Поскольку увлечение транзакционной обработкой информации все больше уступает необходимости решения вычислительных задач, то растет интерес к количественной обработке данных. Для успешного завершения проектных и исследовательских работ уже недостаточно просто автоматизировать учетно-организационную деятельность, нужно подвергать информацию количественному анализу, решая те или иные вычислительные задачи. Причем это касается не только научно-исследовательской деятельности, но и проведения расчетов для промышленных проектов, решения аналитических задач, например, для учреждений здравоохранения или возникающих при хозяйственной деятельности предприятий, а также банков и других организаций.

Сейчас разработка и использование ПО для решения вычислительных задач — одни из важнейших в отрасли ИТ-индустрии. Нередко ее продукты, по традиции называемые пакетами прикладных программ (ППП), имеют историю, длящуюся десятилетиями. Так, пакет по статистике компании SAS естественно развивается уже более трех десятилетий. Наряду с ППП для промышленного применения в САПР-, CAM-, PLM- и ГИС-системах, а также для выполнения проектных расчетов сложных инженерных объектов, в том числе на суперкомпьютерах, с использованием алгоритмов параллельных вычислений, существуют так называемые методно-ориентированные, или универсальные, ППП. Среди них широкой известностью пользуются Maple, Mathcad, Mathematics, Statistics и проч., с помощью которых можно выполнять численные и символьные расчеты, управляя вычислительным процессом с приемлемой эффективностью.

Недавно компания Maplesoft выпустила новую версию ППП Maple 11, распространяемую в России фирмой SoftLine. Ее представил на семинаре проф. М. Н. Кирсанов, рассказавший о том, как пакет используется в образовании и для решения научных и инженерных задач.

Универсальный математический ППП Maple 11 используется для численных и символьных расчетов. Он наделен более мощными средст-вами выполнения вычислений и расширенными возможностями интеграции с другими пакетами.

Так, теперь в пакете появился редактор, с помощью которого при решении различных уравнений можно уточнять постановку задачи и выполнять другие полезные действия. Кроме того, в Maple 11 возможности управления размерностью и единицами измерения шире, чем в предыдущей версии.

Также сняты ограничения по точности при выполнении численных расчетов, а для технических задач с помощью пакета можно вычислять и допустимые пределы использования решений.

Для наиболее известных численных методов реализованы эффективные программные алгоритмы (шаблоны). Теперь в ППП более 200 таких встроенных шаблонов и свыше 3,5 тыс. различных математических функций.

В отношении дополнительных механизмов управления вычислениями в Maple 11 сделано следующее. Разработано интерактивное представление двухмерных и трехмерных изображений и анимаций полученных результатов; при проверке гипотез в ходе статистического анализа данных допустимо управление параметрами; поддерживается автоматический вывод выражений и составление моделей для решаемых задач; возможна интеграция символьных и численных операций в процессе вычислений.

Имеется также терминологический словарь, содержащий более 5 тыс. слов, с которым пользователь интерактивно взаимодействует.

Для разработки пользовательских приложений для ППП Maple предусмотрен специально оптимизированный язык, позволяющий существенно сократить время разработки приложений.

Пользовательский интерфейс можно настроить с помощью элементов Maplets или документов Maple со встроенными графическими компонентами. Разработан механизм взаимодействия с другими приложениями и веб-сайтами.

Производится автоматическая генерация кодов для языков Си, Фортран, Java, MATLAB и Visual Basic. Для создания технических документов появились возможности придания им профессионального вида, содержащего текст, интерактивные математические вычисления, графики, рисунки и звук. Также в них можно добавлять кнопки, бегунки и другие компоненты.

Инструмент Back-Solving Assistant автоматически генерирует алгоритм решения для уравнения, позволяя разрешать его относительно любой переменной для заданных значений других параметров. При этом можно задать ограничения на любые параметры, построить график по формуле в области изменения параметров, задать символьные параметры и получить все возможные для них решения. Пакет Maple 11 включает и другие инструменты — Task Assistant, например, для быстрого доступа к справочным материалам. Так, в этом наборе Special Functions Assistant реализует быстрый доступ к свойствам более 200 специальных функций (Бесселя, гипергеометрическим и др.), Scientific Constants Assistant обеспечивает доступ к БД научных постоянных, а функция handwriting recognition позволяет распознавать написанные от руки формулы благодаря встроенной в ППП технологии. При работе с документами в Maple 11 можно использовать ссылки на выражения, определенные в других документах.

В новой версии пакета существенному улучшению подверглись графические средства, особенно относящиеся к работе с двухмерной графикой и аннотациями. Например, образы двухмерной графики обрабатываются быстрее и для этого требуется меньше памяти. Полиграфический текст и математические выражения в графиках включают национальные наборы символов. Расширены инструменты аннотирования при использовании средств Drawing Canvas, в которых также имеются возможности для создания набросков и детализированных диаграмм. Помимо этого включены новые команды для построения пересечения трехмерных поверхностей и анимации со следом.

Инструмент Favorites Palettes (любимые палитры) позволяет группировать часто используемые выражения, символы и палитры в одну общую.

В заключение отметим, что в Maple 11 входят отдельные пакеты программ. Так, пакет Graph Theory содержит набор инструментов для работы с графами и задачами, возникающими на них, в частности различные классы экстремальных задач вроде поиска наикратчайшего пути между вершинами графа. Пакет Physics предназначен для решения широкого класса задач теоретической физики, от классической механики до квантовой теории поля. Еще один пакет — Differential Geometry состоит из набора программных инструментов для решения геометрических задач.

На базе ППП Maple имеется решение DynaFlexPro, служащее для символьных вычислений, связанных с решением уравнений механических систем. С его помощью можно решать не только готовые математические задачи, но и создавать технические приложения, позволяющие генерировать уравнения движения для моделируемых устройств. Подготовленные таким образом модели могут быть экспортированы в программы, написанные для других пакетов, например, MATLAB, Simulink, MATRIXx, SystemBuild и LabVIEW.

Графический интерфейс DynaFlexPro ModelBuilder позволяет использовать блок-схемы и раскрывающееся меню, что облегчает создание модели системы. А имеющиеся средства из теории графов и теоретической механики для автоматического генерирования уравнений на базе моделей систем дают возможность реализовывать компактные и эффективные наборы системных уравнений, представленные в символьной форме, которые упрощают проектирование, оптимизацию и моделирование сложных инженерных систем.

1903