автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.18, диссертация на тему:Обработка и визуализация данных в виртуальных лабораториях удаленного доступа на основе модельно-ориентированного подхода

На правах рукописи

Зелепухина Виктория Андреевна

ОБРАБОТКА И ВИЗУАЛИЗАЦИЯ ДАННЫХ В ВИРТУАЛЬНЫХ ЛАБОРАТОРИЯХ УДАЛЕННОГО ДОСТУПА НА ОСНОВЕ МОДЕЛЬНО-ОРИЕНТИРОВАННОГО ПОДХОДА

Специальность: 05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

□□3453 (От 1

Астрахань - 2008

003453741

Работа выполнена в Астраханском государственном университете

и ишиили^ии х>

Научный руководитель: доктор физико-математических наук,

профессор Тарасевич Юрий Юрьевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Фоменков Сергей Алексеевич

Защита состоится «11» декабря 2008 г. в 10 ч. на заседании диссертационного совета ДМ.212.009.03 при Астраханском государственном университете по адресу: 414056, г. Астрахань, ул. Татищева, 20а, конференц-зал.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Астраханского государственного университета.

Автореферат разослан «10» ноября 2008 г.

кандидат технических наук, доцент Лаптев Валерий Викторович

Ведущая организация:

Московский государственный

университет печати

Щербинина О.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В настоящее время одной из перспективных форм организации и проведения совместных научных исследований и реализации дистанционного обучения является создание информационно-вычислительных веб-ресурсов и виртуальных лабораторий (ВЛ) удаленного доступа, т.к. Интернет занял прочные позиции в современном научном сообществе и является важным средством коммуникации, обмена научной информацией и публикации научных результатов.

Проблема разработки и использования удаленных ВЛ заключается в том, что техническая реализация ВЛ не позволяет одновременно предоставить пользователю мощь вычислительных систем и интерактивную высококачественную визуализацию с гибкими возможностями настройки и взаимодействия. Связано это с тем, что большинство из ВЛ создаются либо с использованием технологий на стороне сервера (специализированные математические пакеты), либо с использованием технологии клиента (Лауа-апплеты).

1. Специализированные математические пакеты имеют проблему интерпретации и визуализации результатов математического моделирования. Обрабатывая большие массивы данных при численном моделировании, генерация анимации в виде серии статичных растровых изображений становится бессмысленной вследствие существенного увеличения нагрузки на сеть и загрузки процессора конечного пользователя.

2. .Гауа-технология, напротив, обладает мощными средствами разработки интерактивной графики и анимации, но, одновременно, не позволяет производить сложные математические расчеты, вследствие «бедного» встроенного математического аппарата.

В связи с этим необходимо решение, позволяющее отображать данные, являющееся результатом математического моделирования со стороны специализированных пакетов, в векторном формате, в том числе и анимацию, с возможностями интерактивного взаимодействия пользователя с изображением.

В Астраханском государственном университете ведется разработка информационно-компьютерных технологий нового поколения, которые обеспечивают эффективную разработку информационно-вычислительных систем, решают широкий комплекс проблем компьютерного анализа и моделирования сложных, в том числе, живых, систем и покрывают указанные выше недостатки.

Разработка технологий получила финансовую поддержку Российского фонда фундаментальных исследований (проект РФФИ № 07-07-00128-а), Фонда содействия развития малых форм предприятий в научно-технической сфере (проект У.М.Н.И.К. «Интернет-ориентированная кроссплатформенная система визуализации данных для сопряжения со

специализированными пакетами научного программного обеспечения и базами данных»).

Целью диссертационной работы является разработка и программная реализация комплекса моделей обработки и визуализации данных в среде Интернет при проведении компьютерного моделирования сложных динамических систем.

Для достижения поставленной цели были сформулированы и решены следующие задачи:

1. Провести анализ представленных в сети Интернет виртуальных лабораторий математического моделирования, выявить недостатки.

2. Разработать концепцию разделения вычислительных и визуализа-ционных процессов в системе «клиент-сервер».

3. Разработать модель обмена и визуализации данных и модель представления результатов математического моделирования.

4. Разработать модель обработки и представления структурированных данных, хранящихся в системах управления базами данных (СУБД).

5. Создать программное обеспечение (ПО), реализующее предлагаемую концепцию, для проведения фундаментальных исследований в области математического моделирования.

6. Провести апробацию концепции на примере распределенной системы для математического моделирования сложных систем.

Методологической и теоретической основой диссертационной работы явились исследования российских и зарубежных ученых в области интернет-технологий, математического и компьютерного моделирования, теории машинной графики, аналитической геометрии.

Методы исследования. В работе применялись общенаучные методы и приемы исследования: системный подход, сравнительный анализ, синтез, классификация и структуризация. Проведенные в работе исследования базируются на объектной модели данных и используют методы математического моделирования. Для решения поставленных задач применялись методы системного, модульного и объектно-ориентированного программирования, а также средства ЦМЬ-моделирования.

Научная новизна работы. Соискателем получены и вынесены на защиту следующие основные положения:

1. Разработан комплекс моделей для обработки и визуализации данных, включающий: модель вариантов использования, модель обмена и визуализации, модель обработки и представления структурированных данных, хранящихся в СУБД, модель представления результатов математического моделирования, модель классов, интерфейсов, сценариев.

2. Разработан файловый формах для хранения и распространения в сети Интернет результатов математического моделирования, основанный на предложенной модели.

3. Разработан алгоритм автоматической генерации визуализации на основе модели представления результатов математического моделирования.

4. Разработан алгоритм автоматической генерации веб-интерфейса, содержащего параметры математической модели (ММ).

5. Разработан алгоритм автоматической генерации веб-интерфейса и 8(}Ь-запросов на основе модели представления данных, хранящихся в СУБД.

Практическая значимость исследования

1. Предложенная модель визуализации расчетов, выполненных специализированными математическим пакетами, более эффективна по сравнению со стандартными подходами и существенно сокращает временные задержки при моделировании в режиме «клиент-сервер», так как объем пересылаемой информации сократился на порядок, что позволило существенно снизить нагрузку на сеть.

2. Автоматизированная интеграция вычислительных систем с виртуальными лабораториями является трудно реализуемой задачей с использованием стандартных средств разработки. В работе предложено более эффективное решение, имеющее практическую реализацию.

3. Использованные в исследовании технологии и методы визуализации способствуют повышению эффективности применения математических моделей, созданных средствами стандартных математических пакетов, в среде Интернет при ограничениях, обусловленных её особенностями.

4. Разработанные модели и ПО на их основе предоставляют возможности по ускорению информационных потоков путем значительного уменьшения количества необходимой для передачи информации. При этом уменьшается время ожидания загрузки веб-страниц без увеличения пропускной способности каналов связи.

5. Разработан программный комплекс в виде Интернет-ориентированной кроссплатформенной системы визуализации данных для сопряжения со специализированными математическими пакетами УБ-Бс!. Программный комплекс внедрен и активно используется в Астраханском государственном университете.

6. Разработан программный комплекс в виде автоматизированной системы управления содержимым Интернет-ресурсов СМЗЬарэ. Программный комплекс применяется при решении научно-образовательных и промышленных задач.

Публикации. Основные теоретические положения и результаты диссертационной работы опубликованы в 15 печатных работах, в том числе в 3 журналах, рекомендованных ВАК.

Разработанное программное обеспечение зарегистрировано в Отраслевом фонде алгоритмов и программ (ОФАП), получены свидетельства о государственной регистрации в Роспатенте.

Апробация диссертации. Основные теоретические положения и результаты диссертационной работы опубликованы в материалах V Международной научно-технической конференции «Компьютерное моделирование 2004» (Санкт-Петербург), итоговой научной конференции АГУ «Физика. Математика. Информатика» (Астрахань, 2004), XIII международной конференции «Математика. Экономика. Образование» (Ростов н/Д, 2005), Международной научно-практической конференции (студентов и молодых ученых) «Электронный университет как условие устойчивого развития региона» (Астрахань, 2005), Международной научно-практической конференции «Информатизация образования - 2005» (Елец), Всероссийской научно-практической конференции «Информационные технологии в образовании и науке» (Москва, 2006), Международной научной конференции, посвященной памяти профессора A.M. Богомолова «Компьютерные науки и информационные технологии» (Саратов, 2007), IX Международной научно-технической конференции «Компьютерное моделирование 2008» (Санкт-Петербург), «Телематика - 2008» (Санкт-Петербург), а также представлены на выставке «Московский салон инноваций и инвестиций» (Москва, ВВЦ, 2006-2007 гг.).

Разработанные модели, технологии, алгоритмы и инструменты внедрены в производство программных продуктов в 2006-2008 гг.:

1. Сайт совместной лаборатории Института математических проблем биологии Российской академии наук и Астраханского государственного университета «Математическое моделирование и информационные технологии в науке и образовании» (http://mathmod.aspu.ru).

2. Портал русского языка «ЯРУС» (http://yarus.aspu.ru).

3. Интернет-мониторинг мероприятий, проводимых к празднованию 450-летия г. Астрахани (http://450.aspu.ru).

4. Агропромышленный портал Астраханской области (http://agro-portaI.aspu.ru).

5. Официальный сайт Астраханского государственного университета (http://aspu.ru).

Личный вклад автора. Все исследования, изложенные в диссертационной работе, проведены лично соискателем в процессе научной деятельности. Все результаты, выносимые на защиту, получены автором лично.

Из совместных публикаций включен лишь тот материал, который непосредственно принадлежит соискателю, заимствованный материал обозначен в работе ссылками.

Структура диссертации обусловлена целью исследования, определена логикой рассмотрения взаимосвязанных вопросов и совокупностью

решаемых задач. Диссертация изложена на 166 страницах и состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложений.

Список литературы содержит 63 наименования. Работа иллюстрирована 38 рисунками и содержит 3 таблицы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении дано обоснование актуальности темы диссертации, сформулированы цели работы, задачи и методы исследования, научная новизна, практическая значимость.

В главе 1 проведен анализ существующих ВЛ удаленного доступа и средств их разработки. Определены требования к ВЛ. Описана предлагаемая концепция сопряжения вычислений со стороны математических пакетов с визуализацией на стороне клиента.

Существующим ВЛ в той или иной мере присущи следующие недостатки: длительная загрузка, отсутствие возможности пользовательского взаимодействия с визуализацией, использование неэффективных численных методов для решения задач, ВЛ спроектированы на уровне абстракций конкретного языка программирования, а не на уровне объектов конкретной предметной области.

Прослеживаются две взаимодополняемые тенденции создания ВЛ для среды Интернет: с использованием веб-сервисов популярных математических пакетов и с использованием ^уа-технологж.

Таблица 1

Сравнение функциональных возможностей веб-сервисов специализированных математических пакетов и Дауа-технологии при решении научных задач

Веб-сервисы математических пакетов (MATLAB Web Server, MapleNet, Mathcad Application Server, webMathematica) Клиентские технологии (Java)

Обладают эффективной, надежной и проверенной библиотекой численных методов. Обеспечивают стандартные методы решения разнообразных систем (обыкновенные дифференциальные уравнения, дифференциальные уравнения в частных производных, в том числе системы типа «реакция-диффузия», уравнения с запаздыванием и т.д.) При решении сложных систем приходится либо разрабатывать библиотеки численных методов самостоятельно, либо прибегать к авторским средствам сторонних разработчиков.

Результаты моделирования выдаются в виде растровых изображений._

Мощные средства разработки интерактивных апплетов, с возможностью анимации.

Для создания ВЛ, лишенных указанных недостатков, определены следующие требования:

1 Использование объектно-ориентированного подхода.

2. Соответствие инструмента для проведения вычислений классу решаемых задач.

3. Обеспечение качественной визуализации, в том числе анимации, с возможностью пользовательского взаимодействия и визуального запроса.

4. Возможность произвольного изменения свойств и способов отображения ММ без внесения изменений в программный код.

5. Обеспечение возможности повторного использования результатов вычислений для ускорения загрузки ранее рассчитанных ММ.

Для устранения недостатков в существующих ВЛ с учетом сформулированных требований предлагается метод, при котором специализированные математические пакеты используются только для проведения вычислений, а визуализация результатов моделирования выполняется в специализированной системе на стороне клиента посредством стандартного веб-обозревателя.

+ X +

ВЛ биологических моделей

Рис 1 Модель вариантов использования

Части ВЛ взаимодействуют друг с другом посредством моделей представления данных, описанных в главе 2

Требование 3 имеет преимущественное решение в виде клиентской реализации визуализации, так как для ВЛ удаленного доступа характерны следующие особенности

- время одного сеанса работы пользователя превышает время, необходимое для перекачки по сети кода программ визуализации;

— объем данных, необходимых для построения изображения, меньше объема готового растрового изображения;

— в течение одного сеанса работы пользователь многократно обращается к визуализации данных в различных представлениях;

— для построения одного изображения требуется комбинация из нескольких наборов данных, и количество таких комбинаций существенно превосходит количество основных наборов.

В главе 2 приводится описание разработанных моделей представления, обмена, визуализации и обработки данных. Оппсан алгоритм автоматической генерации веб-интерфейса и 5(2Ь-запросов для обработки данных, хранящихся в СУБД.

Требования 1 и 5 из главы 1 определили выбор модельно-ориентированного подхода к обработке и визуализации данных в ВЛ. Предлагаемый подход основан на замене процедурного кода декларативным описанием архитектурных компонентов и объектов визуализации.

Интересующие параметры ММ пользователь указывает посредством веб-интерфейса, который автоматически создается по соответствующей модели представления (Рис. 2).

Рис 2 Модель представления параметров математической модели

Система визуализации и удаленный источник данных работают автономно, независимо друг от друга, находятся в режиме ожидания до поступления команды на визуализацию и расчет, соответственно.

Генерация визуализации происходит путем разбора модели представления результатов математического моделирования, реализованной на языке XML.

Набор данных для визуализации

Математическая мппепц

Наименование Дата расчета Время расчета

V

Набор данных

Идентификатор Наименование Тип визуализации

W

Наборы данных

Объект

Идентификатор

I

-о

Связь с объектами

Список »идентификаторов

объектов

Тип

Маркер

Форма

Стиль

Размеры Цвет

V

V

Линия

Форма

-5>

Аииугпитдт

Адрес

Наименование Метод отправки данных

Информация о ^ матем этическом пакете, в котором выполнялись вычисления

Ссылка на объект, с ^ которым выполняется свяэыааение путем соединительной линии

Координаты

Рис. 3. Модель представления результатов математического моделирования

Пользователь

Ввод параметров ММ

Т

Запрос на расчет ММ

т

Ожидание

V

Ж.

Пользовательское взаимодействие, визуальный заггоос

Ж

Математический пакет

Расчет ММ

V

Модель представления результатов

■у

Передача к модели результатов вычислений

Система визуализации

Импорт и анализ данных

V

Визуализация

V

Рис. 4 Модель обмена и визуализации

Обработка большого объема структурированных данных, хранящихся в СУБД, с применением традиционных средств является крайне трудоемкой задачей, так как любые изменения в структуре данных требуют модификации ПО. Наличие чётко определенных операций с данными позволяет типизировать веб-интерфейс и Б(}Ь-запросы и использовать модель-но-ориентированный подход к разработке данного класса ПО.

Предлагаемый метод заключается разработке модели представления данных, достаточной для автоматической генерации такого пользовательского интерфейса, после передачи Ыт1-формы которого на сервер программа сможет автоматически сгенерировать и выполнить SQL-запрос к БД.

Пользователь

т

Выбор объекта для обработки

т

Ожидание

Система обработки данных Импорт модели объекта^ Разбор модели объекта

Г Передача формы для обра- \ ботки объекта /

V

т

V

Запрос на выполнение обработай данных

у. I Составление 8<ЗЬ-запроса по модели объекта

V

Выполнение БрЬ-запроса

т

Рис 5 Модель обработки данных, хранящихся в СУБД

Для работы пользователя с данными программа импортирует ХМЬ-представление модели данных, анализирует их и генерирует веб-интерфейс с управляющими элементами.

Рис. 6. Модель представления данных, хранящихся в СУБД

Рис 7. Блок-схема алгоритма генерации веб-интерфейса для обработки данных, хранящихся в СУБД

Для обработки сгенерированной Ь1т1-формы на сервер передаётся ассоциированный массив с именами элементов, соответствующих именам переменных формы и со значениями, соответствующими значениям элементов той же формы. Анализируя данный массив, можно автоматически создать SQL-запрос к БД, используя только переданную клиентом информацию.

Рис. 8 Блок-схема алгоритма автомагической генерации БС^Ь-запросов

В главе 3 приводится описание разработанной системы визуализации, модели ее классов и возможностей.

Соискателем разработан программный комплекс УБ-За, в котором представление характеристик исследуемых процессов основано на применении интерактивной векторной графики и анимации с возможностью пользовательского взаимодействия.

Рис. 9 Структурно-функциональная модель У5-5а

Основными задачами вычислительного модуля являются: проверка переданных пользователем параметров задачи, решение задачи, запись результатов вычислений на сервер в формате представления результатов математического моделирования, вывод 1ЖЬ-пути к ХМЬ-конфигурации модели. После завершения процесса вычислений визуализационный модуль

Рис 10. Блок-схема алгоритма работы визуализационного модуля

Веб-интерфейс, содержащий параметры ММ и 1ауа5спр1-обработчики, автоматически генерируется по модели представления параметров ММ.

Рис 11. Блок-схема алгоритма генерации веб-интерфейса

Для реализации возможности чтения удаленных данных .1ауа-апплетом соискателем предлагается использование электронной подписи апплета и использование серверного посредника.

Файлы с Данные в

ного источ- тепъский за-

ника «рос

Рис 12 Визуализация в случае использования серверного посредника

В главе 4 рассмотрены примеры использования системы УЗ-ва для визуализации моделей нелинейной динамики.

Разработанный программный комплекс для визуализации данных, полученных с удаленных веб-серверов специализированных математических пакетов, был апробирован на виртуальной лаборатории нелинейной динамики. Расчеты моделей выполнялись с использованием средств пакета

WAT! АР Использование 'vi-tv-vvt:íИНОЙ СИСТСМЫ существенно эффекТНВ-

нее rio сравнению со стандартными методами (см. Таблица 2).

Таблица 2

Сравнительная характеристика реализации ВЛ на основе MATLAB Web

MATLAB Web Server MATLAB Web Server+VS-Sci

Время загрузки приложения 1. Модель механической системы 2. Параметрические колебания математического маятника 3. Колебания двух связанных осцилляторов 4с Зс 14 с 2 с 3 с 3 с

Объем пересылаемой информации 1. Модель механической системы 2. Параметрические колебания математического маятника 3. Колебания двух связанных осцилляторов 41 Кб 43 Кб 10025 Кб 18 Кб 26 Кб 23 Кб

Возможность повторного использования результатов вычислений - +

Возможность масштабирования без повторного обращения к серверу - +

Возможность фоновой подкачки данных - +

Пользовательское взаимодействие с данными +

Перезагрузка веб-страницы при обращении к серверу для произведения расчетов + —

Рис. 13 Интерфейс модели «Механическая система» с параметрами а=0 2. |J=0 4. м=5

Хо~0. v<-2

ЫГ " да*

ш, . . | | - | :____]........\:„. ; .

■ ЕЬ - ^ И

• : ц^КР-

. ц » г.'м - | | • 1 -Н.....

----.....V.....у-

; ■ г г : »

Рис Ы Интерфейс модели «Параметрические колебании маятника?) с параметрами л = О 5, у = 2, Р =0.2, со =2, ц = 3.

Г, .-

: \ - ЭПс 1 ^ИЙ* : "з " ]

А i ъ - * Г у?" ! »

* 1

:

I

л» ■р'л»-

......—'у- 1 '• ! !

* «0« [ * шт

1 ■ [

- ■ -. 1.....1. — 1.....1--

■ ' .чм ЙМ им V. 1 целив" 14"

■ 1 -.^Т..

Рис 15 Интерфейс модели «Колебания свяэанаих осцилляторов» с параметрами

.V/ = - ] 0, Л? - 10, №12 — 10

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

Основные выводы, конкретные научные и практические результаты работы заключаются в следующем.

1. Разработана концепция разделения вычислительных и гснзуализа-циоиных задач в системе «клиент-сер вер».

2. Предпринята попытка разработки интерпет-ориепшроваиного программного обеспечения на основе модельно-орнснтированного подхода.

3. Разработаны модели визуализации и представления результатов математического моделирования.

4. Разработаны модели обработки и представления структурированных данных, хранящихся в СУБД.

5. На основе предложенных моделей спроектирована структурно-функциональная модель системы визуализации данных для сопряжения со специализированными математическими пакетами.

6. Предложена технология передачи результатов вычислений, выполненных на удаленных серверах, в систему визуализации путем создания серверного посредника.

7. Разработан алгоритм автоматической обработки структурированных данных, хранящихся в СУБД, на основе модели представления этих данных.

8. Разработан алгоритм автоматической генерации визуализации результатов математического моделирования.

9. Разработан программный продукт в виде системы визуализации данных для сопряжения со специализированными пакетами научного программного обеспечения VS-Sci.

Ю.Разработан программный продукт для создания и управления содержимым Интернет-ресурсов CMSLaps на основе выбранного подхода и предложенной модели обработки и представления данных.

11. Апробация разработанного ПО на примере распределенной системы математического моделирования сложных систем показала эффективность предлагаемых моделей дня визуализации и обработки данных.

Преимущества использования VS-Sci в качестве базового средства визуализации результатов вычислений:

1. Независимость визуализации от источника данных.

2. Кроссплатформенность за счет использования Java-технологии в качестве базового средства.

3. Веб-страница не перегружается заново при каждом запросе пользователя на выполнение расчета.

4. Пользователю передается не анимация процесса в виде файлов в форматах gif или avi, а генерируется соответствующий интерфейс с векторной анимацией и возможностью пользовательского взаимодействия.

5. Повторное использование результатов вычислений без дополнительных обращений к серверу.

6. Возможность построения многослойных изображений и отображения в нескольких окнах.

ПУБЛИКАЦИИ АВТОРА

Статьи, опубликованные в периодических изданиях, рекомендованных ВАК

1. Пономарева, И.С. Некоторые аспекты создания web-приложения на базе MATLAB Web Server / И.С. Пономарева, В.А. Зелепухина, Ю.Ю. Тарасевич // Информационные технологии, № 9,2006. - С. 68-72.

2. Пономарева, И.С. Применение веб-технологий в физическом практикуме // Физическое образование в вузах / И.С. Пономарева, Ю.Ю. Тарасевич, В.А. Зелепухина, E.H. Манжосова, Т.В. Панченко // Физическое образование в ВУЗах. - 2006. - Т. 12 - № 1 - С. 103-114.

3. Зелепухина, В.А. Разработка систем управления содержимым интернет-ресурсов на основе автоматической генерации WEB-интерфейса и SQL-запросов / В.А. Зелепухина // Информационные технологии, № 8, 2008. - С. 20-22.

Другие публикации автора

4. Пономарева, И.С. Разработка приложений для MATLAB Web Server / И.С. Пономарева, В.А. Зелепухина, Ю.Ю. Тарасевич // Компьютерные инструменты в образовании. - 2005. - № 4 - С. 48-56.

5. Зелепухина, В.А. Автоматизированная система интерактивной визуализации данных для сопряжения со специализированными математическими пакетами и базами данных / В.А. Зелепухина // Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2008610002. Зарегистрировано в реестре программ для ЭВМ 9 января 2008 г.

6. Зелепухина, В.А. Автоматизированная система для создания и управления Интернет-ресурсами на основе автоматической генерации HTML-форм и SQL-запросов / В.А. Зелепухина // Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2008610001. Зарегистрировано в реестре программ для ЭВМ 9 января 2008 г.

7. Пономарева, И.С. Виртуальная лаборатория математического моделирования в естественных науках / И.С. Пономарева, В.А. Зелепухина, Ю.Ю. Тарасевич //Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2006611977. Зарегистрировано в реестре программ для ЭВМ 7 июня 2006 г.

8. Винокурова, В.А. Компьютерное моделирование средствами Java динамического хаоса в простой механической системе / В.А. Винокурова И Труды Международной научно-технической конференции Компьютерное моделирование 2004. Часть 1. — СПб.: «Нестор», 2004. - 356 с. - С. 260261.

9. Винокурова, В.А. Динамический хаос в простой механической системе / В.А. Винокурова // Свидетельство об отраслевой регистрации разработки № 3534. Зарегистрировано в Отраслевом фонде алгоритмов и программ 12 мая 2004 г.

Ю.Пономарева, И.С. Образовательный сайт по математическому моделированию в естественнонаучных дисциплинах как способ реализации

концепции открытого образования / И.С. Пономарева, В.А. Винокурова // Электронный университет как условие устойчивого развития региона: сб. матер. Международной научно-практической конференции студентов и молодых ученых. - Астрахань: 2005. - С. 254-257.

П.Пономарева, И.С. Образовательный сайт по математическому моделированию в естественнонаучных дисциплинах / И.С. Пономарева,

B.А. Винокурова // Информатизация образования - 2005: Материалы Международной научно-практической конференции. - Елец: Елецкий государственный университет им. И. А. Бунина, 2005 - ISBN 5-94809-120-1 -

C.556.

12. Зелепухина, В.А. Интернет-ориентированная система для визуализации данных для сопряжения с пакетами научного программного обеспечения / В.А. Зелепухина // Труды XV Всероссийской научно-методической конференции Телематика 2008, Том 1. 23-26 июня 2008 г. -Санкт-Петербург - ISBN 5-7577-0314-8.

13. Зелепухина, В.А. Интернет-ориентированная система для визуализации данных для сопряжения с пакетами научного программного обеспечения /В.А. Зелепухина // Труды международной научно-технической конференции Компьютерное моделирование 2008 - Санкт-Петербург, Изд-во Политехнического университета, 2008. - 280 с.

14. Зелепухина, В.А. Сопряжение интернет-ориентированных технологий визуализации научных расчетов со специализированными пакетами научного программного обеспечения / В.А. Зелепухина // Математическое моделирование, вычислительная механика и геофизика: Труды V Школы-семинара— Ростов-на-Дону: Изд-во «ЦВРР», 2007.

15.Пономарева, И.С. Виртуальная лаборатория как форма организации научных исследований / И.С. Пономарева, В.А. Зелепухина, Ю.Ю. Та-расевич, E.H. Манжосова, И.А. Бубенщикова, А.Р. Ибрагимова, А.З. Абду-галиев, И.Т. Максудов // Материалы Всероссийской научно-практической конференции «Информационные технологии в образовании и науке». - М.: МФА, 2006. Ч. 1. - С. 174-179.

Подписано в печать 05.11.2008 г. Уч-изд л. 1,3. Уел печ л. 1,1. Заказ № 1619. Тираж 100 экз.

Оттиражировано в Издательском доме «Астраханский университет» 414056, г Астрахань, ул Татищева, 20 Тел. (8512) 54-01-87, факс (8512) 54-01-89, E-mail: asupress@vandex.ru

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. ВИРТУАЛЬНЫЕ ЛАБОРАТОРИИ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ В СРЕДЕ ИНТЕРНЕТ.

1.1. Обзор виртуальных лабораторий удаленного доступа.

1.2. Тенденции разработки виртуальных лабораторий удаленного доступа.

1.2.1. Веб-сервисы специализированных математических пакетов.

1.2.2. Java-технология.

1.2.3. Программное обеспечение для сопряжения специализированных математических пакетов с Java.

1.3. Способы визуализации в виртуальных лабораториях удаленного доступа.

1.4. Требования к виртуальным лабораториям удаленного доступа.

1.5. Общая концепция предлагаемого метода.

Актуальность темы. В настоящее время одной из перспективных форм организации и проведения совместных научных исследований и реализации дистанционного обучения естественным наукам является создание информационно-вычислительных веб-ресурсов и виртуальных лабораторий (ВЛ) удаленного доступа, т.к. Интернет занял прочные позиции в современном научном сообществе и является важным средством коммуникации, обмена научной информацией и публикации научных результатов.

Благодаря развитию вычислительных сетей и телекоммуникационных технологий, виртуальные лаборатории получили возможность выйти на новый уровень. При переходе от локальных версий к распределенным комплексам качественно изменяются функциональные возможности лабораторий: интернет-приложения осуществляют оперативный обмен информацией между исследователями, предоставляют доступ к распределенным базам данных (БД), высокопроизводительным вычислительным ресурсам и проблемно-ориентированному программному обеспечению (ПО), обеспечивают проведение тематических телеконференций [1, 2], [А1, А2]. Организация распределенных лабораторий требует проработки сетевых аспектов её работы, связанных с предоставлением удаленного доступа к системе, поддержкой распределенных данных и объединением сетевых ресурсов для решения стоящих перед системой задач.

Предпосылками для появления в глобальном сетевом пространстве виртуальных лабораторий математического моделирования явились современные достижения компьютерной и телекоммуникационной индустрии, а также новые программные средства визуализации научных данных. В настоящее время рядом отечественных и зарубежных авторов ведутся работы по исследованию возможных путей эффективной разработки и поддержки информационно-вычислительных Интернет-систем с гибкими возможностями обработки и визуализации данных [A3], [3, 4]. До сих пор на рынке не представлено технологий обработки и визуализации научных данных, которые бы полностью соответствовали особенностям сети Интернет, применение уже существующих средств зачастую бывает затруднено или неэффективно.

Проблема более усугубляется в связи с растущим использованием специализированных математических пакетов для решения научных задач и их веб-серверов. Однако графическое представление результатов вычислений с их стороны не предполагает интерактивного пользовательского взаимодействия и дополнительных возможностей работы с изображением. Визуализация математических моделей сложных систем сопряжена с большой нагрузкой на сеть и ресурсы конечного пользователя. Указанная проблема связана с'тем, что не существует инструмента, позволяющего максимально просто представлять в сети объекты, созданные при помощи стандартных пакетов математического моделирования, либо полученные с различных источников.

Использование существующих технологий для создания систем визуализации данных не отвечают всем потребностям разработчика и конечного пользователя. Как показывает практика, наиболее эффективным и оптимальным является использование технологии «клиент-сервер», что, в первую очередь, связано с проблемой интерпретации и визуализации данных со стороны математического пакета и одновременно «бедностью» встроенного математического аппарата языка Java. Графическое представление данных со стороны веб-сервисов математических пакетов не позволяет проводить качественную динамическую визуализацию хотя бы с минимальной долей интерактивности. Возможность создания серии растровых изображений для анимиро-ванного представления явления, к примеру, в форме цветовых распределений или функциональных зависимостей, при использовании веб-сервисов стандартных математических пакетов для обработки больших массивов данных, с которыми приходится иметь дело при численном моделировании, становится бессмысленной вследствие существенного увеличения нагрузки на сеть и процессор компьютера конечного пользователя.

Существующие решения для сопряжения указанных технологий привязаны к конкретному математическому ПО и не могут быть использованы вне его рамок, к примеру, для авторских пакетов численного моделирования.

Несмотря на значительное количество работ, посвященных разработке инновационных технологий визуализации, рынок интернет-технологий визуализации находится ещё в стадии становления. Существующие решения не предоставляют необходимый уровень интерактивности и требуют передачи большого объема данных по сети, что приводит к значительному увеличению периода ожидания загрузки веб-страниц, так как в большинстве случаев весь процесс визуализации сводится к выводу растровых изображений. Суммарный объем графического представления числовых данных может во много раз превосходить объем исходной числовой информации: Включение дополнительных элементов в изображение с целью повышения его наглядности увеличивает размер конечного графического файла [5]. В связи с этим необходима технология, позволяющая отображать данные в векторном формате, в том числе и анимацию, с возможностями интерактивного взаимодействия пользователя с изображением.

В Астраханском государственном университете ведется разработка информационно-компьютерных технологий нового поколения, которые обеспечивают эффективную разработку информационно-вычислительных систем, решают широкий комплекс проблем компьютерного анализа и моделирования сложных, в том числе, живых, систем и покрывают указанные выше недостатки.

Разработка технологий получила финансовую поддержку Российского фонда фундаментальных исследований (проект РФФИ № 07-07-00128-а),

Фонда содействия развития малых форм предприятий в научно-технической сфере (проект У.М.Н.И.К. «Интернет-ориентированная кроссплатформенная система визуализации данных для сопряжения со специализированными пакетами научного программного обеспечения и базами данных»).

Целью диссертационной работы является разработка и программная реализация комплекса моделей обработки и визуализации данных в среде Интернет при проведении компьютерного моделирования сложных динамических систем.

Для достижения поставленной цели были сформулированы и решены следующие задачи:

1. Провести анализ представленных в сети Интернет виртуальных лабораторий математического моделирования, выявить недостатки.

2. Разработать концепцию разделения вычислительных и визуализаци-онных процессов в системе «клиент-сервер».

3. Разработать модель обмена и визуализации данных и модель представления результатов математического моделирования.

4. Разработать модель обработки структурированных данных, хранящихся в системах управления базами данных (СУБД) и модель представления данных, хранящихся в СУБД.

5. Создать программное обеспечение (ПО), реализующее предлагаемую концепцию, для проведения фундаментальных исследований в области математического моделирования.

6. Провести апробацию концепции и её программную реализацию на примере распределенной системы для математического моделирования сложных систем.

Методологической и теоретической основой диссертационной работы явились исследования российских и зарубежных ученых в области интернет-технологий, математического и компьютерного моделирования, теории машинной графики, аналитической геометрии.

Методы исследования. В работе применялись общенаучные методы и приемы исследования: системный подход, сравнительный анализ, синтез, классификация и структуризация. Проведенные в работе исследования базируются на объектной модели данных и используют методы математического моделирования. Для решения поставленных задач применялись методы системного, модульного и объектно-ориентированного программирования, а также средства UML-моделирования.

Научная новизна работы. Соискателем получены и выдвигаются на защиту следующие основные положения:

1. Для обработки и визуализации данных в среде Интернет разработан комплекс моделей, включающий: модель вариантов использования, модель обмена и визуализации, модель обработки и представления структурированных данных, хранящихся в СУБД, модель представления результатов математического моделирования, модель классов, интерфейсов, сценариев.

2. Разработан файловый формат для хранения и распространения в сети Интернет результатов математического моделирования, основанный на предложенной модели.

3. Разработан алгоритм автоматической генерации визуализации на основе модели представления результатов математического моделирования.

4. Разработан алгоритм автоматической генерации веб-интерфейса, содержащего параметры математической модели (ММ).

5. Разработан алгоритм автоматической генерации веб-интерфейса и SQL-запросов на основе модели представления данных, хранящихся в СУБД.

Степень научной разработки проблемы. Вопросам компьютерного моделирования и визуализации посвящены работы Siddharth Samsi, Ashok Krishnamurthy, Stanley Ahalt, John Nehrbass, Marlon Pierce и др.

Проблемой автоматической генерации интерфейса и программного кода занимаются отечественные и зарубежные ученые: А.Н. Иванов, В.В. Грибова, Т.А. Гаврилова, O.JI. Перевозчикова, Э.В. Попов, П.И. Соснин, В.Ф. Хорошевский, JI.JI. Вышинский, P. Castells, J. Foley, М. Ivory, С. Janssen, J. Lowgren, В. Myers, A. Puerta, G. Singh, P. Sukaviriya, P. Szekely и др.

Практическая значимость исследования и внедрения

1. Предложенная модель визуализации расчетов, выполненных специализированными математическим пакетами, более эффективна по сравнению со стандартными подходами (см. Приложение 7) и существенно сокращает временные задержки при моделировании в режиме «клиент-сервер». Объем пересылаемой информации сокращается на порядок, что позволяет существенно снизить нагрузку на сеть.

2. Автоматизированная интеграция вычислительных систем с виртуальными лабораториями является трудно реализуемой задачей с использованием стандартных средств разработки. В работе предложено более эффективное решение, имеющее практическую реализацию.

3. Использованные в исследовании технологии и методы визуализации способствуют повышению эффективности применения математических моделей, созданных средствами стандартных математических пакетов, в среде Интернет при ограничениях, обусловленных её особенностями.

4. Разработанные модели и ПО на их основе предоставляют возможности по ускорению информационных потоков, путем значительного уменьшения количества необходимой для передачи информации. При этом уменьшается время ожидания загрузки веб-страниц без увеличения пропускной способности каналов связи.

5. Разработан программный комплекс в виде Интернет-ориентированной кроссплатформенной системы визуализации данных для сопряжения со специализированными математическими пакетами VS-Sci.

Программный комплекс внедрен и активно используется в Астраханском государственном университете.

6. Разработан программный комплекс в виде автоматизированной системы управления содержимым Интернет-ресурсов CMSLaps. Программный комплекс применяется при решении научно-образовательных и промышленных задач.

Публикации. Основные теоретические положения и результаты диссертационной работы опубликованы в 17 печатных работах, в том числе в 3 журналах, рекомендованных ВАК.

Разработанное программное обеспечение зарегистрировано в Отраслевом фонде алгоритмов и программ (ОФАП), получены свидетельства о государственной регистрации в Роспатенте.

Апробация диссертации. Основные теоретические положения и результаты диссертационной работы опубликованы в материалах V Международной научно-технической конференции «Компьютерное моделирование 2004» (Санкт-Петербург), итоговой научной конференции АГУ «Физика. Математика. Информатика» (Астрахань, 2004), XIII международной конференции «Математика. Экономика. Образование» (Ростов н/Д, 2005), Международной научно-практической конференции (студентов и молодых ученых) «Электронный университет как условие устойчивого развития региона» (Астрахань, 2005), Международной научно-практической конференции «Информатизация образования — 2005» (Елец), Всероссийской научно-практической конференции «Информационные технологии в образовании и науке» (Москва, 2006), Международной научной конференции, посвященной памяти профессора A.M. Богомолова «Компьютерные науки и информационные технологии» (Саратов, 2007), IX Международной научно-технической конференции «Компьютерное моделирование 2008» (Санкт-Петербург), «Телематика

2008» (Санкт-Петербург), а также представлены на выставке «Московский салон инноваций и инвестиций» (Москва, ВВЦ, 2006-2007 гг.).

Разработанные модели, технологии, алгоритмы и инструменты внедрены в производство программных продуктов в 2006-2008 гг.:

1. Сайт совместной лаборатории Института математических проблем биологии Российской академии паук и Астраханского государственного университета «Математическое моделирование и информационные технологии в науке и образовании» (http://mathmod.aspu.ru).

2. Портал русского языка «ЯРУС» (http://yarus.aspu.ru).

3. Интернет-мониторинг мероприятий, проводимых к празднованию 450-летия г. Астрахани (http://450.aspu.ru).

4. Агропромышленный портал Астраханской области (1тйр:/^го-portal.aspu.ru).

5. Официальный сайт Астраханского государственного университета (http://aspu.ru).

Личный вклад автора. Все исследования, изложенные в диссертационной работе, проведены лично соискателем в процессе научной деятельности. Все результаты, выносимые на защиту, получены автором лично.

Из совместных публикаций включен лишь тот материал, который непосредственно принадлежит соискателю, заимствованный материал обозначен в работе ссылками.

Структура диссертации обусловлена целью исследования, определена логикой рассмотрения взаимосвязанных вопросов и совокупностью решаемых задач. Диссертация изложена на 166 страницах и состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложений.

Основные выводы, конкретные научные и практические результаты • работы.

1. В ходе научного исследования предпринята попытка разработки интернет-ориентированного программного обеспечения на основе модельно-ориентированного подхода. s

2. Разработана модель визуализации результатов вычислений, получае-, мых со стороны специализированных математических пакетов, на стороне клиента.

3. Разработана модель обработки и представления структурированных данных, хранящихся в СУБД.

4. Предложены модель представления результатов математического моделирования.

5. На основе предложенных моделей спроектирована структурно-функциональная модель системы визуализации данных для сопряжения со специализированными математическими пакетами.

6. Внедрена технология повторного использования результатов вычислений специализированных математических пакетов.

7. Предложена технология передачи результатов вычислений, выполненных на удаленных серверах, в систему визуализации путем создания серверного посредника.

8. Разработан алгоритм автоматической обработки структурированных данных, хранящихся в СУБД, на основе модели представления этих данных.

9. Разработан алгоритм автоматической генерации визуализации результатов математического моделирования на основе модели их представления.

Ю.Разработан программный продукт в виде системы визуализации данных для сопряжения со специализированными пакетами научного программного обеспечения VS-Sci. Программный продукт в составе информационно-вычислительной системы «Математическое и компьютерное моделирование» доступен по адресу http://mathmod.aspu.ru.

11. Система обладает следующими основными функциональными характеристиками:

11.1. VS-Sci реализован на базе технологии «клиент-сервер». Конечное представление информации пользователю реализовано в виде html-документа, содержащего Java-апплет и клиентские сценарии JavaScript.

11.2. VS-Sci предоставляет разработчику возможность создания интерактивной анимации.

11.3. Система обладает интерактивным графическим интерфейсом, позволяющим отслеживать и управлять результатами вычислений.

12.Разработан программный продукт для создания и управления содержимым Интернет-ресурсов CMSLaps на основе выбранного подхода и предложенной модели обработки данных.

Преимущества использования VS-Sci в качестве базового средства визуализации результатов вычислений:

1. Независимость визуализации от источника данных.

2. Кроссплатформенность за счет использования Java-технологии в качестве базового средства.

3. Веб-страница не перегружается заново при каждом запросе пользователя на выполнение расчета.

4. Пользователю передается не оптимизированная анимация процесса в виде gif или avi файлов, а генерируется соответствующий интерфейс с векторной анимацией процесса с возможностью интерактивного взаимодействия с визуализацией.

5. Повторное использование результатов вычислений без дополнительных обращений к серверу.

6. Возможность построения многослойных изображений и отображения в нескольких окнах.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Система VS-Sci была реализована как один из дополнительных модулей для системы разработки и управления научно-образовательными интернет-ресурсами CMSLaps. Направленность системы на сферу науки и образования не отрицает возможности её профессионального применения. VS-Sci предоставляет достаточно развитые средства визуального представления данных, широкие возможности управления параметрами изображения и режимом просмотра, средства анимации. Отличительной чертой разработанной системы является переход от статических графиков, предназначенных исключительно для просмотра, к динамической online визуализации, допускающей взаимодействие пользователя с данными.

1. Konzes, R.T. Collaboratories: doing science on the Internet / R.T. Konzes, J.D, Myers, W.A.Wolf // IEEE Computer. 1996. -№ 29.

2. Документация к программному обеспечению MATLAB Электронный ресурс. / Mathworks Inc. Электрон. Дан. - Режим доступа: www.mathworks.com, свободный. - Загл. с экрана.

3. Документация к программному обеспечению Maple Электронный ресурс. / The Waterloo Maple Software Inc. Электрон. Дан. - Режим доступа: http://www.maplesoft.com, свободный. — Загл. с экрана.

4. Документация к программному обеспечению Mathematica Электронный ресурс. / Сайт компании Softline Электрон. Дан. - Режим доступа: http://www.softline.ru, свободный. - Загл. с экрана.

5. Документация к программному обеспечению Mathcad Электронный ресурс. / Сайт компании Softline Электрон. Дан. - Режим доступа: http://www.softline.ru, свободный. - Загл. с экрана.

6. Котельников, И.A. MATLAB Web Server: Вычисления в Интернете / И.А. Котельников, B.C. Черкасский // Exponenta Pro. Математика в приложениях. -2004. -№ 1(4).-С. 4-11.

7. Java Applets in Education Электронный ресурс. / Сайт компании Project OSCAR Group ; авт.-сост. Pankaj Kamthan. 1999. — Режим доступа: http://oscar.iitb.ac.in/documents/iava.pdf, свободный. — Загл. С экрана.

8. The Java is Faster then С++ Электронный ресурс. / Сайт www.kano.net; авт.-сост. Keith Lee. — Режим доступа: http://kano.net/Javabench/, свободный. -Загл. с экрана.

9. Visualizing Maple Plots with javaviewlib Электронный ресурс. / Articles of Konrad Polthier; авт.-сост. Steven Peter Dugaro, Konrad Polthier. Режим доступа: http://page.mi.fu-berlin.de/polhhier/articles/ivLib/ivLibFinal.pdf, свободный. - Загл. с экрана.

10. Документация к программному обеспечению JMatLink Электронный ресурс. / Сайт JMatLink — Электрон. Дан. — Режим доступа: http://imatlink.sourceforge.net, свободный. Загл. с экрана.

11. Документация к программному обеспечению VCLab Электронный ресурс. / Сайт Ruhr-Universitat Bochum Электрон. Дан. — Режим доступа: http://www.atp.ruhr-uni-bochum.de/VCLab, свободный. — Загл. с экрана.

12. Card, S. К. A morphological analysis of the design space of input devices / S. K. Card, J. D. Mackinlay, G. G. Robertson // ACM Transactions on Informations Systems (TOIS). Vol. 9(2). - 1991. - C. 99-122. - ISSN: 1046-8188

13. Васильев, B.P. Контекстная визуализация пространственных данных / В.Р. Васильев, А.Г. Волобой, Н.И. Вьюкова, В.А. Галактионов // Информационные технологии и вычислительные системы. —№ 4. -2004. С. 25-34

14. Gershon, N. Information visualization / N. Gershon, S.G. Eick, S. Card // Proceedings of Information Visualization Symposium 95. Computer Society Press, Los Alamitos, CA, 1995. - C. 9-15. - ISSN 1072-5520

15. Munzner, T. Guest Editor's Introduction: Information Visualization / T. Mun-zner // IEEE Computer Graphics and Applications. 22(1). - 20-21. - 2002.

16. Молородов, Ю.И. Содержательное наполнение атласа «Атмосферные аэ- ' розоли Сибири» / Ю.И. Молородов, П.К. Куценогий, И.А. Сударикова // География и природные ресурсы. Специальный выпуск. 2004. - С. 86-90.

17. Грибова, В.В. Инструментальное средство ONTO DEV для проектирования и автоматической генерации пользовательского интерфейса / В.В. Грибова, А.В. Тарасов // Информатика и системы управления. 2006. — № 1. — С. 152-158.

18. Гультяев, А.К. Проектирование и дизайн пользовательского интерфейса / А.К. Гультяев, В.А. Машин // М.: Корона-Принт, 2007. С. 352. - ISBN 978-57931-0477-7

19. Ceri, S. Designing Data-Intensive Web Applications / S. Ceri, P. Fraternali, A. Bongio, M. Brambilla, S. Cornai, M. Matera // Morgan Kaufmann Publishers Inc., 2002. 500 c. - ISBN 1558608435

20. Грейди, Б. Язык UML. Руководство пользователя (2-е издание) / Б. Грей-ди, Р. Джеймс, И. Якобсон. М.: ДМК-Пресс, 2005 год, 736 е., ISBN 5-469-00599-2

21. Нейштадт, A. UML 2 и Унифицированный процесс: практический объектно-ориентированный анализ и проектирование (2-е издание) / А. Нейштадт, Дж. Арлоу. М.: Символ-Плюс, 2007 г. - 624 с.

22. Киммел, П. UML. Универсальный язык программирования / П. Киммел // M.: HT Пресс, 2008 г. 272 с.

23. Создание декларативных мини-языков Электронный ресурс. / Сайт Get-Info.ru; авт.-сост.: David Mertz; разработчик: Gnosis Software Inc.; перевод: Intersoft Lab. 2003. — Режим доступа: http://www.getmfo.ru/article375.html, свободный. — Загл. с экрана.

24. Орлов, С.А. Технологии разработки программного обеспечения / С.А. Орлов. СПб.: Питер, 2004 г. - 528 е., ISBN 5-94723-820-9

25. Model Driven Architecture Электронный ресурс. / Сайт OMG.ORG; авт.-сост.: Richard Soley, OMG Staff Strategy Group. Режим доступа: ftp://ftp.omg.org/pub/docs/omg/OQ-11 -05.pdf, свободный. - Загл. с экрана

26. Model-Driven Architecture: Vision, Standards And Emerging Technologies Электронный ресурс. / Сайт OMG.ORG; авт.-сост.: John Poole . Режим доступа: http://www.omg.org/mda/mda files/Model-Driven Architecture.pdf, свободный. -Загл. с экрана

27. MDA Guide Version 1.0 Электронный ресурс. / Сайт OMG.ORG; авт.-сост.: Joaquin Miller, Jishnu Mukerji . Режим доступа: http://www.omg.org/mda/mda files/MDA Guide Versionl-O.pdf, свободный. - Загл. с экрана

28. Иванов, А.Н. Технологическое решение REAL-IT: Моделирование и генерация пользовательского интерфейса / А.Н. Иванов, С.А. Стригун // Системное программирование. СПб, 2004. - С. 124-147.

29. Грибова, В.В. Методы и средства разработки пользовательского интерфейса: современное состояние / В.В. Грибова, A.C. Клещев // Программные продукты и системы. 2001. - №1. - С. 2-6.

30. Сергеев, А.П. HTML и XML. Профессиональная работа. М.: Диалектика, 2004. - 880 с. - ISBN 5-8459-0676-8

31. Тейбор, Р. Реализация XML Web-служб на платформе Microsoft .NET / P. Тейбор. Киев: Вильяме, 2002. - 464 с. - ISBN 0-672-32088-6

32. Документация к программному обеспечению Кеу and Certifícate Management Tool Электронный ресурс. / Официальный сайт Sun Электрон. Дан. -Режим доступа: http://java.sun.com/i2se/1.3/docs/tooldocs/win32/keytool.html, свободный. - Загл. с экрана.

33. Документация к программному обеспечению JAR Signing and Vérification Tool Электронный ресурс. / Официальный сайт Sun Электрон. Дан. — Режим доступа: http://java.sun.com/i2se/1.3/docs/tooldocs/win32/jarsigner.html, свободный. - Загл. с экрана.

34. Котеров, Д. РНР 5 / Д. Котеров, А. Костарев // СПб.: BHV, 2004. 1120 с. -ISBN 5-94157-245-Х

35. Кузнецов, М. Объектно-ориентированное программирование на PHP / М. Кузнецов, И. Симдянов. // СПб.: BHV, 2004. 608 с. - ISBN 978-5-9775-0142-2

36. Практическое введение в программирование на JavaScript Электронный ресурс. / Сайт CitForum.Ru; авт.-сост.: Павел Храмцов. Режим доступа: http://citforum.ru/internet/is tut/index.shtml, свободный. — Загл. С экрана.

37. JavaScript и Navigator 3.0 Электронный ресурс. / Сайт CitForum.Ru; авт.-сост.: Павел Храмцов. Режим доступа: http://www.citforum.ru/internet/articles/art 2.shtml, свободный. - Загл. с экрана

38. Докумен тация к программному обеспечению CronW CRON for Windows Электронный ресурс. / Сайт SourceForge.Net - Электрон. Дан. - Режим доступа: http://cronw.sourceforge.net, свободный. - Загл. с экрана.

39. Использование CRON и команды crontab Электронный ресурс. / Сайт CodeNet.Ru; авт.-сост.: dingo. Режим доступа: http://www.codenet.ru/webmast/php/cron.php, свободный. - Загл. с экрана.

40. Что такое сгоп и как им пользоваться? Электронный ресурс. / Сайт Caravan.ru. Режм доступа: http://www.caravan.ru/reference/faq/hosting/cron/, свободный. - Загл. с экрана.

41. Eckel, В. Thinking in Java (4th Edition) / B. Eckel // Prentice Hall Ptr., 2006. -1150c.- ISBN 0131872486

42. Шилдт, Г. Java: методика программирования Шилдта / Г. Шилдт // Киев: Вильяме, 2008. 512 с. - ISBN 978-5-8459-1395-1

43. Шилдт, Г. Java 2 / Г. Шилдт, П. Ноутон // СПб.: BHV, 2000. 1072 с. -ISBN 5-94157-012-0

44. Портянкин, И. Swing. Эффектные пользовательские интерфейсы / И. Портянкин // С.-П.: Питер, 2005. 528 с. - ISBN 5-469-00005-2

45. Schildt, Н. Swing: a beginner's guide / Herbert Schildt // Киев: Вильяме, 2007. 704 с. - ISBN 978-5-8459-1162-9, 0-07-226314-8

46. Питц-Моултис, Н. XML: Пер. с англ. / Н. Питц-Моултис, Ч. Кирк // СПб.: БХВ-Петербург, 2001. 736 с. ISBN: 5-7791-0112-4

47. Пономарева, И.С. Разработка виртуальной лаборатории математического моделирования для решения естественнонаучных задач : дис. канд. тех. наук : 05.13.18: защищена 29.06.06 / Пономарева Ирина Сергеевна. Астрахань, 206. -150 с.

48. Тарасевич, Ю. Ю. Математическое и компьютерное моделирование. Вводный курс. / Ю.Ю. Тарасевич // М.: Эдиториал УРСС, 2002. 144 с. ISBN: 5354-00180-3

49. Tuffilaro, N.B. An experimental Approach to Nonlinear Dynamics and Chaos / N.B. Tuffilaro, T. Abbott, J. Reilly // Addison-Wesley Publishing Company, 1992. -ISBN 0-201-55441-0.

50. Рабинович, М.И. Введение в теорию колебаний и волн. / М.И. Рабинович, Д.И. Трубецков // М.: Наука, 1984. 560 с.

51. Мандельштам, Л.И. Лекции по теории колебаний. / Л.И. Мандельштам // М.: Наука, 1972.-470 с.

52. Андронов, А. А. Теория колебаний. / A.A. Андронов, A.A. Витт, С.Э. Хайкин //М.: Физматгиз, 1959. 919 с.