Служба "Компьютерная помощь": компьютерный софт: свободное ПО в научной области

Компьютерный софт: свободное ПО в научной области

После громкого дела Поносова, государство начало интересоваться, каким же софтом пользуются в научных и учебных учреждениях. И тут же посыпались приказы и инструкции, о немедленном удалении нелицензионного программного обеспечения со всех компьютеров. Сразу возник вопрос – как же разрешить ситуацию, когда старые программы уже уничтожены, а на новенькие денег ещё не выдали, а может быть и вовсе не дадут?!

На сегодняшний день компьютер научного сотрудника, можно сравнить с пустыней и небольшим количеством оазисов в ней. Решение проблемы заключается в замене коммерческих продуктов, на их открытые т.е. -бесплатные аналоги. Такие к примеру, как: Windows на Linux, Ms office на Open office и т.д. С одной стороны может – это и тяжело сделать, но сдругой – это отличный шанс построить абсолютно новую концепцию использования программного обеспечения, так сказать – начать всё с чистого листа. К тому же, за последние несколько лет появилось очень много отличных открытых продуктов, которые практикуют другие подходы к обработке данных, работе с текстами и т.д.

А теперь попытаемся разобраться с малоизвестными для Вас программами и определится, какие же всё таки пакеты необходимы для решения научных задач. Что же относится к этой категории? В первую очередь – это система для набора и вёрстки текста, который содержит в себе большое количество иллюстраций, формул, а также библиографических ссылок. Далее следует система создания материалов для презентаций, которые также содержат в себе много картинок, формул и библиографию. Следующий, не менее важный блок – это программное обеспечение для рисования графиков. Ну, а в качестве ежедневного инструмента, пакет позволяющий проводить сложнейшие математические расчёты.

Программное обеспечение обязательно должно соответствовать всем требованиям пользователя. Поэтому давайте попробуем разобраться, какими же качествами, должен обладать современный пакет программ для научного сотрудника.

Текст

Требования научного работника к системам работы с текстами:

• небольшой объём файла;
• стабильная работа системы;
• совместимость форматов файлов;
• простая работа со ссылками (номера пунктов, страницы, номера формул, ссылки на таблицы и рисунки,
• библиография);
• возможность работать с многостраничными документами, которые содержат сотни или тысячи формул;
• возможность вставки по ссылкам графических объектов;
• разделение содержания и внешнего представления работы.

Среди множества различных текстовых редакторов, пожалуй, наиболее достоин вашего внимания – Latex.
Сперва, может показаться, что отсутствие WYSIWYG, большой набор команд, иной подход к созданию документов – усложняют работу с программой. Но. Поверьте – это далеко не так. Немного поработав с объёмистыми документами физико-математического направления, Вы сразу ощутите все преимущества данной системы. Над файлом ASCII страничек эдак на сто, Вы сможете без проблем проводить ряд операций, которые например, для Worda покажутся жутковатыми. У Вас будет возможность:

• переставлять формулы;
• вставлять или удалять картинки;
• удалять абзацы;
• перенумеровывать библиографию и т.д.

Ну, а если Вы совместите этот пакет с системой контроля версий (Subversion, Subversion tigris.org и его Windows-клиента Tortoise SVN), то Вы сможете сохранить всю историю создания документа, совместно работать над книгой либо большой статьёй, а также возвращаться к написанному ранее и выбирать более подходящий вариант.

Важно и то, что в систему Latex, встроена работа с библиографией, практически бесшовным методом. Как известно, в библиографической базе данных – число ссылок редко превышает несколько тысяч, да и скорость доступа к записям, собственно, не особенно важна. Поэтому хранение базы данных в виде текстового файла (bibtex) вполне приемлемо и соответствует всем правилам работы с материалом, набранным в Tex. Есть специальные программы, с помощью которых, работать с библиографической базой данных становится намного проще, благодаря удобным интерфейсам. Стоит также обратить внимание на замечательный пакет – JabRef.

Презентации

Теперь разберёмся относительно программного обеспечения для создания презентационного материала. Скорее всего, Вы сейчас подумали об общеизвестном продукте под названием - «Power Point». Конечно же - презентации, выполненные в Power Point, стали стандартом, но эта программа далеко не идеальна. В ней нет чёткого разделения между представлением и содержанием. Если же вам захочется что-либо изменить в оформлении вашей презентационной работы, то придётся приложить усилия, а также потратить приличное количество времени. Средства анимации не очень-то и удобны, поэтому вряд ли у вас получится сделать, что-то красивое из документа, который содержит большое количество формул. Чем же можно заменить Point? Вы возможно и удивитесь, но – это всё тот же Latex, правда с тремя дополнительными пакетами: pgf+tikz, pscyr, bemer. При помощи этого программного обеспечения, Вы сможете подготовить свой презентационный материал, с большим количеством формул и картинок, всего лишь, за несколько часов. Готовый документ будет выглядеть достаточно профессионально, за счёт сбалансированности стилевых файлов.

Хотите изменить дизайн своей презентации? Нет ничего проще! Выберите новый стилевой файл и примените его к вашему исходному документу, вот и готово. Быть может вам понадобится презентация в напечатанном варианте. Это будут скриншоты экранов и комментарии ко всем кадрам.

Важной составляющей Latex, является пакет – Tikz, который необходим для рисования иллюстраций. С его помощью, Вы сможете вставлять картинки прямо в исходный документ вашей презентационной работы (in place), либо в виде команд , смотря насколько часто они используются. Кроме того, графика Tikz совместима с возможностями пакета Beamer, следовательно, позволяет делать достаточно интересные и неповторимые вещи, при этом прилагая совсем немного усилий.

Математика

Очень важным составным элементом в работе научного работника, являются программы для математических расчетов, системы управления экспериментальными процессами, а также графическое отображение результатов. В этой области, стоит обратить внимание на достаточно известный язык программирования, из набора динамических языков Python. Обсуждать возможности этого языка можно часами, ну а если вкратце, то получим примерно следующее: интересен язык Python, именно в контексте поставленных задач. Python легко используется, как в качестве скриптового языка склейки/пакетной обработки, так и в качестве калькулятора, а также, как язык для управления программно-аппаратными комплексами. Значительно упрощается решение многих задач, за счёт большого количества пакетов.

Существует много специальных программ, используемых для проведения математических расчётов, к примеру: wiki.python.org/moin/Numeric And Scientific, http://www.enthought.com. Кроме того, есть целые сборки, которые содержат много специализированных пакетов (code.enthought.com/enthon). Очень хороший пакет для рисования графиков – это Mat Plot Lib – сочетание документа и экспериментальной установки. Прокомментируем такой процесс:

• Данные, которые получены с численного эксперимента, проходят обработку на Python;
• Полученная информация собирается в файлы, в виде графиков (формат 2D и 3D);
• На компиляцию запускается latex-документ использующий данные графики, который сформирован при помощи python-скриптов.

В результате – получен профессиональный pdf файл, со всеми отчётами о проведённом эксперименте. Примечательно то, что файл можно получить полностью в автоматическом режиме. При помощи Python, Вы без проблем напишите GUI к разным программам.

А теперь попробуйте разобраться в полученной информации и походите по незнакомым ссылочкам. Все описанные выше пакеты, быстро Вы конечно же не освоите, но поверьте, постараться действительно стоит. Не пытайтесь воссоздать бывшее окружение путём поиска каких-либо заменителей, а попытайтесь изменить само видение. Решить такую задачку в одиночку трудно, но если осмотреться, то можно найти огромное количество продуктов и технологий, которые позволят объединить усилия разных людей в одном направлении. Такие технологии прекрасно вписываются в структуру научного сообщества, тем самым дополняя и расширяя уже существующие связи между научными группами. Ядром научного сообщества выступает инициативная группа, которая позволяет сменить парадигму практически безболезненно. Убедится в качестве работы такой вот группы, можно достаточно просто. Например – ресурс «Tex в Институте математики и механики Уро РАН» - это и есть результат работы инициативной группы научного сообщества. Этому достижению уже около четырнадцати лет, и оно может служить примером того, как можно и нужно успешно внедрять новые технологии в научных учреждениях.

Если Вы скажете. Что кроме перечисленных программ, существует множество отличных продуктов, то будете абсолютно правы. Но дело в том, что если описать всевозможные варианты комбинаций продуктов, то получится огромная многотомная работа, но со слабо употребляемыми результатами, в связи с быстрым устареванием данных. В этой статье предложена наиболее оптимальная подборка пакетов, выбранных на основе личного опыта, а также испробована не только в научной, но и других различных областях деятельности.

Вы спросите – «Почему именно Latex?»
Да потому, что на сегодняшний день, Latex наиболее актуальный вариант, выполняющий функцию единого средства для подготовки презентационных работ, а также написания всевозможных текстов. К тому же автоматизированные системы наполнения документов, пишутся элементарно, за счёт того, что входные айлы имеют понятный ACII – формат. Такие системы пишутся с помощью скриптовых языков.

Почему Python, а не C++?
Не секрет, что пакет программ C++ достаточно дороговат в эксплуатации. Так давайте для начала выясним, какие же требования возникают у научного работника к языку программирования? А примерно вот такие:

• лёгкость в понимании, доступное обучение;
• однозначность конструкции языка, прозрачный синтаксис;
• поддержка в научном сообществе;
• кроссплатформенность;
• огромный набор библиотек;
• удобная отладка;
• простота в разработке GUI и CLI – склейки;
• быстрая выдача готового кода ( с автотекстами);
• сокрытие технологических сложностей (работа с XML, COM, списки, таблицы, работа со строками);
• возможность интроспекции;
• поддержка ООП - концепций;
• компактность программ;
• гибкость.

Попробовав работать с Java, Perl, C++, Python – многие всё таки останавливаются на Python. Абсолютно просто и легко можно провести генерацию отчётов Excel (с форматированием и раскраской) даже не владея ОМ. Также очень удобно работать с XML. Этим, возможности Python не ограничиваются.

Теперь, что касается Matplotlib. Естественно, что Matplotlib – не единственный вариант. Существует очень много и других неплохих пакетов. Но Matplotlib уже испытан многими людьми и уже успел хорошо себя зарекомендовать.

Ну вот собственно и всё, что можно было рассказать о создании автоматизированного рабочего места для научно работника. Возможно, что предложенный пакет программ придётся вам по душе, а может Вы всё таки захотите собрать набор инструментов конкретно под себя. В общем , если Вы решили использовать открытые продукты, хорошенько осмотритесь вокруг. Ведь на сегодняшний день существует очень много замечательных аналогов, которые ничуть не уступают, привычным для нас программам.

служба Компьютерная помощь- настройка и ремонт компьютеров, компьютерный сервис в городе Кириши