Розробка адаптивного інтерфейсу користувача для програмного забезпечення наближення експериментальних даних

Структура та обсяг роботи. Дисертація включає вступ, чотири спеціальні розділи, висновки та список використаних джерел. Матеріал дисертації викладений на 131 сторінці. Робота містить 32 малюнки та 12 таблиць. Бібліографічний список налічує 131 назву.

 

У вступі сформульовано мету роботи, відображено наукову новизну, практичну цінність та достовірність результатів роботи. Стисло викладено зміст роботи за розділами.

В першому розділі проведено огляд літературних джерел та матеріалів всесвітньої мережі Internet. Згідно з темою дисертаційної роботи розглянуто способи організації інтерфейсу користувача сучасних програмних засобів чисельного аналізу математичних задач. З результатів огляду зроблено висновок про незадовільне вирішення проблеми організації діалогу з користувачем в існуючих універсальних прикладних програмних системах наближення експериментальних даних. Головною причиною такої оцінки, на думку автора, є складність формалізації відношень між людиною та обчислювальною системою, що навряд чи дозволить вирішити найближчим часом питання організації ІК в повному обсязі. Однак, відзначимо, що наявність будь-яких засобів автоматизованого формування чи адаптації ІК в програмному засобі значно підвищує його експлуатаційні якості (як наприклад в MATLAB, де реалізовано засоби розробки та модифікації ІК).

В розділі проведено короткий огляд методів наближення експериментальних даних в існуючих програмних системах статистичного аналізу та програмних системах чисельного аналізу математичних задач. Відзначено відсутність реалізованих методів наближення користувацькими базисними функціями в існуючих системах чисельного аналізу (за виключенням методів середньо-квадратичного наближення).

Також розглянуто найпоширеніші з існуючих методів моделювання інтерфейсу користувача в програмних системах. За результатами огляду, для проведення моделювання, створення архітектури та розробки методів адаптації ІК програмного забезпечення було обрано математичний апарат теорії складних систем та універсальну мову моделювання.

В другому розділі проведено аналіз предметної області наближення експериментальних даних в частині задачі формування та адаптації ІК програмного забезпечення. При розгляданні задачі адаптації ІК як підбору множин програмних підсистем та їх параметрів для відображення даних, процесів тощо, визначаються множини параметрів ІК та методів наближення, які необхідні для наближення експериментальних даних.

Формально задачу наближення експериментальних даних можна представити у вигляді множини математичних задач F, де кожен елемент F зв'язаний з підмножиною видів аналізу (наближення) множини A. Будь-який з елементів A зв'язаний з підмножиною чисельних методів з множини M, за допомогою яких проводиться наближення даних. В загальному випадку для кожного чисельного методу існує унікальна послідовність маніпуляцій для того, щоб описати задачу, провести її аналіз, отримати та переглянути результати досліджень. Проведення таких маніпуляцій вимагає введення в інтерфейс користувача програмної системи відповідної множини візуальних засобів або використання внутрішньої мови. Таким чином, програмна система, що орієнтована на вирішення великої кількості видів математичних задач повинна мати величезну кількість візуальних засобів або надскладну внутрішню мову. Інтерфейси, що мають велику кількість візуальних засобів (такі як Mathcad) чи занадто ускладнену мову (MATLAB та MATEMATICA) є незручними у використанні. Для вирішення даної проблеми, автором була використана ідея адаптивного розподілу управління процесом вирішення математичної задачі між лінгвістичним та візуальним інтерфейсом програмної системи. В подальшому розвитку даної ідеї було запропоновано розділити весь процес аналізу математичної задачі на декілька етапів, кожен з яких відповідає за вирішення окремої частини задачі. Кількість етапів (тобто степінь деталізації процесу опису, аналізу, представлення результатів та надання допомоги) залежить від виду задачі, що вирішується. Далі конструктивно визначимо множини, які дають можливість формально представити ІК ПЗ, тобто множини, що необхідні в процесі формування та адаптації інтерфейсу.

Множина математичних задач F в даному випадку складається з наступних елементів: F1 – “наближення двовимірних даних”, F2 – “наближення тривимірних даних”. Далі представлено множину видів аналізу A для видів задач F: інтерполяція за Лагранжем та Ермітом (звичайними поліномами, дробно-раціональними поліномами), середньо-квадратичне наближення, середньо-квадратичне наближення з використанням похідних n-го степеня, рівномірне наближення, сплайни.

Для видів наближення з множини A пропонується використовувати множину методів наближення M, що складається з таких елементів: інтерполяція степеневими, тригонометричними, експоненціальними поліномами, визначеними користувачем базисними функціями; інтерполяція за допомогою кінцевих різниць; середньо-квадратичне наближення степеневими, тригонометричними, експоненціальними, визначеними користувачем базисними функціями; середньо-квадратичне наближення з використанням похідних n-го степеня степеневими, тригонометричними, експоненціальними або визначеними користувачем базисними функціями; сплайни – лінійні, кубічні, ермітові, n-го степеня визначеними користувачем базисними функціями, В-сплайни. Множини задач та видів наближення були сформовані з урахуванням огляду методів наближення, які розроблені та реалізовані в існуючих універсальних програмних системах чисельного аналізу.

Для означених множин запропоновано використовувати множину станів інтерфейсу користувача Q, що необхідні в процесі наближення даних, а саме: “вибір виду задачі”; “вибір виду наближення”; “опис задачі”; “визначення порядку полінома”; “вибір методу наближення”; “опис системи базисних функцій”; “опис додаткових умов”; “покроковий аналіз”; “перегляд результатів”; “створення звіту”; “збереження опису та результатів аналізу задачі”; “завантаження опису та результатів аналізу задачі” тощо. Тобто, в загальному випадку, множина станів інтерфейсу користувача складається зі станів, орієнтованих на процес чисельного аналізу задачі, та предметно-орієнтованих станів. Кожен вид наближення з множини А буде використовувати різні комбінації станів, що необхідні для вирішення задачі наближення даних.