bezpečnostní programy;

□ programy pro osobní plánování;

Jsou zde uvedeny pouze hlavní směry, kterými se funkčně vyvíjí uživatelský aplikační software. Není možné pokrýt úplně vše z toho prostého důvodu, že dnes je téměř každá lidská činnost, každá oblast jeho života podporována tím či oním typem softwaru. Pojďme se blíže podívat na hlavní kategorie.

15.6.1. Kancelářské aplikace

Kancelářské aplikace zahrnují jak hotové kancelářské balíky (proprietární Microsoft Office nebo otevřený OpenOffice.org), tak jednotlivé programy související s funkcemi zadávání, ukládání, zpracování a prezentace dokumentů v elektronické podobě: různé textové editory a textové procesory, tabulkové procesory, programy pro tvorbu prezentací, grafů a schémat, programů pro individuální a skupinové plánování. Kancelářské aplikace pronikly tak hluboko do jakékoli činnosti, že je dnes stolní počítač nemyslitelný bez kancelářského balíku, který je vnímán jako nedílná součást počítače.

Každá kancelářská aplikace obsažená v kancelářských balíkech má svůj účel a vlastní sadu nezbytných a doplňkových funkcí.

Textový procesor

Textový procesor je aplikace, jejímž hlavním účelem je vytvářet a upravovat textové dokumenty. Nezbytné pro moderní textový procesor jsou funkce zadávání textu a provádění editačních operací s textem (kopírování, vyjímání, mazání a vkládání textových fragmentů na určené místo), jakož i ukládání textu do souboru na fyzické médium.

Další funkce podporované moderními textovými procesory se již dlouho staly de facto standardem pro tvorbu softwaru této třídy:

□ formátování textu - změna typu a parametrů písma (barva znaků a pozadí, velikost, přeškrtnutí, podtržení, vzdálenost mezi znaky a další parametry);

□ formátování odstavců - změna parametrů zarovnání, číslování, vytváření seznamů;

□ formátování stránky - stránkování, automatické a náhodné, změna počtu sloupců, vytváření sekcí;

□ vyhledávání a nahrazování fragmentů v textu dokumentu;

□ tisk dokumentů;

□ předání dokumentu adresátovi prostřednictvím e-mailu;

□ způsoby spolupráce na dokumentech (recenze);

□ vkládání obrázků, grafů a diagramů do dokumentu;

□ automatizace zpracování dokumentů - prostředky pro vkládání obsahu, poznámek pod čarou, citací, bibliografie, prostředky pro vytváření struktury dokumentu;

□ export dokumentů do různých formátů – důležitý je především export do multiplatformního HTML formátu.

□ prostředky programování funkcí ve vestavěném programovacím jazyce.

Na Obr. Obrázek 15.4 ukazuje okna dvou textových procesorů. První (Word) je součástí standardního softwarového produktu Microsoft Office, druhý (Writer) je součástí svobodného softwarového produktu OpenOffice.org. Je vidět, že dva hlavní panely nástrojů těchto textových procesorů se funkčně téměř úplně shodují.

Soubor drak §id insert Fve«at |zbyascha Service Qw* 3 Nápověda

: 1¾ Ii - OI b:< Щ^ ": # i:.-, - т-sm lii щ (Г5% "13 # *

; ; i ,„ 3 2 р 3 (зШШШ Ш» а» Si "г 0 Д♦ - И,** £

OpenOffice.org writez\

Hlavní funkcí tabulkového procesoru je ukládat data do zadaných buněk, které vám umožňují přistupovat k datové jednotce adresováním podle názvu (čísla) sloupce (řádku) a také zpracovávat data prováděním aritmetických operací nebo předáváním jako argumenty. k vestavěným funkcím.

Další funkce tabulkového procesoru jsou téměř podobné funkcím textového procesoru: formátování textu, vkládání obrázků a různých objektů, styl a barevné formátování textu, pozadí a mřížky tabulky, a to jak nepodmíněné (formátování vybraného fragmentu), tak podmíněné (v závislosti na hodnoty v těchto nebo jiných buňkách). Mezi další funkce tabulek navíc patří rozšíření jejich funkčnosti prostřednictvím specializovaných doplňků určených k provádění statistických, finančních, ekonomických a vědeckých výpočtů a experimentů s daty. Stejně jako u textových dokumentů je i u tabulek důležitá možnost exportu do různých formátů, zejména HTML, a tisk tabulek.

! "Ariaicyr.................................................

jj ||"& Jka gm Bgra"" Fotsnag Cgpafte £tte Qkmo Nápověda

14; w&4",t; " . f" " $ . "t" *

15 j f^"".......... P 7 ".......... 3 Ж к a * £ Уь Ai % %%%

Rýže. 15.5. Tabulky

Bezplatný program Calc a proprietární program Excel mají téměř stejnou funkčnost. Vše, co můžete dělat v aplikaci Microsoft Excel, lze provádět v Calc. Dokumenty vytvořené v Calc lze uložit ve formátu Excel a dokumenty vytvořené v Excelu lze otevřít v Calc. Nemůžeme však mluvit o úplné identitě, stejně jako o úplné kompatibilitě: některé operace (například správné obnovení odkazů na jiné listy a sešity), které Microsoft Excel podporuje, nejsou v Calc podporovány. Existuje také nekompatibilita na úrovni programování aplikací: vestavěné jazyky v těchto dvou programech se liší, takže makra Microsoft Excel v Calc nebudou fungovat.

Abychom se dále neopakovali, je třeba poznamenat, že tento druh neúplné kompatibility, jak ve funkčnosti, tak ve vestavěných automatizačních mechanismech, je charakteristický pro všechny programy dvou balíčků: Microsoft Office a OpenOffice. Org.

Prezentační programy

Prezentace se nestaly okamžitě nedílnou součástí kancelářského balíku. První kancelářské balíky obsahovaly pouze textové procesory a tabulkové procesory, v některých případech kancelářské balíky obsahovaly nástroj pro vytváření pořadačů dokumentů a některé další. Jak se však multimediální a projektorové vybavení vyvíjelo, byla stále jasnější potřeba stručné, vizuální, krásně navržené a ilustrované prezentace informací pomocí diagramů a grafů. Tak vznikl žánr počítačové prezentace a s ním i programy pro tvorbu prezentací.

Za hlavní funkcionalitu programu pro tvorbu prezentací je třeba považovat schopnost vytvářet, navrhovat a přehrávat počítačové prezentace v různých režimech.

Mezi další funkce patří následující:

□ přítomnost velkého počtu a různých vizuálních a zvukových efektů reprodukovaných během přechodu mezi snímky a z jedné části snímku do druhé;

□ vytváření samostatných prezentací, tj. prezentací, které jsou reprodukovány nezávisle na základním programu (může to být spustitelný soubor, stejně jako soubor flash nebo pdf);

□ rozvinutý systém šablon a bohatá sbírka obrázků;

□ interakce s prezentačním zařízením;

□ schopnost implementovat složité multimediální objekty a snadno je spravovat.

Na Obr. Obrázek 5.6 ukazuje programy pro vytváření prezentací Power Point z balíku Microsoft Office a Impress z produktu OpenOffice.org.

Rýže. 15.6. Vytváření prezentací

15.6.2. Programy projektového řízení

Jednou z oblíbených oblastí činnosti manažerů na různých úrovních řízení v dnešní době je projektové řízení. V mnoha ohledech se osvědčila metoda projektového řízení, kdy je soubor vzájemně souvisejících obchodních úkolů považován za jeden projekt s přesně definovaným časově ohraničeným začátkem a koncem, rozpočtem, personálem účinkujících a kompletním rozdělením úkolů. : je dobře algoritmizovaný, standardizovaný a je snadno přenosný z jednoho místa na druhé.

Není divu, že nástroje pro řízení projektů pro vyšší i střední manažery jsou poměrně běžnou třídou softwaru. Nejznámějším softwarovým produktem pro řízení projektů je jistě Microsoft Project v desktopové i serverové verzi. Tento produkt umožňuje řídit jak jednotlivé malé a střední projekty, tak i balíčky projektů na podnikové úrovni sdružené do portfolia.

Pro řízení projektu jsou vyžadovány následující schopnosti:

□ určit (stanovit) zdroje včetně materiálních, finančních, lidských, časových atd.;

□ definovat práci (úkoly), stanovit jejich hierarchii a propojení;

□ vypracovat a sledovat rozpočty projektů pro různé sekce (čas, zdroje, práce);

□ efektivně rozdělovat zdroje a práci, sledovat a označovat plnění úkolů a vynakládání zdrojů;

□ přijímat zprávy o průběhu projektu v různých formách (Ganttovy diagramy, harmonogram, rozpočty, týdenní nebo denní prezentace);

□ flexibilně přestavovat vytvořené konfigurace projektu.

15.6.3. Klientské programy pro práci s internetovými službami

Nejznámější internetová služba, která tvoří World Wide Web (WWW), funguje přes protokol HTTP. Tuto službu využívají programy zvané internetové prohlížeče nebo programy pro procházení internetu. Úkolem internetového prohlížeče je načítat internetové stránky z dané adresy, správně je zobrazovat, zajišťovat interakci uživatele s aktivními prvky internetové stránky, udržovat požadovanou úroveň zabezpečení a chránit důvěrné informace uživatele. Nejoblíbenějšími programy této třídy jsou dnes Microsoft Internet Explorer a bezplatný softwarový produkt Mozilla FireFox, popularita dalšího prohlížeče, Google-Chrome, rychle roste. Okna těchto tří prohlížečů jsou znázorněna na Obr. 15.7.

Obrázek ukazuje, že ani jeden prohlížeč, alespoň externě, nezavedl žádné speciální inovace. Nutno podotknout, že model otevřeného vývoje, ve kterém je Mozilla FireFox vytvořen, má své výhody: za dobu existence tohoto programu pro něj byly dobrovolníky vyvinuty desítky tisíc doplňkových modulů. Tyto moduly výrazně rozšiřují funkčnost prohlížeče Mozilla FireFox. Některé moduly umožňují zcela změnit způsob prezentace informací v okně programu (obr. 15.8).

Síťový protokol FTP je navržen pro příjem souborů z IP serverů, zatímco FTP servery fungují jako druh skladu souborů. Dnes prakticky neexistují žádné speciální klientské aplikace, které by s tímto protokolem pracovaly, protože všechny internetové prohlížeče jsou schopny číst adresáře FTP a stahovat z nich soubory do počítače uživatele. Na Obr. 15.9 můžete vidět, jak vypadá stejný ftp adresář ve správci souborů Konqueror a v Internet Exploreru.

Obrázek ukazuje, že moderní nástroje pro práci s ftp servery reprodukují vzdálené síťové složky stejným způsobem jako místní adresáře na disku, a pokud má uživatel příslušná práva, pak je rozdíl mezi síťovými a místními soubory prakticky smazán: můžete otevřít , upravovat, vyjímat, kopírovat a přetahovat soubory a složky z pevného disku na vzdálený server a zpět.

E-mailem

E-mail je jedním z nejběžnějších způsobů výměny osobních a obchodních informací na internetu. Pro práci s e-mailem existuje spousta softwaru. Mezi nejznámější e-mailové klienty s grafickým uživatelským rozhraním zřejmě stojí za zmínku komerční programy Microsoft Outlook a The Bat a také bezplatný program Mozilla Thunderbird. Na Obr. 15.10 můžete vidět okna Microsoft Outlook a Mozilla Thunderbird.

Soubor Orda-^ &1L Sdyns Duist&on 4003" yipaftca

^ Г"/ У ^owerrtibsees ;^orrmw*>iroftf$fcb Ш

Rýže. 15.10. E-mailové klienty pro příjem a odesílání e-mailů

U moderního e-mailového programu nestačí pouze schopnost přijímat a odesílat zprávy, aby obstál v konkurenci na trhu podobných programů. Kromě toho musí být podporovány následující funkce:

□ přijímání a odesílání zpráv nejen v textovém formátu, ale i v jiných formátech (např. HTML);

□ odesílání příloh;

□ reprodukce multimediálního obsahu;

□ vyhledávání v záhlavích, tématech a textech zpráv;

□ vedení databáze adres;

□ vytvoření dalších složek;

□ provádění automatických operací s příchozí poštou, včetně jejího vkládání do různých složek v závislosti na přiřazených filtrech;

□ ochrana před nebezpečným obsahem obsaženým ve zprávě nebo příloze.

Služby rychlých zpráv

Služby rychlého zasílání zpráv (internetové posly) jsou mezi uživateli internetu nebývale oblíbené od svého vzniku až dodnes. První a nejznámější je služba ICQ. O něco méně známý je formát a aplikace, které podporují protokol Jabber. Číslo mobilního telefonu a číslo ICQ se staly nedílnými osobními identifikátory jako číslo pasu. Služby rychlého zasílání zpráv vám umožňují vyměňovat si zprávy v jednom okně a současně si navzájem posílat soubory
(například fotografie). Mezi doplňkové funkce, které služby instant messagingu implementují, můžeme vyzdvihnout například pořádání konferencí a skupinový chat (současná konverzace několika lidí zobrazená v jednom okně).

Dnes existuje poměrně hodně programů, které podporují rychlé zprávy, a všechny jsou buď zdarma, nebo zdarma, ale s reklamou. Na Obr. Obrázek 15.11 ukazuje okna programů Kopete a QIP, které současně podporují formáty Jabber i ICQ.

, X- A

QCompleted(O) j ^ sms: IgAcbVe (2) Qlnactive (0)

15.6.4. Programy pro vědecký výzkum a výpočty

Specializovaný software pro provádění vědeckého výzkumu, sběr vědeckých (experimentálních) statistik a provádění speciálních vědeckých výpočtů na základě shromážděných dat není tak známý jako například software pro práci na internetu, kancelářský nebo multimediální software. Jednou z oblastí vědeckého výzkumu, ve které je specializovaný vědecký software široce používán, je bioinformatika, která úzce souvisí s dekódováním lidského genomu a následnou konstrukcí genových modelů (genetické inženýrství) pro řešení problémů v medicíně, zdravotnictví a zemědělství. . Program Avogadro například umožňuje vytvářet úžasné 3D modely molekul (obrázek 15.13).

Nejběžnější jsou programy pro obecné matematické, statistické a fyzikální výpočty (příklady takových programů: STATISTICA, MathCad, MathLab, MATHEMATICA). Třetím typem co do počtu programů jsou programy pro astronomické modelování a astronomické výpočty.

15.6.5. Vzdělávací programy

Stále více se dnes projevuje trend začleňování výpočetní techniky do vzdělávacího procesu a zároveň aktivně probíhá vývoj softwaru specificky zaměřeného na vzdělávací proces. Software pro vzdělávací proces lze rozdělit do tří hlavních skupin:

□ pro interakci;

□ přenášet znalosti o určitých předmětech;

□ pro počítačové testování a školení.

Programy pro interakci

S pomocí moderního softwaru a hardwaru může učitel demonstrovat svou pracovní plochu na studentských monitorech a vidět plochy studentů na monitoru svého počítače. Tyto stejné nástroje umožňují studentům vzájemný přístup ke svým desktopům. Obvykle tento mechanismus efektivně funguje v rámci jedné třídy v rámci lokální počítačové sítě, ale s dobrou propustností síťového kanálu může být účinný i v globálních sítích nebo na internetu. To vytváří distribuované vzdělávací prostředí, kde všichni účastníci mohou vzájemně přistupovat ke svým počítačům. Příkladem softwaru, který implementuje tyto principy, je softwarový produkt NetOp School od společnosti Axis Projects.

Programy pro přenos znalostí v určitých předmětech

Programy tohoto typu v interaktivní podobě umožňují získat znalosti v určitém předmětu studia nebo v určité oblasti znalostí. Dnes existuje mnoho takových programů, komerčních i bezplatných. Jako příklad uvádíme program „Interaktivní periodická tabulka“, který umožňuje získat komplexní informace o každém prvku periodické tabulky (obr. 15.14).

Programy pro počítačové testování a školení

Nyní existuje široká škála programů pro počítačové testování a školení, a to jak volně dostupné, tak placené, od jednoduchých programů s odpověďmi na tucet otázek s jedinou možností volby až po výkonné systémy počítačového testování a potvrzování kvalifikace s registrací v síti, a široká škála úlohových metod otázka a odpověď a databáze otázek skládající se z desítek tisíc různých možností.

Profesionální počítačové testovací systémy mají také zabudovanou inteligenci, a pokud během průzkumu nemůžete správně odpovědět na otázku, položí ji znovu, ale přeformulovanou. Pokud je odpověď opět nesprávná, systém začne prověřovat vaši znalost tématu jako celku.

Vzdělávací operační systém Ruska

V Rusku byl v roce 2008 dokončen vývoj a testování vzdělávací linuxové distribuce, která dostala obecný název „School Linux“. Tato vzdělávací distribuce založená na řešeních Alt Linux Desktop a Alt Linux Server má několik verzí:

□ Master - nejúplnější verze, navržená pro „dobrou“ hardwarovou platformu (s RAM 2 GB a vyšší);

□ Junior – nejběžnější řešení, určené pro většinu školních počítačů, se liší od verze Master pouze v absenci těch nejnáročnějších balíčků, jako je Eclipse;

□ Lehká – speciální odlehčené řešení pro starší počítače s RAM od 512 do 128 bajtů;

□ Terminálový server - řešení pro jeden výkonný počítač a třídu starých počítačů s RAM od 32 do 64 MB;

□ Server - serverové řešení se sadou výukového serverového softwaru určeného pro integraci školních počítačů do sítě s jedinou bránou, filtrování obsahu provozu, nástroje pro kolektivní interakci (Media Wiki) a e-learning (Moodle).

Vzdělávací distribuce obsahuje komplexní sadu kancelářských, systémových a síťových programů pro každý vkus. Vzdělávací distribuce navíc zahrnuje mnoho specializovaných vědeckých, vzdělávacích a vzdělávacích aplikací. Výkonná základna vývojových nástrojů umožní studentům zvládnout různé programovací techniky a navrhování programů v různých programovacích jazycích a v různých prostředích.

15.6.6. Programy pro organizaci práce vzdělávacích institucí

Programy pro informatizaci řízení školního procesu a usnadnění práce školní administrativy, interakci s rodiči, zaznamenávání různých událostí v životě žáků, sledování jejich zdravotního stavu a podporu vzdělávacího procesu (počítačový deník, počítačový deník, online rodičovská schůzka ) byly vyvíjeny a používány již dlouhou dobu, ale většinou mají zahraniční původ. Jak je však známo, v některých oblastech činnosti se normy a formální kritéria rozcházejí. Stalo se to s účetními programy, které pro naši zemi musely být vytvořeny prakticky „od nuly“, a to se stalo také s programy pro řízení práce školy nebo univerzity: struktury vzdělávacích institucí, hodnotící kritéria, zápis, rozdělení do skupin a disciplíny se ukázaly být příliš odlišné. A legislativní rámec po dlouhou dobu nepodporoval rozvoj takových programů.

Vůbec prvními softwarovými produkty, které usnadnily život administrativě vzdělávací instituce, byly programy pro rozvrhování výuky s přihlédnutím k vytížení učitelů, učeben, předmětů a dalších parametrů. Tyto programy nevyžadovaly znalost žádných speciálních norem a dokumentů, řešení problému alokace zdrojů v čase je čistá matematika. Jedna z úspěšných implementací takových programů, Rector, je znázorněna na Obr. 15.15.

Životní a administrativní úkoly vzdělávací instituce se však neomezují pouze na plánování. Tematické plánování hodin, evidence docházky a hodnocení, různé školní akce, kontakty s rodiči – to vše vyžaduje i určitou programovou podporu. Taková podpora je implementována v programu Net-School (obr. 15.16).

Tento systém automatizuje mnoho funkcí správy školy. Ale nemůže být volně použit ve škole

proces, a nejde o programování, ale o právní a finanční evidenci mnoha operací: vzniká problém školního časopisu, který bude muset být duplikován dvakrát, v elektronické podobě i v papírové podobě; Není vyřešen problém financování rozesílání zpráv rodičům formou SMS zpráv.

fVr.Ttip bdnk dayanych Sh

"■■QMm^^ . LShtt - Shtrtsh" \.y

Rýže. 15.15. Rozvrhování v programu Rektor

j Ftie tdt "Aei/., ha\"oriLe-: Tooh- Pomoc

Ajjkires:. bgjj hc";p.//netsdioof/aspv"Graue;"Jour

Rýže. 15.16. Školní administrativní informační systém Net-School

15.6.7. Multimediální programy

Třída multimediálního softwaru zahrnuje programy, pomocí kterých můžete vytvářet, upravovat, ukládat a přehrávat multimediální data, tedy data obsahující stacionární a pohyblivé obrázky a zvuk. Multimediální software zahrnuje řadu velmi oblíbených programů: grafické editory pro rastrové formáty Adobe Photoshop a GIMP, vektorové grafické editory Corel Draw a Corel Xara, programy pro tvorbu a úpravu flash animací, programy pro práci se zvukem a řadu přehrávačů multimediálních formátů. od prohlížečů obrázků po přehrávače DVD.

15.6.8. Účetní programy

Účetní programy představují obrovskou třídu aplikací. Může se jednat o samostatné softwarové produkty nebo softwarové moduly obsažené v informačním systému. Mezi tuzemskými účetními programy je nejznámější program 1C: Účetnictví. Kdysi začínal jako autonomní softwarové prostředí pro účetní výpočty, nyní se transformovalo na informační systém, který obsahuje moduly pro personální evidenci (1C-personál), skladové účetnictví (1C-sklad), plánování finanční činnosti průmyslových podniků (1C- podnik) a obchodní společnosti (1C-trade). Tento softwarový produkt je komerční.

Mezi svobodným softwarem je také řešení pro automatizaci účetnictví a ekonomického účetnictví podniků (Ananas), které při správném použití může být v mnoha případech vhodnější než poměrně drahý systém 1C, který vyžaduje speciální školení.

15.6.9. Programy pro finanční výpočty a prognózy

Hlavním účelem takových programů je provádět finanční výpočty. Takové programy mohou provádět následující funkce:

□ vypracování podnikatelského plánu pro podnik;

□ návrh rozvoje podnikání;

□ analýza finanční situace podniku na základě jeho účetní závěrky;

□ výpočet finančních ukazatelů;

□ výpočet bonity dlužníka;

□ příprava výroční zprávy podniku;

□ srovnání finanční situace podniku s konkurenčními společnostmi;

□ analýza ziskovosti, solventnosti, likvidity a finanční stability;

□ analýza plánovaných investičních aktivit.

Příkladem tohoto typu softwaru je softwarový balík Expert Systems: Project Expert, Audit Expert a Prime Expert. Tyto programy umožňují provádět všechny uvedené typy finančních analýz a plánování, vyhodnocování rizik a příležitostí podniku.

15.6.10. Software pro technické navrhování

Moderní průmysl a stavebnictví si nelze představit bez softwarových balíků. Rozhodující v soutěži se stává načasování vývoje a uvedení produktů na trh a také načasování zpracování projektové dokumentace pro výstavbu budov. Moderní počítačově podporované konstrukční systémy umožňují vytvářet výkresy dílů, sestav a zařízení na počítači okamžitě v trojrozměrné podobě a okamžitě provádět výpočty pevnosti, odolnosti proti opotřebení a dalších definujících technických charakteristik. Nejznámějšími programy této třídy jsou Autodesk Autokad ve všech modifikacích, umožňující počítačově podporované navrhování od mechanických dílů až po chemické sloučeniny, a Graphisoft ArchiCAD, který je určen pro architektonické návrhy.

Kromě těchto velmi drahých softwarových produktů existuje celá řada různých specializovaných programů, komerčních i bezplatných.

15.6.11. Obchodní programy

Podnikový software zahrnuje širokou škálu typů softwarových balíčků:

□ software pro řízení provozu průmyslového podniku;

□ software pro řízení procesů;

□ specializovaný software pro průmyslová odvětví;

□ specializovaný software pro typy výroby;

□ specializované informační systémy pro typy podnikání;

□ software pro malé podniky;

□ software pro síťové podnikání.

Pro velké a střední podniky se již standardem staly hotové systémy plánování zdrojů (Enterprise Resource Planning - ERP). Nejznámější softwarové balíčky této třídy jsou SAP R/3 od SAP AG a Oracle eBusiness Suite od Oracle. Z ruských softwarových balíčků je nejpoužívanější balíček Galaktika ERP od společnosti Galaktika Corporation a také 1C: Enterprise.

Specializovaný software pro provádění vědeckého výzkumu, sběr vědeckých (experimentálních) statistik a provádění speciálních vědeckých výpočtů na základě shromážděných dat není tak široce známý. Jednou z oblastí vědeckého výzkumu, ve které se specializovaný vědecký software nejvíce využívá, je bioinformatika (Program Avogadro), následovaná programy pro obecné matematické, statistické a fyzikální výpočty (nejběžnější jsou STATISTICA, MathCad, MathLab, MATHEMATICA). Třetím typem co do počtu programů jsou programy pro astronomické modelování a astronomické výpočty.

Stále více se dnes projevuje trend začleňování výpočetní techniky do vzdělávacího procesu a zároveň aktivně probíhá vývoj softwaru specificky zaměřeného na vzdělávací proces. Software pro vzdělávací proces lze rozdělit do tří hlavních skupin:

□ pro interakci;

□ přenášet znalosti o určitých předmětech;

□ pro počítačové testování a školení.

Multimediální programy

Třída multimediálního softwaru zahrnuje programy, které lze použít k vytváření, úpravě, ukládání a přehrávání multimediálních dat, tj. dat obsahujících stacionární a pohyblivé obrazy a zvuk. Multimediální software zahrnuje řadu velmi oblíbených programů: grafické editory rastrových formátů AdobePhotoshop a GIMP, vektorové grafické editory CorelDraw a CorelXara, programy pro tvorbu a úpravu flash animací, programy pro práci se zvukem a řadu přehrávačů multimediálních formátů, z programů prohlížení obrázků na DVD přehrávačích.

Účetní programy

Účetní programy představují obrovskou třídu aplikací. Může se jednat o samostatné softwarové produkty nebo softwarové moduly obsažené v informačním systému. Mezi tuzemskými účetními programy je nejznámější 1C: Účetní program, který obsahuje moduly pro personální účetnictví (1C-personál), skladové účetnictví (1C-sklad), plánování finančních aktivit průmyslových podniků (1C-podnik) a obchodních společností. (1C-obchod). Tento softwarový produkt je komerční.

Mezi svobodným softwarem je také řešení pro automatizaci účetnictví a ekonomického účetnictví podniků (Ananas), které při správném použití může být v mnoha případech vhodnější než poměrně drahý systém 1C, který vyžaduje speciální školení.

Programy pro finanční výpočty a prognózy

Hlavním účelem takových programů je provádět finanční výpočty. Takové programy mohou provádět následující funkce:

□ vypracování podnikatelského plánu pro podnik;

□ návrh rozvoje podnikání;

□ analýza finanční situace podniku na základě jeho účetní závěrky;

□ výpočet finančních ukazatelů;

□ výpočet bonity dlužníka;

□ příprava výroční zprávy podniku;

□ srovnání finanční situace podniku s konkurenčními společnostmi;

□ analýza ziskovosti, solventnosti, likvidity a finanční stability;

□ analýza plánovaných investičních aktivit.

Příkladem tohoto typu softwaru je softwarový balík ExpertSystems: ProjectExpert, AuditExpert a PrimeExpert. Tyto programy umožňují provádět všechny uvedené typy finančních analýz a plánování, vyhodnocování rizik a příležitostí podniku.

Software pro technické navrhování

Nejznámějšími programy této třídy jsou AutodeskAutokad ve všech modifikacích, umožňující počítačově podporované navrhování od mechanických dílů po chemické sloučeniny, a GraphisoftArchiCAD, který je určen pro architektonické návrhy.

Kromě těchto velmi drahých softwarových produktů existuje celá řada různých specializovaných programů, komerčních i bezplatných.

Obchodní programy

Podnikový software zahrnuje širokou škálu typů softwarových balíčků:

□ software pro řízení provozu průmyslového podniku;

□ software pro řízení procesů;

□ specializovaný software pro průmyslová odvětví;

□ specializovaný software pro typy výroby;

□ specializované informační systémy pro typy podnikání;

□ software pro malé podniky;

□ software pro síťové podnikání.

Pro velké a střední podniky se již standardem staly hotové systémy plánování zdrojů (Enterprise Resource Planning - ERP). Nejznámější softwarové balíčky této třídy jsou SAPR/3 od SAPAG a OracleeBusinessSuite od Oracle. Z ruských softwarových balíčků je nejpoužívanější balíček Galaktika ERP od společnosti Galaktika Corporation a také 1C: Enterprise.

Systémy RP se rozšířily díky své modulární struktuře, která umožňuje flexibilní konfiguraci softwarového produktu tak, aby vyhovoval potřebám jakéhokoli podniku. OracleeBusinessSuite například zahrnuje podsystémy pro správu:

□ obchodní efektivita;

□ materiálové toky;

□ vztahy s klienty;

□ finance;

□ údržba a opravy;

□ personál;

□ výroba;

□ projekty;

□ životní cyklus;

□ logistika.

ERP systém je velmi flexibilní v konfiguraci, snadno se přizpůsobí místu a dokáže uspokojit téměř jakékoli potřeby řízení podniku.

Společenské výzvy vývoje softwaru. Nesvoboda člověka

Stále rostoucí svoboda počítače od softwaru a někdy i od diskových jednotek a zařízení pro ukládání uživatelských informací je v mnoha ohledech dobrá věc: člověk potřebuje pouze počítačovou síť a možnost se k ní připojit. Na síti najdete programy, možná i operační systém, na síti jsou dokumenty, které si člověk po úpravě nebo přeposlání uloží znovu na síťové úložiště. V tomto případě je lidská svoboda od softwaru vyměněna za nesvobodu v jiném ohledu. Jaký je stupeň důvěrnosti, bezpečnosti a přístupnosti dokumentů?

Je příjemné vstoupit do „inteligentního virtuálního domova“, který ve všech směrech odpovídá vašim touhám a snaží se je předvídat. Ale kdo vám zaručí, že zítra to budou také vaše touhy, a ne touhy nějakého hackera, který se naboural do informačního systému pro správu vaší „chytré domácnosti“?

Lze proto předvídat období dlouhého a obezřetného postoje k některým trendům ve vývoji softwaru, alespoň do doby, než budou řádně a spolehlivě regulovány v právní sféře. Jinak se svoboda poskytovaná technologií může změnit v nečekané otroctví.

Intelektuální degradace

Počítače jsou stále chytřejší se stále sofistikovanějším softwarem. Rozhraní programu je zároveň stále jednodušší a zábavnější. Nemusíte přemýšlet, nemusíte se namáhat, nejsložitější technologie dostupné v podobě barevných ikon a obrázků udělají vše za vás: vypočítají, vyhodnotí, předpovídají, vyberou manžela, předepíší dieta. Na internetu je mnohem více odpovědí, než mají lidé otázek, a to nemůže vyvolat poplach. Pokud člověk netrénuje svaly, fyzicky degraduje, pokud člověk přestane zatěžovat svůj myšlenkový aparát, degraduje intelektuálně. Jde o velmi důležitou výzvu, na kterou může adekvátně odpovědět pouze moderní vzdělávací systém budovaný s ohledem na tuto výzvu, včetně systému celoživotního celoživotního vzdělávání.

Otázky

1. Jak lze klasifikovat software podle stupně jeho interakce s hardwarem počítače?

2. Jaké třídy softwaru znáte podle typu licencování?

3. Jaký je rozdíl mezi svobodným, open source, komerčním a proprietárním softwarem?

4. Jaký je rozdíl mezi přenosným a middlewarem?

5. Klasifikujte software podle způsobu jeho interakce s počítačovou sítí.

6. Co je nebezpečný software?

7. Co je to přenosná aplikace?

8. Vyjmenujte třídy aplikačního softwaru, které znáte.

9. Jaké jsou hlavní funkce textového procesoru?

10. Jaké požadavky musí splňovat moderní tabulkový procesor?

11. Jaká je hlavní a doplňková funkcionalita programu pro tvorbu a předvádění prezentací?

12. Jsou programy obsažené v balíčcích Microsoft Office a OpenOffice.org funkčně totožné?

13. Jaký je účel softwaru pro řízení projektů (se seznamem funkcí)?

14. Vyjmenujte funkcionalitu, která je důležitá pro moderní textový procesor.

15. Jaké jsou funkční rozdíly mezi MicrosoftWord a OpenOffice.orgWriter?

16. Vyjmenujte hlavní funkce tabulkového procesoru.

17. Jaké jsou další funkce tabulkového procesoru?

18. Co jsou kontingenční tabulky, k čemu slouží?

19. Jaký je účel a typická funkčnost organizéru?

20. Jaké znáte elektronické systémy pro správu dokumentů?

21. Jaká je základní funkčnost systému elektronické správy dokumentů?

22. Vytvoření prezentace pomocí PowerPointu.

23. Jaké znáte programy pro práci s internetovými službami?

24. Jaké funkce plní výukový software?

25. Jak vytvářet dokumenty a tabulky v běžných „kancelářských“ formátech bez instalace kancelářského balíku do počítače?

26. Jaké jsou vyhlídky na vývoj softwaru?

27. Jaké jsou sociální důsledky intenzivní interakce mezi lidmi a moderním softwarem?

28. Společenské výzvy vývoje softwaru