КТ В ОФОРМЛЕНИИ РЕЗУЛЬТАТОВ НИ

СОДЕРЖАНИЕ ЭТАПА ОБРАБОТКИ РЕЗУЛЬТАТОВ НИ

Выполнение этапа проведения теоретических или ЭИ обеспечивает регистрацию больших объемов информации, которая может быть представлена в виде:

а) массивов числовых данных, как результатов дискретных измерений;

б) комплексов одномерных или многомерных сигналов.
Обработка числовых данных в зависимости от характера исследований

может включать:

1. Выявление грубых измерений. Здесь используются:

а) правило трех сигм X_i>X ± 3 δ ( X - среднеарифметическое значение,
δ - среднеквадратичное отклонение);

б) величина малой вероятности результата;

в) эмпирические критерии ошибок (Романовского В.И.).

2. Анализ систематических и случайных погрешностей.
Систематические ошибки обусловлены определенными постоянными факторами и определяются по таблицам, графикам для каждого прибора.

Учет случайных погрешностей проводится с использованием теорий вероятности и теории случайных ошибок.

3. Графическую обработку результатов измерений, которая выполняется после исключения погрешностей числовых данных и позволяет наглядно выявлять функциональные зависимости исследуемых факторов.

4. Вывод эмпирических зависимостей, т.е. зависимостей между взаимодействующими величинами в виде алгебраических или других типов выражении, соответствующих экспериментальным кривым.

Здесь используются методы средних и наименьших квадратов, различные методы аппроксимации и интерполяции на основе полиномов, рядов, сплайн - функций и т.п., корреляционный и регрессионный анализы.

Обработка сигналов выполняется с целью выделения из них интересующей исследователя информации. При этом для одномерных сигналов характерны следующие операции:

1. Визуализация результатов измерений, т.е. графическое представление сигналов с использованием различных систем координат и масштабированием.

2. Измерение параметров сигнала (периоды колебаний, амплитуды и т.п.).

3. Обработка сигнала заключается в исключении содержащихся в нем случайных помех. Здесь используются методы сглаживания данных и фильтрации.

Исследования свойств сигнала во многих случаях проводятся с использованием методов спектрального анализа (СА). При этом определяются частотные составляющие, скрытые периодичности и т.п. Классическим средством СА является программная реализация преобразований Фурье.

В обработку сигналов входят также процедуры оценки передаточных функций (например, каналов связи или САУ).

4. Классификация и идентификация сигналов. Эти процедуры дают информацию для различных систем контроля и диагностики.

Обработка многомерных сигналов связана с анализом изображений (рентгеновских, ультразвуковых, оптических и т.п.) Многие задачи здесь близки анализу одномерных сигналов. Типичное матобеспечение этого процесса включает решение следующих функций:

1. Ввод, сжатие и запись в виде файлов.

2. Визуализация изображения с возможностью его контрастирования и использования цветовой гаммы.

3. Измерения на изображении (вычисление размеров, площадей, периметров и др. характеристик объектов).

4. Фильтрация изображения выполняется для подавления в нем случайных составляющих.

5. Статический анализ изображения по гистограммам яркости, что позволяет определить степень его искажения.

6. Классификация изображения основывается на измерении
характеристик объектов, что позволяет их идентифицировать и распознать.

В заключении можно отметить, что на этапе обработки результатов НИ наибольшее применением находят ПС, обеспечивающие выполнение математических расчетов с использованием теории вероятности, теории ошибок, математической статистики и т.п., а также ПС векторного и растрового анализа изображений.

4.3. ТАБЛИЧНЫЙ ПРОЦЕССОР Excel в НИ

Информация НИ достаточно часто представляется в табличной форме. Обработка такой информации эффективно выполняется с использованием табличных процессоров (ТбП) или ЭТ. Электронные таблицы применяются на всех этапах выполнения НИ, но наиболее целесообразно их использование при выполнении математических расчетов, математическом моделировании, численном эксперименте и отработке данных.

Выполнение математических расчетов в ЭТ основано на возможности связывания числовых значений клеток с помощью математических операторов и встроенных функций. ТбП Excel предоставляет возможность работы с математическими, статистическими, логическими, информационными и др. категориям функции (>250). Выбор необходимой функции выполняется с помощью Мастерафункций командой Вставка\Функцияили ПГ fx .При этом происходит помещение функции в “активную клетку”.

В части расчетов Excel позволяет выполнять:

1. Реализацию численных методов решения дифуравнений,
алгебраических уравнений и их систем.

2. Обработку векторных и матричных массивов информации.

3. Оптимизационные расчеты, включая методы математического
программирования ( линейное и т.д.).

4. Операции с комплексными числами.
При этом расчеты сводятся к вычислению промежуточных результатов в соответствующих колонках таблиц.

Моделирование и численный эксперимент в ЭТ основаны на возможности автоматического пересчета результатов и их связанном графическом отображении.

Для наиболее простых случаев используется анализ по способу “что-если”, когда поочередно меняются значения переменных функций f=f(x, y, z, p, m...).

Вариантом названного анализа является метод подбора параметра. Требуемые значения функции при этом находятся за счет варьирования переменными, от которых она зависит. Метод реализуется командой Сервис\Подбор параметрачерез соответствующее диалоговое окно. При этом может быть выполнено несколько операций с заданием величины числа. Эта операция. может быть реализована графически с выделением отображения переменной (Ctrl+ЩЛ) и его изменением БМ.

Более сложный анализ для нахождения рационального численного решения при большем числе условий и ограничений выполняется методом поиск решения. Эта задача решается диалогом в пункте Сервис\Поиск решения.

При обработке данных, полученных по результатам НИ Excel может быть использован для:

1. Расчета среднеарифметического и среднеквадратного отклонения наборов данных при выявлении грубых ошибок измерений. Здесь применяются функции СРЗНАЧ, КВАДРОТКЛи т.п.

2. Статистического анализа данных. При этом может быть выполнено:

- определение минимального (максимального) значения (функции МИНИ, МАКС) ряда данных, стандартное отклонение (СТАНДОТКЛОН);

- корреляционный, дисперсионный анализы, анализ Фурье и т.п. через команду Сервис\Анализ данных, включаемую через диалог Сервис\Дополнения.

3. Графического отображения результатов измерений с использованием
прямоугольных и логарифмических шкал осей. Последние могут быть установлены через диалоговое окно “Форматирование оси”, открываемое двойным ЩЛ по соответствующей оси.

Для удобства представления результатов на график. может быть нанесена сетка - пункт Вставка/Сеткаи включены планки погрешностей -пункт Вставка/Планки погрешностей.

4.Определения коэффициентов эмпирических линейных зависимостей (функция ТЕНДЕНЦИЯ), построение регрессионных зависимостей с различными видами аппроксимации. Эта операция выполняется после выделения необходимых точек диаграммы и использования диалога Диаграмма/Добавить линию тренда, где могут быть выбраны линейное, степенное и другие виды приближений.

5.1. ПРОЦЕСС И СРЕДСТВА ОФОРМЛЕНИЯ НАУЧНЫХ РАБОТ. ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ПС

Результаты НИ могут быть представлены в виде отчета, доклада, статьи и т.п., в оформлении которых в настоящее время широко используются сред­ства вычислительной техники. Обычно процесс создания научного документа включает:

1. Подготовку текстовой части, содержащей формулы и спецсимволы.

2. Формирование таблиц и их графическое отображение.

3. Подготовку иллюстраций в виде схем, рисунков, чертежей, графиков, диаграмм.

4. Грамматический и лексический контроль.

5. Импорт рисунков и графических изображений из других систем.

6. Прямой и обратный переводы.

7. Форматирование документа и печать.

Названные операции в основном поддерживаются текстовыми и таблич­ными процессорами общего назначения, системами грамматического контро­ля, автоматизированного перевода, а также комплексными и интегрирован­ными системами.

Необходимо отметить, что подготовка научных работ насыщенных ма­тематическими, химическими формулами, имеющими несколько уровней, представляет определенные трудности. Проблема решается использованием специальных редакторов для научных документов, к которым можно отне­сти: ChiWriter, TCube (T³), WordPerfect и др. Возможно использование для этих целей системы MahtCAD. Подготовка научных текстов сильно насы­щенных формулами наиболее эффективна в системе T_EX (ViTEX), где набор формул выполняется средствами специального языка, что ускоряет процесс в 2-3 раза.

Для документов с небольшим количеством формул из обычных ТР мож­но использовать MS Word, хотя работа в нем достаточно трудоемка, т.к. обеспечивает только поэлементное конструирование формул.

ТР Word поддерживает процесс создания научных документов следую­щими средствами:

1. Функция Вставка/Символпозволяет использовать в тексте различ­ные символы.

2. ПГ X², X₂ и пункт Формат/Шрифтобеспечивают соответственно ус­тановку верхних и нижних индексов.

3. Редактор формул ПГ √a дает возможность набора формул с символа­ми ∑, ∫ и т.п.

4. Выполнение несложных схем и изображений с помощью функции па­нели инструментов - ПГ Рисование.

5. Создание и редактирование таблиц (пункт Таблица).

6. Грамматический контроль пункт Сервис/Орфография, соответст­вующая ПГ.

7. Замена повторяющихся слов на синонимы (пункт Сер­вис/Язык/Тезаурус).

В создании научных документов, кроме редакторов научных текстов ис­пользуются следующие ПС:

1. Формирование табличной информации целесообразно вести средст­вами ТбП (Excel, QuattroPro) с использованием возможностей графического отображения.

2. Для создания сложных графических иллюстраций в научных докумен­тах удобнее применять системы деловой графики (например, Corel-Draw!, Incscape) и геометрического моделирования (AutoCAD, Компас и т.п.).

3. Эффективный грамматический контроль текста выполняется с помо­щью специализированных систем типа Orfo, Lingvo Corrector, Propis и т.п.

4. Фотоизображения в текст документа можно встраивать, используя сканирование и средства оптического распознавания, средства их редактиро­вания и цифровую фотографию (например, FineReader, Adobe Photoshop и т.п.).

5. Автоматизированный перевод может быть реализован системами Stylus, Promt, Socrat.

В обеспечении комплексного создания документов в настоящее время существуют направления:

1. Применение интегрированных программных систем, обеспечивающих в рамках одной системы создание текста, таблиц, графиков (Framework, Works).

2. Использование комплексов взаимосвязанных программ в рамках од­ной операционной оболочки. Например, MS Office включает самостоятельные ПС Word, Excel и др., но имеющие механизм эффективного обмена дан­ными.

3. Гиперсреды и мультимедийные системы.

5.2. Комплексы взаимодействующих приложений. ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ

Комплексы взаимодействующих приложений создаются в соответствующих операционных средах, как набор самостоятельно работающих систем. Наиболее известны КВП: Corel Office, Novell Perfect Of­fice, SmartSuite, MS Office и др.

Удобным инструментом для форматирования КВП является операционная среда Windows. Здесь наиболее эффективным комплексом автоматизации делопроизводства является КВП MS Office. Обычно он включает:

• текстовый процессор Word;

• табличный процессор Excel;

• систему для создания презентаций PowerPoint;

• систему управления базами данных Access. Кроме того, в MS Office могут входить средства для работы с электронной почтой, для планирования работы офиса и т.п.

Каждое приложение в MS Office имеет конкретное назначение, однако располагают стандартным интерфейсом, приспособленным к решению задач программы.

Программы MS Office имеют средства для взаимодействия, обеспечивают необходимый доступ к данным, создаваемым в различных приложениях. Все это дает возможность эффективного создания комплексных документов, в том числе и разными пользователями. Под комплексным документом здесь понимается документ, включающий текст, таблицы, графики, рисунки и т.п.

Для обеспечения быстрого доступа к любому приложению КВП используется инструментальная панель системы, активизируемая командой Панель Microsoft Office с панели задач. Команда Настройки позволяет установить нужные кнопки, скорректировать ИП и удобно ее разместить. С помощью этой панели, а также строки задач можно переходить по открытым приложениям. Эту же операцию обеспечивают клавиши Alt+Tab.

При работе в интегрированной среде MS Office используются следующие понятия:

1. Документ - приемник (ДП)— это файл, содержащий данные, созданные в других программах. Т.е. ДП — это составной документ.

2. Документ - источник (ДП)— файл, из которого берется информация.

3. Объект- некоторый элемент документа (фрагмент текста, рисунок, фрагмент или вся таблица, график диаграмма и т.п.)

4. Приложение - клиент— программа, с помощью которой создается составной документ.

5. Приложение - сервер— программа, в которой создается объект.

Существенными понятиями рассматриваемой среды являются также по­нятия о способах обмена данными между программами и документами.

Обмен данными между программами может осуществляться следующи­ми способами:

1.Копирование и перемещение (вырезание) — это простой перенос объекта из одного документа в другой без установления каких-либо связей.

2.Связывание - способ, обеспечивающий связь объекта с документом-источником, где его изменения программой-сервером автоматически отражаются в составном документе. При этом необходимо сохранение документа-источника.

3.Внедрение - обеспечивает связь объекта с программой-сервером, но без отслеживания изменений. При данном виде связи предоставляется возможность редактировать объект в составном документе средствами программы-сервера. Сохранять документ-источник здесь нет необходимости, однако внедренные объекты увеличивают объем файла документа-приемника.

5.3. ОБМЕН ДАННЫМИ В MS OFFICE