Ongelmanratkaisuympäristö - Problem solving environment
Ongelmanratkaisu ympäristö (PSE) on valmistunut, integroidut ja erikoistunut tietokoneohjelmistot ratkaista yhden luokan ongelmia, yhdistämällä automatisoituja ongelmanratkaisumenetelmiä ihmisen suuntautunut työkaluja ohjaamiseksi ongelmanratkaisua. PSE voi myös auttaa käyttäjiä muotoilemaan ongelmanratkaisua. PSE voi myös auttaa käyttäjiä muotoilemaan ongelmia, valitsemaan algoritmin, simuloimaan numeerista arvoa sekä tarkastelemaan ja analysoimaan tuloksia.
PSE: n tarkoitus
Monet PSE: t otettiin käyttöön 1990-luvulla. He käyttävät vastaavan kentän kieltä ja käyttävät usein nykyaikaisia graafisia käyttöliittymiä . Tavoitteena on tehdä ohjelmistosta helppokäyttöinen muun kuin tietojenkäsittelytieteen asiantuntijoille . PSE: itä on saatavana yleisiin ongelmiin, kuten tietojen visualisointiin tai suuriin yhtälöjärjestelmiin, ja kapeille tieteen- tai tekniikan aloille, kuten kaasuturbiinisuunnittelu .
Historia
PSE (Problem Solving Environment) julkaistiin muutama vuosi Fortranin ja Algol 60: n julkaisun jälkeen . Ihmiset ajattelivat, että tämä korkean tason kielellä toimiva järjestelmä johtaisi ammattimaisten ohjelmoijien poistamiseen. Yllättäen kuitenkin PSE on hyväksytty ja vaikka tutkijat käyttivät sitä ohjelmien kirjoittamiseen.
Rinnakkaisen tieteellisen laskennan ongelmanratkaisuympäristö otettiin käyttöön vuonna 1960, jolloin tämä oli ensimmäinen vähäisillä standardeilla organisoitu kokoelma. Vuonna 1970 PSE: n tutkittiin alun perin tarjoavan korkeatasoisen ohjelmointikielen Fortranin sijaan, myös kirjastojen suunnittelupaketit. Kirjastojen kehittämistä jatkettiin, ja käyttöön otettiin laskennallisten pakettien ja graafisten järjestelmien ilmestyminen, joka on tietojen visualisointi. 1990-luvulle mennessä hyperteksti, osoittaminen ja napsauttaminen oli siirtynyt kohti yhteentoimivuutta. Siirtyminen eteenpäin vihdoin oli "Software Parts" -teollisuus.
Muutaman vuosikymmenen ajan viime aikoina on kehitetty monia PSE: itä ongelmien ratkaisemiseksi ja tukemaan myös käyttäjiä eri luokista, mukaan lukien koulutus, yleinen ohjelmointi, täsmähakukoneohjelmiston oppiminen, työn suorittaminen ja Grid / Cloud computing.
Esimerkkejä PSE: stä
Ruudukkopohjainen numeerinen optimointi
Kuoriohjelmisto GOSPEL on esimerkki siitä, kuinka PSE voidaan suunnitella EHL-mallinnusta varten Grid-resurssilla. PSe: n avulla voidaan visualisoida optimoinnin edistyminen sekä olla vuorovaikutuksessa muiden simulaatioiden kanssa.
PSE rinnastaa ja upottaa monet yksittäiset numeeriset laskelmat yksittäisiin numeerisiin laskelmiin teollisessa sarjaoptimointikoodissa. Se on rakennettu NAG: n IRIS Explorer -pakettiin EHL- ja rinnakkaisuusongelmien ratkaisemiseksi, ja se voi käyttää gViz-kirjastoja hoitamaan kaiken PSE: n ja simulaation välisen viestinnän. Käytä myös MPI: tä, joka on osa NAG-kirjastoja, mikä antaa merkittävän nopean ja paremman ratkaisun yhdistämällä max. jatkamisen tasot.
Lisäksi järjestelmä on suunniteltu siten, että käyttäjät voivat ohjata simulaatioita visualisoidun lähdön avulla. Esimerkki on paikallisten minimien hyödyntäminen tai lisätietojen kerääminen paikallisen ympärillä simulaatiossa ja sen ulkopuolella, ja se voi kuvitella mitä tahansa teräväksi tuotettua tietoa ja antaa silti myös mahdollisuuden ohjata simulaatiota.
Ruudukkopohjaiset PSE: t mobiililaitteille
PSE: t vaativat paljon resursseja, jotka rasittavat jopa nykypäivän tehokkaimpia tietokoneita. PSE-ohjelmien kääntäminen ohjelmistoiksi, joita voidaan käyttää mobiililaitteille tärkeässä haasteessa, joka nykyään kohtaavat ohjelmoijat.
Ruudukkolaskenta nähdään ratkaisuna mobiililaitteiden PSE: n pelastuskysymyksiin. Tämä on mahdollista välityspalvelun kautta. Tämän palvelun käynnistää käynnistävä laite, joka lähettää tarvittavat tiedot PSE: lle tehtävän ratkaisemiseksi. Välityspalvelu jakaa tämän sitten alitehtäviin, jotka jakavat tiedot useille alatason laitteille, jotka suorittavat nämä alitehtävät. Välitys edellyttää aktiivisen agentin arkistoa (AAR) ja tehtävien allokointitaulukkoa (TAT), jotka molemmat toimivat alitehtävien hallinnassa. Keep-Alive-palvelin on napautettu käsittelemään välityspalvelun ja alaisten laitteiden välistä viestintää. Keep-Alive-palvelin perustuu kevyeen asiakassovellukseen, joka on asennettu osallistuviin mobiililaitteisiin.
Turvallisuus, läpinäkyvyys ja luotettavuus ovat kysymyksiä, joita voi ilmetä, kun ruudukkoa käytetään mobiililaitteisiin perustuvissa PSE-palveluissa.
Koulutuksen tuki
Verkkopohjaisessa oppimisessa ja koulutuksen verkko-oppimisessa on tapahtunut vallankumous, mutta koulutustietoja ja opiskelijoiden toimintaa koskevia tietoja on hyvin vaikea kerätä. TSUNA-TASTE on kehittänyt PSE T. Teramoto tukemaan koulutus- ja oppimisprosesseja. Tämä järjestelmä voi luoda uuden idean verkko-oppimisesta tukemalla opettajia ja opiskelijoita tietokoneisiin liittyvässä koulutuksessa. Se koostuu neljästä osasta, mukaan lukien opiskelijoiden edustajat, koulutuksen tukipalvelin, tietokantajärjestelmä ja verkkopalvelin. Tämä järjestelmä tekee verkko-oppimisesta helpompaa, kun tietoa on aikaisemmin tallennettu ja kerätty opiskelijoille ja opettajille.
P-NCAS
Tietokoneohjattu rinnakkainen ohjelmakehitystuki (P-NCAS) on PSE, joka luo uuden tavan vähentää ohjelmoinnin kovaa tehtävää tietokoneohjelmoinnille. Tämä ohjelma voi välttää tai vähentää mahdollisuutta, että valtava tietokoneohjelmisto hajoaa, mikä rajoittaa epävarmuutta ja suuronnettomuuksia yhteiskunnassa. Lisäksi osittaiset differentiaaliyhtälöt (PDE) -ongelmat voidaan ratkaista P-NCAS-tukien tuottamien rinnakkaisten ohjelmien avulla. P-NCAS käyttää Single Program Multi Data (SPMD) -menetelmää ja käyttää rinnakkaistamiseen hajotusmenetelmää. Näiden avulla P-NCAS: n käyttäjät voivat syöttää PDES: n, algoritmin ja diskretisointijärjestelmän jne. Kuvaamat ongelmat sekä tarkastella ja muokata kaikkia yksityiskohtia visualisoinnin ja Windows-version kautta. Viimeinkin P-NCAS tuottaa rinnakkaisohjelman C-kielellä, ja se sisältää myös asiakirjoja, jotka osoittavat kaiken syötetyn alussa.
Tuleva parannus
Ensinnäkin 2-D EHL -ongelmien tekeminen oli vaikeaa käytettävissä olevien kustannusten ja tietokoneen tehon vuoksi. Rinnakkaisten 2-D EHL -koodien ja nopeampi tietokoneiden kehittäminen on nyt tasoittanut tietä 2-D EHL -ongelmien ratkaisulle. Kitka- ja voiteluainetiedot tarvitsevat korkeamman turvallisuustason niiden herkkyyden vuoksi. Simulaatioiden kirjanpito voi olla vaikeaa, koska ne tehdään nopeasti ja tuhansina. Tämä voidaan ratkaista rekisteröintijärjestelmällä tai 'hakemistolla'. Yhteistyöhön perustuvilla PSE-palveluilla, joissa on useita käyttäjiä, on vaikeuksia seurata muutoksia, erityisesti mitä muutoksia on tehty ja milloin muutokset on tehty. Tämä voidaan ratkaista myös tekemällä muutosten hakemisto.
Toiseksi, mobiililaitteiden verkkopohjaisten PSE-laitteiden tulevaisuuden parantaminen, ryhmä pyrkii luomaan uusia skenaarioita manipuloimalla käytettävissä olevia hallintamuuttujia. Muuttamalla näitä kontrollimuuttujia simulointiohjelmisto pystyy luomaan skenaarioita toisistaan, mikä mahdollistaa kunkin skenaarion olosuhteiden tarkemman tarkastelun. On odotettavissa, että kolmen muuttujan manipulointi tuottaa kaksitoista erilaista skenaariota.
Muuttujat, joita olemme kiinnostuneita tutkimaan, ovat verkon vakaus ja laitteiden liikkuvuus. Mielestämme nämä muuttujat vihaavat suurinta vaikutusta verkon suorituskykyyn. Tutkimuksessamme mitataan suorituskykyä käyttämällä tehtävän suorittamisaikaa ensisijaisena lopputuloksena.
PSE-puisto
Kun PSE: t kasvavat monimutkaisemmiksi, tarve laskentaa varten on noussut dramaattisesti. Päinvastoin, kun PSE-sovellukset pääsevät yhä monimutkaisemmille aloille ja ympäristöihin, PSE: n luomisesta on tullut tylsiä ja vaikeaa.
Hirumichi Kobashi ja hänen kollegansa ovat suunnitelleet PSE: n, joka on tarkoitettu luomaan muita PSE: itä. Tämä on kutsuttu nimellä meta PSE tai PSE. Näin syntyi PSE Park.
Viitekehys
PSE Park -arkkitehtuuri korostaa joustavuutta ja laajennettavuutta. Nämä ominaisuudet tekevät siitä houkuttelevan alustan monipuoliselle asiantuntemukselle lähtötason käyttäjistä kehittäjiin.
PSE Park tarjoaa nämä toiminnot-arkistonsa kautta. arkisto sisältää moduuleja, joita tarvitaan PSE-tiedostojen rakentamiseen. Joitakin perusmoduuleista, nimeltään Ytimet, käytetään PSE: iden perustana. Monimutkaisemmat moduulit ovat käytettävissä ohjelmoijien käyttöön. Käyttäjät pääsevät PSE Parkiin ohjelmoijiin linkitetyn konsolin kautta. Kun käyttäjä on rekisteröitynyt, hän on arvioinut arkiston. PIPE-palvelinta käytetään välittäjänä käyttäjän ja PSE Parkin välillä. Se antaa pääsyn moduuleihin ja rakentaa valitut toiminnot PSE: ksi.
Kehittäjät voivat kehittää toimintoja tai jopa kokonaisia PSE: itä arkistoon sisällyttämistä varten. Lähtötason ja asiantuntijoiden käyttäjät voivat käyttää näitä valmiita PSE: itä omiin tarkoituksiinsa. Tämän arkkitehtuurin vuoksi PSE Park vaatii pilvipalvelujärjestelmän tukemaan PSE: n käytön ja kehittämisen aikana tapahtuvaa valtavaa tiedonjakoa.
PIPE-palvelin
PIPE-palvelin eroaa muista palvelimista siinä, miten se käsittelee välituloksia. Koska PIPE-palvelin toimii välittäjänä meta-PSE: ssä, ydinmoduulin tuottamat tulokset tai muuttujat haetaan globaaleina muuttujina, joita seuraava ydin käyttää. Käyttäjä määrittelee järjestyksen tai hierarkian. Tapa, jolla samat nimimuuttujat muutetaan uudeksi muuttujajoukoksi.
Toinen tärkeä PIPE-palvelimen ominaisuus on, että se suorittaa jokaisen moduulin tai ytimen itsenäisesti. Tämä tarkoittaa, että kunkin moduulin kielen ei tarvitse olla sama kuin muiden PSE: ssä olevien kielten. Moduulit toteutetaan määritetyn hierarkian mukaan. Tämä ominaisuus tuo valtavan joustavuuden kehittäjille ja käyttäjille, joilla on vaihteleva tausta ohjelmoinnissa. Modulaarinen muoto mahdollistaa myös nykyisten PSE-laitteiden laajentamisen ja muokkaamisen helposti.
Ytimet
Rekisteröimiseksi ydin on määriteltävä kokonaan. Tulo- ja lähtömäärittelyjen avulla PIPE-palvelin voi määrittää yhteensopivuuden muiden ytimien ja moduulien kanssa. PIPE-palvelin merkitsee kaikki määritelmän puutteet yhteensopimattomuuden vuoksi.
Rekisteröintimoottori ja -konsoli
Rekisteröintimoottori seuraa kaikkia ytimiä, joita voidaan käyttää PSE Parkissa. Luo myös käyttöhistoria. Ydinkartta voidaan kehittää auttamaan käyttäjiä ymmärtämään ydin tai moduuli paremmin. Konsoli on käyttäjien pääkäyttöliittymä PSE Park -palveluun. Se on erittäin visuaalinen ja kaaviomainen, jonka avulla käyttäjät voivat paremmin ymmärtää moduulien ja ytimien väliset yhteydet PSE-laitteille, joita he työskentelevät.
