Анотація до роботи:

Ковальчук А.М. Розробка адаптивного інтерфейсу користувача для програмного забезпечення наближення експериментальних даних. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 01.05.03 — “Математичне та програмне забезпечення обчислювальних машин і систем”. — Інститут проблем моделювання в енергетиці ім. Г.Є. Пухова НАН України, Київ, 2002.

В дисертаційній роботі розроблено формалізоване представлення інтерфейсу користувача для предметної області наближення експерименталь-них даних. В процесі аналізу способів відображення для існуючих методів наближення в інтерфейсі користувача запропоновано процедуру визначення та використання користувацьких базисних функцій в методах інтерполяції, середньо-квадратичного наближення та сплайн-інтерполяції.

На основі представленого опису інтерфейсу користувача розроблено методику адаптації інтерфейсів користувача програмного забезпечення наближення експериментальних даних, яка базується на нетрадиційній для даної предметної області компонентній архітектурі інтерфейсу. Запропоновано множину програмних інтерфейсів, достатню для організації взаємодії між підсистемами формування інтерфейсу користувача.

Розроблено інструментальний засіб візуалізації результатів наближення експериментальних даних на основі запропонованої архітектури та методів формування інтерфейсу користувача.

1. Проблема організації діалогу з користувачем в існуючих універсальних прикладних програмних системах, що можуть бути використані для наближення експериментальних даних, на жаль, залишається вирішеною незадовільно. Практично всі системи, які були розглянуті, вимагають вивчення та використання внутрішньої мови програмування для опису задачі наближення даних, її вирішення та представлення результатів. Необхідність використання такої мови не дозволяє користувачеві в повному обсязі сконцентруватись на вирішенні або дослідженні задачі наближення експериментальних даних та робить означені системи малопридатними для використання в навчальному процесі. В розглянутих програмних засобах реалізовано уніфікований, але не адаптивний, підхід до формування інтерфейсу користувача в процесі вирішення математичних задач різного виду. Однак, так звана уніфікація забезпечується використанням тільки внутрішньої мови програмування та використовує незмінні конструкції інтерфейсу. Таке рішення пояснює відсутність адаптивності ІК в сучасних програмних системах та відсутність механізмів, що адаптують процес опису, аналізу та представлення результатів під конкретний вид задачі користувача.

2. Серед існуючих методик проектування та моделювання ІК, для запропонованої компонентної архітектури адаптивного ІК ПС наближення експериментальних даних раціональним є використання математичного апарату теорії складних систем та універсальної мови моделювання. Такий вибір обумовлений наявністю математичних засобів опису методів формування ІК (теорія складних систем) та засобів візуального моделювання систем на основі компонентів, а саме діаграм стану, діяльності, послідовності та кооперації компонентів складної системи.

3. Визначено множини параметрів ІК, які необхідні для організації процесу наближення експериментальних даних. Для означених множин запропоновано використовувати множину станів інтерфейсу користувача, які необхідні в процесі наближення даних. З урахуванням особливостей предметної області наближення експериментальних даних, що передбачає використання спеціалізованих засобів опису задачі та представлення результатів аналізу, запропоновано множину програмних підсистем для формування візуального інтерфейсу. В процесі формування одної з множин параметрів ІК, а саме, множини методів наближення, проведено удосконалення процедури обчислення коефіцієнтів сплайну n-го степеня, яка відрізняється від існуючих використанням базисних функцій, що визначені користувачем. Розроблено процедуру формування системи лінійних алгебраїчних рівнянь для знаходження коефіцієнтів апроксимуючих поліномів в методах сплайн-апроксимації, інтерполяції та середньо-квадратичного наближення. Запропоновано узагальнену форму запису системи базисних функцій у вигляді функції векторного аргументу на основі аналізу процедури формування системи рівнянь в методах наближення.

4. Запропоновано методику автоматизованої побудови інтерфейсу користувача, що дозволяють модифікувати ІК програмного засобу без додаткової модифікації програмного коду шляхом текстового опису компонент та параметрів їх використання для кожного стану ІК. Використання незалежних програмних компонент та систем керування базами даних дає можливість досягти відкритості програмної системи не тільки на рівні файлів (що роблять й інші програмні системи) але й на рівні організації інтерфейсу користувача.

5. Спроектовано архітектуру адаптивного, уніфікованого та відкритого інтерфейсу для програмного забезпечення наближення експериментальних даних. Створення даної архітектури інтерфейсу користувача є результатом виділення спільних етапів аналізу різних задач наближення даних, проектування компонентної моделі інтерфейсу користувача. Представлена архітектура надає можливість створити інтерфейс, який має наступні переваги у порівнянні з ІК існуючих систем:

інтерфейс, побудований на основі діаграми станів та діаграми варіантів використання ПС, надає змогу користувачеві вивчити особливості використання програмного забезпечення на прикладі аналізу одної математичної задачі;

адаптивність інтерфейсу дає можливість врахувати індивідуальні можливості для кожного методу наближення експериментальних даних, що є новим підходом до реалізації процесу взаємодії користувача та спеціалізованої обчислювальної системи;

в загальному випадку методика автоматизованої побудови інтерфейсу користувача програмного забезпечення може бути узагальнена на предметну область чисельного аналізу математичних задач (на практиці було реалізовано ІК для задач чисельного аналізу функціональних відношень, абстрактних множини, числових системи, векторного простору, алгебраїчних систем, поліномів, систем лінійних та нелінійних алгебраїчних рівнянь, логічних дискретних моделей, систем звичайних диференціальних рівнянь).

6. Запропоновано використання об’єктно-орієнтованої парадигми в інструментальному засобі представлення результатів чисельного аналізу. Розроблено узагальнену схему візуалізації та створено базові елементи візуального представлення результатів чисельного аналізу, на основі яких проводиться подальше розширення функціональних можливостей інструментального засобу.

Публікації автора:

1. Колодницький М.M., Ковальчук А.M., Кур’ята С.M., Типологія та архітектура інтерфейсу користувача прикладної програмної системи “DSR Open Lab 1.0” // Проблеми програмування, № 2, Київ, 1999. – С. 111–120.

2. Ковальчук А.М., Левицький В.Г. Розробка адаптивного інтерфейсу користувача програмної системи чисельного аналізу математичних задач. // Вісник ЖІТІ, 2002. – № 20. – C. 111–119.

3. Ковальчук А.М., Левицький В.Г. Компонентна архітектура адаптивного інтерфейсу користувача програмного інструменту розробки комп’ютерних практикумів // Вестник Херсонского Государственного Технического Университета, 2002. – № 14. – C. 291–295.

4. Ковальчук А.М. Розробка бібліотеки алгоритмів для навчальної системи апроксимації функціональних відношень // Вестник Херсонского Государственного Технического Университета, 2001. – № 10. – C. 227–230.

5. Ковальчук А.М. Введення типізації базисних функцій в методах апрокси-мації функціональних відношень // Вісник ЖІТІ, 2000. – № 15. – C. 182–185.

6. Ковальчук А.М. Особливості реалізації багатопоточної візуалізації даних в програмній підсистемі “Graph Server” // Вісник ЖІТІ, 2000. – № 14. – C. 187–189.

7. Янчук В.М., Колодницький М.М., Ковальчук А.М., Левицький В.Г., Орлов О.О. Методи та засоби математичного моделювання міграції радіонуклідів у природних екосистемах: Том 1. Від аналізу до математичної моделі. – Житомир: ЖІТІ, 2002. – 142 с.

8. Янчук В.М., Колодницький М.М., Ковальчук А.М., Левицький В.Г., Орлов О.О. Методи та засоби математичного моделювання міграції радіонуклідів у природних екосистемах: Том 2. Міждисциплінарний аналіз проблеми. – Житомир: ЖІТІ, 2002. – 224 с.