авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 18 |

«НАУЧНОЕ ТВОРЧЕСТВО XXI ВЕКА Сборник трудов Ежегодной Всероссийской научной конференции учащихся, студентов и молодых ученых ...»

-- [ Страница 2 ] --

В заключение можно заметить, что здесь отражены только некоторые аспекты проблемы совершенствования профильного обучения информатике на старшей ступени школы, а в действительности их намного больше. Но результаты мониторинга убеждают нас в том, что методика обучения информатике совершенствуется быстрыми темпами и «со временем постоянно растущая роль информатики в образовании будет осознана в полной мере, и ее место в учебном плане школы будет адекватно этой роли».

Список использованных источников 1. Ваграменко Я.А., Зобов Б.И., Осипов А.П. "Педагогический виртуальный университет:

основные задачи, принципы построения, структура информационных ресурсов. // "Педагогическая информатика", 1, 2002 г.

2. Гусева О.Л., Гусев Е.В., Миронова Н.Н. Одна задача - два решения. - М.: "Информатика и образование" - 2000.

3. Информатика: энциклопедический словарь для начинающих / Сост. Д.А. Поспелов. М.:

Педагогика-Пресс, 1994.

4. Инструктивно-методическое письмо «О преподавании предмета «Информатика и информационно-коммуникационные технологии» в общеобразовательных учреждениях Белгородской области в 2004-2005 учебном году»

5. Инструктивно-методическое письмо «О преподавании предмета «Информатика и информационно-коммуникационные технологии» в общеобразовательных учреждениях Белгородской области в 2008-2009 учебном году»

6. Методическое письмо "Об использовании результатов единого государственного экзамена 2007 года в преподавании информатики в средней школе" 7. Примерная программа основного общего образования по информатике и информационным технологиям ИнФО, N4, 2004.

Ежегодная Всероссийская научная конференция учащихся, студентов и молодых ученых «НАУЧНОЕ ТВОРЧЕСТВО XXI ВЕКА» (февраль 2009 г.) Семакин И.Г., Хеннер Е.К. Информатика. 10 класс.-М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 8.

2005.

Семакин И.Г., Хеннер Е.К. Информатика. 11 класс.-М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 9.

2005.

10. Симонов Б.А. Информатика: диалектический подход // Научные и технические библиотеки: http://gpntb.ru/win/ntb/ntb96/5/file8.html .

11. Софронова Н.В. Типология современных методов применения средств ИКТ в системе общего образования // Интернет-журнал "Эйдос". - 2005. - 21 мая.

12. Школьные перемены. Научные подходы к обновлению общего среднего образования.

Сб. научных трудов под ред. Ю.И. Дика, А.В. Хуторского. М. РАО ИОСО, 2001.





13. http://cs.nstu.ru 14. http://www.mis.rsu.ru/confyi999a/7-18.htm 15. http://www.omsk.edu.ru/_vmo/_informatics/konferen/mater.html КРИПТОАНАЛИЗ АЛГОРИТМА RSA, ИСПОЛЬЗУЕМОГО В ЭЛЕКТРОННОЙ ЦИФРОВОЙ ПОДПИСИ С. Б. Иванов Московский государственный университет печати, г. Москва, Россия Электронная цифровая подпись (ЭЦП) – реквизит электронного документа, предназначенный для удостоверения источника данных и защиты данного электронного документа от подделки. Электронная цифровая подпись представляет собой последовательность символов, полученную в результате криптографического преобразования электронных данных.

ЭЦП добавляется к блоку данных и позволяет получателю блока проверить источник и целостность данных и защититься от подделки. ЭЦП используется в качестве аналога собственноручной подписи.

Надежность цифровой подписи определяется стойкостью к криптоаналитическим атакам двух ее компонент: хэш-функции и самого алгоритма ЭЦП [1].

Хэш-функция – это преобразование входного массива данных произвольной длины в выходную битовую строку фиксированной длины.

Российский стандарт хэш-функции ГОСТ Р 34.11-94 использует 256-битное хэш-значение сообщения, что позволяет утверждать, что при современных вычислительных мощностях его вскрытие вычислительно невозможно [2]. Другими словами, для взлома хэш-функции ГОСТ Р 34.11-94 потребуется 1,1 Ч 1025 MIPS-лет.

Рассмотрим сам алгоритм шифрования. Наибольшую популярность среди криптоалгоритмов цифровой подписи приобрела RSA (применяется при создании цифровых подписей с восстановлением документа).

Взлом ЭЦП фактически сводится ко взлому алгоритма шифрования. В данном случае возможные варианты взлома мы рассмотрим на примере алгоритма RSA.

Принцип работы алгоритм RSA Алгоритм RSA предполагает, что посланное закодированное сообщение может быть прочитано адресатом и только им. В этом алгоритме используется два ключа – открытый и секретный. Данный алгоритм привлекателен также в случае, когда большое число субъектов (N) должно общаться по схеме все–со всеми. В случае симметричной схемы шифрования каждый из субъектов каким-то образом должен доставить свои ключи всем остальным участникам обмена, при этом суммарное число используемых ключей будет достаточно велико при большом значении N. Применение асимметричного алгоритма требует лишь рассылки открытых ключей всеми участниками, суммарное число ключей равно N.

Сообщение представляется в виде числа M. Шифрование осуществляется с помощью общедоступной функции f (M), и только адресату известно, как выполнить операцию f-1. Адресат выбирает два больших простых (prime) числа p и q, которые делает секретными. Он объявляет n=pq и число d, c (d,p- 1)=(d,q-1)=1 (один из возможных способов выполнить это условие, выбрать d больше чем p/2 и q/2). Шифрование производится по формуле: f(M) є Md mod n, где M и f(M) оба Ежегодная Всероссийская научная конференция учащихся, студентов и молодых ученых «НАУЧНОЕ ТВОРЧЕСТВО XXI ВЕКА» (февраль 2009 г.) Ј n-1. Как было показано, может быть вычислено за разумное время, даже если M, d и n содержит весьма большое число знаков. Адресат вычисляет M на основе Md, используя свое знание p и q. В соответствие со следствием 6, если dc є(p-1)1, тогда (Md)eє p1.





Исходный текст M получается адресатом из зашифрованного F(M) путем преобразования: M = (F(M))e (mod pq). Здесь как исходный текст, так и зашифрованный рассматриваются как длинные двоичные числа. Аналогично (Md)e є qM, если dc є (q-1)1. e удовлетворяет этим двум условиям, если cd є (p-1) (q-1)1. Теорема 1 гласит, что мы можем позволить e=x, когда x является решением уравнения dx + (p-1)(q-1)y = 1.

Так как (Md)e – M делимо на p и q, оно делимо и на pq, следовательно, мы можем определить M, зная Md, вычислив его значение в степени e и определив остаток от деления на pq.

Для соблюдения секретности важно, чтобы, зная n, было нельзя вычислить p и q. Если n содержит 100 цифр, подбор шифра связан с перебором ~1050 комбинаций. Данная проблема изучается уже около 100 лет. RSA-алгоритм запатентован (20 сентября 1983, действует до 2000 года).

Теоретически можно предположить, что возможно выполнение операции f-1, не вычисляя p и q.

Но в любом случае задача эта не проста и разработчики считают ее трудно факторизуемой.

Предположим, что мы имеем зашифрованный текст f(M) и исходный текст M, и мы хотим найти значения p и q. Нетрудно показать, что таких исходных данных для решения задачи недостаточно – надо знать все возможные значения Mi.

Проясним использование алгоритма RSA на конкретном примере. Выбираем два простые числа p=7;

q=17 (на практике эти числа во много раз длиннее). В этом случае n = p*q будет равно 119. Теперь необходимо выбрать e, выбираем e=5. Следующий шаг связан с формированием числа d так, чтобы d*e=1 mod [(p-1)(q-1)]. d=77 (использован расширенный алгоритм Эвклида). d – секретный ключ, а e и n характеризуют открытый ключ. Пусть текст, который нам нужно зашифровать, представляется M=19. С = Me mod n. Получаем зашифрованный текст C=66. Этот “текст” может быть послан соответствующему адресату. Получатель дешифрует полученное сообщение, используя М= Cd mod n и C=66. В результате получается M=19.

На практике общедоступные ключи могут помещаться в специальную базу данных. При необходимости послать партнеру зашифрованное сообщение можно сделать сначала запрос его открытого ключа. Получив его, можно запустить программу шифрации, а результат ее работы послать адресату.

Возможно ли взломать ЭЦП?

Взлом ЭЦП фактически сводится ко взлому алгоритма шифрования. В данном случае возможные варианты взлома мы рассмотрим на примере алгоритма RSA.

Существует несколько способов взлома RSA. Наиболее эффективная атака – найти секретный ключ, соответствующий необходимому открытому ключу. Это позволит нападающему читать все сообщения, зашифрованные открытым ключом, и подделывать подписи. Такую атаку можно провести, найдя главные сомножители (факторы) общего модуля n – p и q. На основании p, q и e (общий показатель) нападающий может легко вычислить частный показатель d. Основная сложность в поиске главных сомножителей (факторинг) n. Безопасность RSA зависит от разложения на сомножители (факторинга), что является трудной задачей, не имеющей эффективных способов решения.

Фактически, задача восстановления секретного ключа эквивалентна задаче разложения на множители (факторинга) модуля: можно использовать d для поиска сомножителей n и наоборот – можно использовать n для поиска d. Надо отметить, что усовершенствование вычислительного оборудования само по себе не уменьшит стойкость криптосистемы RSA, если ключи будут иметь достаточную длину. Фактически же совершенствование оборудования увеличивает стойкость криптосистемы.

Другой способ взломать RSA состоит в том, чтобы найти метод вычисления корня степени e из mod n. Поскольку С = Me mod n, то корнем степени e из mod n является сообщение M.

Вычислив корень, можно вскрыть зашифрованные сообщения и подделывать подписи, даже не зная частный ключ. Такая атака не эквивалентна факторингу, но в настоящее время неизвестны методы, которые позволяют взломать RSA таким образом. Однако в особых случаях, когда на основе одного и того же показателя относительно небольшой величины шифруется достаточно много связанных сообщений, есть возможность вскрыть сообщения. Упомянутые атаки – единственные способы расшифровать все сообщения, зашифрованные данным ключом RSA.

Ежегодная Всероссийская научная конференция учащихся, студентов и молодых ученых «НАУЧНОЕ ТВОРЧЕСТВО XXI ВЕКА» (февраль 2009 г.) Существуют и другие типы атак, позволяющие, однако, расшифровать только одно сообщение и не позволяющие нападающему вскрыть прочие сообщения, зашифрованные тем же ключом. Также изучалась возможность расшифровывания части зашифрованного сообщения.

Самое простое нападение на отдельное сообщение – атака по предполагаемому открытому тексту. Нападающий, имея зашифрованный текст, предполагает, что сообщение содержит какой то определенный текст (например, “Штирлиц – Плейшнеру”), затем шифрует предполагаемый текст открытым ключом получателя и сравнивает полученный текст с имеющимся зашифрованным текстом. Такую атаку можно предотвратить, добавив в конец сообщения несколько случайных битов. Другая атака на единственное сообщение применяется в том случае, если отправитель посылает одно и то же сообщение M трем корреспондентам, каждый из которых использует общий показатель e = 3. Зная это, нападающий может перехватить эти сообщения и расшифровать сообщение M.

Такую атаку можно предотвратить, вводя перед каждым шифрованием в сообщение несколько случайных битов. Также существуют несколько атак по зашифрованному тексту (или атаки отдельных сообщений с целью подделки подписи), при которых нападающий создает некоторый зашифрованный текст и получает соответствующий открытый текст, например, заставляя обманным путем зарегистрированного пользователя расшифровать поддельное сообщение. Разумеется, существуют и атаки, нацеленные не на криптосистему непосредственно, а на уязвимые места всей системы коммуникаций в целом. Такие атаки не могут рассматриваться как взлом RSA, так как говорят не о слабости алгоритма RSA, а скорее об уязвимости конкретной реализации. Например, нападающий может завладеть секретным ключом, если тот хранится без должной предосторожности. Необходимо подчеркнуть, что для полной защиты недостаточно защитить выполнение алгоритма RSA и принять меры математической безопасности, т.е.

использовать ключ достаточной длины, так как на практике наибольший успех имеют атаки на незащищенные этапы управления ключами системы RSA.

Список использованных источников 1. Галатенко В.А. Основы информационной безопасности. М.: ИНТУИТ.РУ "Интернет университет информационных технологий", 2003.

2. Закон РФ "Об электронной цифровой подписи" МОДЕЛЬ УТЕЧКИ НАТРИЯ ИЗ РАЗРЯДНЫХ ТРУБОК НАТРИЕВЫХ ЛАМП А. Н. Камодин, В. К. Свешников, В. Н. Молин Мордовский государственный педагогический институт им. М. Е. Евсевьева», г. Саранск, Россия Проведено моделирование методом Монте-Карло процессов диффузии ионов натрия в моно- и поликристалле. Получены зависимости ионного тока утечки натрия от температуры РТ при различных напряженностях ускоряющего и задерживающего ионы полях для моно- и поликристаллических структур керамической трубки;

зависимости ионного тока утечки натрия от структуры РТ при заданной температуре и напряженности электрического поля.

В процессе эксплуатации натриевых ламп высокого давления происходит утечка натрия из объема разрядных трубок (РТ), следствием которой является ухудшение электрических и световых характеристик ламп и их преждевременный выход из строя [1].

Отечественной и зарубежной промышленностью выпускаются натриевые лампы различной номенклатуры, оболочки РТ которых имеют как моно -, так и поликристаллическую структуры.

От утечки натрия из объема лампы зависит их срок службы [2]. В связи с этим чрезвычайно важно установить зависимость коэффициента диффузии, а следовательно электрических и световых характеристик ламп от времени для различных структур оболочек разрядных трубок с целью выявления потенциально негодных ламп, прогнозирования срока службы, и совершенствования их конструкции.

Для этой цели разрабатывалась компьютерная модель утечки натрия из РТ при различных типах кристаллической структуры в отсутствии и при наличии электрического поля. Для Ежегодная Всероссийская научная конференция учащихся, студентов и молодых ученых «НАУЧНОЕ ТВОРЧЕСТВО XXI ВЕКА» (февраль 2009 г.) моделирования применялся решеточный вариант метода Монте-Карло[3], суть которого состоит в воспроизведении с помощью ЭВМ функционирования вероятностной модели некоторого объекта.

При применении метода Монте-Карло моделируются случайные величины с известными законами распределения и по заданным алгоритмам вычисляются значения более сложных величин.

В качестве основных параметров моделирования выбраны температура, энергия образования вакансии, энергия активации диффузии, напряженность электрического поля в стенке РТ.

В результате моделирования получены зависимости ионного тока утечки натрия от температуры РТ при различных напряженностях ускоряющего и задерживающего ионы полях для моно- и поликристаллических структур керамической трубки;

зависимости ионного тока утечки натрия от структуры РТ при заданной температуре и напряженности электрического поля.

Показано, что утечка ионов натрия в ускоряющем ионы поле тем больше, чем выше температура РТ и напряженность, причем величина тока утечки зависит от структуры кристалла.

Самый меньший ток утечки у монокристалла, а для поликристалла зависимость зависит от его зернистости: чем крупнозернистый кристалл, тем больше величина тока утечки.

Для задерживающего ионы поля характерно уменьшение ионного тока утечки с увеличением напряженности поля и повышением температуры РТ для одной структуры. Но с увеличением крупнозернистости кристалла происходит рост тока утечки.

Полученные результаты моделирования утечки натрия в РТ позволили установить связь временных характеристик ламп в зависимости от структуры керамических оболочек РТ, что важно для выявления потенциально негодных ламп на стадии их производства.

Список использованных источников 1. Камодин А. Н. Состояние разработок натриевых ламп высокого давления // Источники излучения: межвуз. сб. науч. - техн. работ / Мордов. гос. пед. ин-т. – Саранск. 2008.- с.- 40-44.

2. Свешников В.К. Механизм утечки натрия в натриевых лампах // Светотехника и инфракрасная техника.1983.№8.С.15-Деп.Информэлектро 15.02.83,№89эт-Д83-Д.

3. Александров Л.Н., Бочкова Р.В., Коган А.Н., Тихонова Н.П.. Моделирование роста и легирования полупроводниковых пленок методом Монте-Карло: Новосибирск, «НАУКА», 1991.

ИЗ ОПЫТА РАБОТЫ. МЕТОДИКА ПРЕПОДАВАНИЯ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ Т. В. Клачкова Красноярский техникум информатики и вычислительной техники, г. Красноярск, Россия Эффективность процесса обучения в целом определяется многочисленными факторами, но главная роль все, же принадлежит преподавателю. Его задача воспитать, прежде всего, активно мыслящую личность.

В теории и практики обучения большое внимание уделяется активизации деятельности студентов, поиску таких методов и форм обучения, которые способствовали бы формированию активной личности, которая умеет находить решение поставленных задач, обосновывать свои выводы и отстаивать правильность найденного решения. Одно из направлений поиска состоит в определении путей и системы средств более полной реализации активности в обучении. Успешная реализация активности в обучении во много зависит от оптимального сочетания методов, форм и технологий, которое должно обеспечить успешное достижение поставленной цели и не только всей группой, но и каждым студентов в отдельности.

Процесс образования должен стать процессом целенаправленного, планомерного, педагогически организованного развития познавательной активности студентов. Поэтому встает проблема отбора и использования таких образовательных методов и технологий, дидактических форм, которые повысили бы не только качество образования, но и сделали его более производительным действенным и плодотворным, а именно такие методы обучения которые:

- формировали бы активную, самостоятельную и инициативную позицию студента в учении;

Ежегодная Всероссийская научная конференция учащихся, студентов и молодых ученых «НАУЧНОЕ ТВОРЧЕСТВО XXI ВЕКА» (февраль 2009 г.) - развивали бы исследовательские, рефлексивные, самооценочные умения и навыки;

- формировали бы не просто умения, а компетентности, т. е. умения, непосредственно сопряженные с опытом их применения в практической деятельности;

- были бы нацелены на развития познавательного интереса студентов;

- реализовывали бы принцип связи обучения с жизнью.

С целью внедрения и реализации Государственных образовательных стандартов нового поколения необходимо преподавателю самостоятельно разрабатывать методику преподавания дисциплин, а именно: Рабочие программы по дисциплинам, раздаточный и дидактический материал, варианты контрольных и самостоятельных работ, презентации учебного материала, обучающие программы, тестовые задания, экзаменационные билеты. Для практического применения разрабатывать, конечно же, методические указания для выполнения лабораторных и практических работ, инструкции, опорные конспекты, цифровые образовательные ресурсы.

Для повышения интереса к профессиональной деятельности студентов можно разработать и провести интересные факультативы.

С целью развития творческих способностей и профессиональных умений и навыков на занятиях рекомендуется использовать принципы научности и прочности, связь обучения с жизнью, будущей профессией. Что позволяет добиваться высоких показателей качественной успеваемости студентов.

В своей педагогической практике можно широко применять инновационные методы обучения, которые побуждают студентов к интенсивной мыслительной и практической деятельности. Например, можно применить и использовать:

- технологию обучения на основе схемовых и знаковых моделей учебного материала – опорные конспекты;

- поисковые и исследовательские методы, при которых студенты ведут самостоятельный поиск необходимой информации, необходимого алгоритма решения задачи, творчески добывают знания – работа с книгой, электронной версией учебника, методического пособия, инструкциями, работа с обучающими программами;

- наглядное пособие, оформленное в виде презентаций учебного материала по отдельным темам дисциплин;

Использовать проектный метод обучения на занятиях, в процессе которого студенты создают свой продукт: презентации, базу данных, web-сайты, рекламные буклеты, календарь, визитки и т. д., что помогает применить им полученные навыки работы в дальнейшей практический деятельности.

В учебном процессе необходимо все же использовать компьютерные технологии обучения (без чего нельзя обойтись на лабораторных работах) и современное программное обеспечение.

Применять разные формы проведения занятий – это индивидуальная и групповая работа студентов, занятия, проводимые в форме конкурсов, соревнований, деловых и ролевых игр.

Так же часто можно использовать в своей профессиональной деятельности: технологию развивающего и проблемного обучения, задания разного уровня сложности, индивидуальные задания, обучающие программы и видеокурсы.

Для контроля знаний студентов применять: допуски и защиты лабораторных и практических работ, проводимые в форме тестов, кроссвордов, сканвордов, письменных, устных самостоятельных и контрольных работы, тестовые оболочки.

Использования такого разнообразия методов и форм в учебном процессе дает, свои плоды:

- это в первую очередь повышение качества успеваемости студентов по дисциплинам;

- повышение интереса к преподаваемым дисциплинам и активности на занятиях;

- умение студентами распределять свое время в процессе обучения, анализировать свои результаты работы, делать соответствующие выводы, достигать поставленных целей;

- самостоятельно работать с дополнительной литературой и использовать электронные версии учебников и методических указаний;

- умение использовать в практической деятельности современное программное обеспечение и компьютерные технологии.

В настоящее время молодым преподавателям можно заниматься проблемой внедрения в учебный процесс «метода - проектов», что сейчас очень актуально в педагогической практике, изучать основные требования к проектной деятельности студентов, знакомиться с классификацией Ежегодная Всероссийская научная конференция учащихся, студентов и молодых ученых «НАУЧНОЕ ТВОРЧЕСТВО XXI ВЕКА» (февраль 2009 г.) и видами проектной деятельности, изучать структуру учебного проекта и систему (критерии) оценки проектной деятельности. В основу данного метода положена идея направленности учебно познавательной деятельности студентов на результат, который получается при решении той или иной практически или теоретически значимой проблемы. Данный метод позволяет формировать ключевые компетенции, под которыми в современной педагогике понимаются комплексные свойства личности, включающие взаимосвязанные знания, умения, ценности, а также готовность мобилизовать их в необходимой ситуации.

РАЗРАБОТКА КОМПЬЮТЕРНОГО СОПРОВОЖДЕНИЯ К ЛАБОРАТОРНОМУ ПРАКТИКУМУ «ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ВЯЗКОСТИ ЖИДКОСТИ МЕТОДОМ СТОКСА»

И. С. Левин, Е. А. Косарева Самарский государственный технический университет, г. Самара, Россия Курс физики в техническом университете играет фундаментальную роль, он является системообразующей дисциплиной в структуре будущей подготовки будущих специалистов [1].

Изложение курса физики должно опираться на эксперимент, лабораторный практикум. Именно физический эксперимент позволяет сформировать у учащегося конкретные образы, адекватно отражающие в их сознании реально существующие физические явления, процессы и законы, их объединяющие. Кроме этого, при выполнении лабораторных работ студенты знакомятся с устройством и принципом действия физических приборов и экспериментальных установок, учатся правильно производить измерения и проводить их статистическую обработку, анализируют полученные результаты [2].

Однако зачастую реализовать полностью весь потенциал лабораторного практикума становится затруднительно в связи с состоянием материальной базы учебного заведения. Кроме этого, в процессе изучения курса физики студенты изучают физические явления и факты, реализовать которые в учебной лаборатории представляется невозможным по ряду причин.

Отчасти здесь может помочь использование виртуальных лабораторных работ. В настоящее время существует много компьютерных лабораторных работ по всем разделам курса физики.

Однако использование таких разработок зачастую сопряжено с определенными трудностями как технического, так и методического характера.

В СамГТУ на кафедре ОФ и ФНГП проводятся работы по компьютеризации действующих лабораторных работ и созданию новых виртуальных лабораторных практикумов. При этом ставится задача рационального сочетания реального и виртуального физического эксперимента.

Поскольку задачей высшего образования является не только дать знания студентам, но вызвать потребность к самообразованию и пробудить у них интерес к научно-исследовательской деятельности, то к данной работе привлекаются наиболее одаренные студенты, начиная с первого их года обучения в вузе. Выбор тематики работы проводится в соответствии с учебным планом и с учетом личного интереса студента.

Программный продукт, о котором пойдет речь в дальнейшем, позволяет проводить расчеты как по экспериментальным данным, полученным в ходе выполнения реальной лабораторной работы, так и проводить саму лабораторную работу «Определение вязкости жидкости методом Стокса» виртуально, что может быть полезно в случае дистанционного обучения.

При запуске программы появляется окно регистрации, в поля которой необходимо ввести свои данные: фамилию, имя, курс, группу, факультет. После успешной регистрации открывается основное окно программы. В этом окне слева располагается область «Начальные условия», в поля которой необходимо вести исходные данные. После нажатия кнопки «Рассчитать» в полях «Ответы», расположенных в правой части основного окна программы, появляются искомые величины. Для изменения начальных условий необходимо нажать кнопку «Очистить формы».

Одновременно с появлением результатов расчета появляется кнопка «Построить график». При нажатии на неё появиться новое окно - «График функции». В нем в полях «t» задают значение промежутка времени, и при последующем нажатии кнопки «Построить график», программа Ежегодная Всероссийская научная конференция учащихся, студентов и молодых ученых «НАУЧНОЕ ТВОРЧЕСТВО XXI ВЕКА» (февраль 2009 г.) построит график зависимости скорости движения шарика от времени. Затем можно вернуться в основное окно (кнопка «Вернуться»).

Автором программы предусмотрена также возможность получения необходимой информации как о самой программе, так и о лабораторной работе, включая краткую теорию по изучаемому физическому явлению, вывод формул, используемых в программе для расчета кнопка «Справка»).

К достоинствам данной программы следует отнести то, что она не требует предварительной установки, не требовательна к системным ресурсам, имеет удобный пользовательский интерфейс с удобным расположением кнопок и полей ввода, которые имеют достаточно большие размеры и понятные названия, обозначающие их функции. В случае затруднений при наведении указателя мыши на соответствующее поле появляется всплывающая подсказка. К минусам программы можно отнести неказистый внешний вид, справку в устаревшем формате.

Подытоживая все сказанное, отметим, что существует настоятельная необходимость во внедрении в образовательный процесс компьютерных лабораторных работ. Хотя они и не могут полностью заменить реальный физический практикум, виртуальные лабораторные работы являются прекрасным дополнением к нему. Привлечение к разработке программного обеспечения студентов повышает их уровень знаний в данной области физики, способствует приобретению ими новых навыков в программировании, что пригодится в их будущей профессиональной деятельности.

Список использованных источников 1. Данилюк И.А. Непрерывное физическое образование: методический и технологический аспекты: Монография / Самар. гос. техн. ун-т. Самара, 2006. 108 с.

2. Рогов П.А., Борисов Н.А. Виртуальные лабораторные работы в системе дистанционного E-LEARNING SUITE// Применение новых технологий в образовании: Тр. XVIII Международной конференции, ч.1. – Троицк, 2007, с.290 - 291.

3. Клещева Н. А., Шилова Е. С. Имитационное моделирование в системе лабораторных работ по физике в техническом вузе. Журнал научных публикаций аспирантов и докторантов.

http://jurnal.org/articles/2008/art.php?art = ped32.htm ПРОГРАММНЫЕ МЕТОДЫ ПЛАТФОРМЕННО-НЕЗАВИСИМОЙ РЕАЛИЗАЦИИ ПРОТОКОЛА ЗАЩИЩЕННОГО КАНАЛА SCP А. В. Лысцов ФГУП «НИИ физических проблем имени Ф.В. Лукина», г. Москва, Россия В работе предлагаются методы платформенно-независимой программной реализации протокола защищенного канала SCP10. В статье даны основные характеристики протокола;

перечислены ключевые проблемы, требующие практического решения;

рассмотрена область применения результатов работы.

Протокол защищенного канала SCP10 основан на ассиметричной криптографии с применением инфраструктуры открытых ключей, а также на использовании симметричных сессионных ключей для защищенного обмена сообщениями в течение последующей работы сессии защищенного канала [1]. Данный протокол функционирует между доменом безопасности на смарт-карте (или доменом безопасности поставщика смарт-карт) и внешней сущностью, которой может являться разработчик приложения, производитель смарт-карт, или другой участник (банк, мобильный оператор).

Объектом исследования в данной работе являются программные методы реализации SCP10.

Текущие реализации протокола защищенного канала используют симметричные методы криптозащиты и не позволяют обеспечить защищенный канал со взаимной аутентификацией между смарт-картой и внешней сущностью (банком, мобильным оператором), поэтому создание платформенно-независимой программной реализации протокола SCP10 является актуальной задачей.

Ежегодная Всероссийская научная конференция учащихся, студентов и молодых ученых «НАУЧНОЕ ТВОРЧЕСТВО XXI ВЕКА» (февраль 2009 г.) SCP10 поддерживает два режима установления сессионных ключей для сессии защищенного канала: перенос ключей и согласование ключей. Во время аутентификации внешней сущности используются как схемы цифровых подписей с восстановлением сообщения (стандартизована в ISO 9796-2 [2]), так и без восстановления сообщения (стандартизована в PKCS#1 [3]).

Протокол SCP10 обеспечивает следующие уровни безопасности: аутентификация, целостность источника данных, конфиденциальность. Установление защищенного канала включает в себя следующие шаги: верификация сертификатов, аутентификация внешней сущности, установление сессионных ключей.

Для программной реализации протокола SCP10 необходимо обеспечение следующих функциональных возможностей: поиск и генерация симметричных сессионных ключей, обработка верифицированных открытых ключей, генерация вызова карты. Текущая реализация протокола поддерживает как самоописываемые, так и несамоописываемые сертификаты, верифицируемые смарт-картой [4].

В данной работе новыми являются следующие положения и результаты: впервые была разработана платформенно-независимая программная реализация протокола SCP10, были созданы программные методы защищенной передачи данных между смарт-картой и внешней сущностью со взаимной аутентификацией.

Список использованных источников 1. GlobalPlatform Card Specification, version 2.2. – GlobalPlatform, 2006.

2. ISO/IEC 9796-2:2002. Information technology. Security techniques. Digital signature schemes giving message recovery, part 2: integer factorization based mechanisms. – ISO/IEC, 2002.

3. PKCS #1 v2.0: RSA Cryptography Standard. – RSA Laboratories, 1998.

4. ISO/IEC 7816-15. Integrated circuit cards with contacts, part 15: cryptographic information application. – ISO/IEC, 2004.

ПОТЕНЦИАЛ ИНФОРМАТИКИ И ИКТ В ВЫСШЕЙ ШКОЛЕ И. А. Матющенко Южно-Уральский государственный университет (филиал), г. Нижневартовск, Россия В последнее время высшее образование России сталкивается с препятствием, которое ранее лишь прогнозировалось. Речь идёт о недоборе абитуриентов и, как следствие, уменьшение числа первокурсников, поступающих в вуз. По прогнозам специалистов, эту нехватку в обучающихся вузы будут испытывать ещё несколько лет. Логичен вопрос: как преодолеть эту проблему? И не просто преодолеть, а внести в учебный процесс качественные изменения, нацеленные на долгосрочную перспективу.

Преподавание информатики и информационно-коммуникационных технологий (ИКТ) является приоритетной деятельностью, как для высшего учебного заведения, так и для специалиста, работающего по этому профилю. Связано это, в первую очередь, с бурным развитием данной области и предмета её изучения. Информатика – молодая, динамично развивающаяся наука, находящая своё преломление в различных сферах деятельности человека.

Именно на её базе возможно построение решения поставленного вопроса.

Сегодня большая часть общества не мыслит своего существования без персонального компьютера в виду его интеграции в обучение, профессиональную деятельность, повседневную жизнь. В средних школах России устанавливается передовое компьютерное оборудование, предприятия и организации, различных форм собственности, регулярно обучают своих сотрудников новым программным продуктам, овладение которыми делает из работника компании конкурентоспособного специалиста. В связи с этим нельзя не упомянуть об огромном потенциале высшего учебного заведения, обладающего соответствующим кадровым составом и способным взять на себя вопросы формирования информационной компетентности как школьников, так и работников предприятий. В этом плане вуз решает сразу несколько задач:

организация довузовской подготовки, Ежегодная Всероссийская научная конференция учащихся, студентов и молодых ученых «НАУЧНОЕ ТВОРЧЕСТВО XXI ВЕКА» (февраль 2009 г.) проведение спецкурсов по широкому спектру программного обеспечения, организация курсов повышения квалификации, переподготовки для работников бюджетной сферы, предприятий и организаций, преподавателей школ и СУЗов, дистанционное обучение через Интернет, обеспечение нагрузкой профессорско-преподавательского состава, выход на хоздоговорные отношения с предприятиями и учреждениями города.

Остановимся более подробно на приведённых задачах.

1. Организация довузовской подготовки.

Не секрет, что преподавателю информатики на первых занятиях по предмету приходится «выравнивать» несистематизированные знания первокурсников и приводить их к «общему знаменателю» так, как ему гласит государственный образовательный стандарт. Существенной помощью в этом вопросе могли бы служить возмездные курсы довузовской подготовки, цель которых – подготовить абитуриента к вузовскому курсу информатики по средствам актуализации знаний ключевых аспектов дисциплины. К примеру, в рамках реализации данного направления подготовки могут быть рассмотрены следующие темы:

работа с новыми операционными системами, работа с программными продуктами, входящими в пакет Microsoft Office, знакомство с системами программирования, работа в глобальной сети Интернет, настройки и ремонт домашнего компьютера.

Прохождение подобных курсов поможет будущему студенту, не имеющему, в силу разных обстоятельств, достаточно прочных знаний по информатике, уверенно чувствовать себя на занятиях, расширит его кругозор в вопросах современных информационных технологий, станет своего рода стартовой площадкой для успешного обучения и дальнейшего роста его информационной компетентности.

Также к этому направлению можно отнести деятельность вуза, направленную на привлечение выпускников школ к участию в региональных и всероссийских олимпиадах по информатике, победа в которых приравнивается к успешной сдаче единого государственного экзамена по этому предмету.

2. Проведение спецкурсов по широкому спектру программного обеспечения.

Целевая аудитория слушателей таких курсов достаточна велика. Это связано со множеством областей профессиональной деятельности человека, где сегодня применяется компьютер. Цель, реализуемая на данном направлении обучения – овладение профессиональными умениями и навыками работы в среде программ специального назначения, к числу которых можно отнести:

Adobe Photoshop, CorelDRAW, Adobe Illustrator (компьютерная графика, вёрстка, дизайн), AutoCAD, 3D studio Max, ArchiCAD, Flash, Maya (САПР, 3D-анимация, видеомонтаж), SQL Server, Microsoft Access, Delphi, Oracle (системы управления базами данных), Windows Server 2000/2003/R2, Linux/FreeBSD, Cisco/D-Link (сетевые технологии), 1С: Предприятие 7.7 для пользователей, администрирование и программирование 1С:

Предприятие 7.7 (бухгалтерский учёт), Microsoft FrontPage 2003, Macromedia FlashMX (Web-технологии).

Реализация данного направления позволит обеспечить профессиональную подготовку по любому из представленных направлений. Такая подготовка будет полезна, прежде всего, молодым специалистам и лицам, имеющим дело со специальным программным обеспечением.

3. Организация курсов повышения квалификации, переподготовки для работников бюджетной сферы, предприятий и организаций, преподавателей школ и СУЗов Сегодня общеобразовательные школы, средние специальные учебные заведения, а также организации и предприятия оснащены современным компьютерным оборудованием с новейшим программным обеспечением, которое регулярно обновляется. Следствием этого являются всевозможные курсы повышения квалификации, тренинги, семинары, практикумы, посвящённые новым возможностям существующих программных продуктов. В этом направлении роль высшего учебного заведения трудно переоценить. Да и директорам школ, руководителям предприятий выгодно отправить своих работников в вуз, имеющий соответствующий профиль и хорошие рекомендации, чем в частную фирму с туманным прошлым. Поэтому данное направление работы Ежегодная Всероссийская научная конференция учащихся, студентов и молодых ученых «НАУЧНОЕ ТВОРЧЕСТВО XXI ВЕКА» (февраль 2009 г.) вуза по организации обучения кадрового состава учреждений и предприятий города является приоритетным.

В условиях современной экономической конъюнктуры последние два направления приобрели особую значимость. На сегодняшний день государство посредствам центров занятости населения активно привлекает потенциал вузовских преподавателей информатики с целью переподготовки высвободившихся работников для их последующего трудоустройства по новым, востребованным специальностям.

4. Дистанционное обучение через Интернет.

На фоне внедрения в учебный процесс всевозможных новшеств, высшие учебные заведения всё чаще прибегают к использованию дистанционных форм обучения. Обучение информатике и её разделам через Интернет – одна из форм дистанционного обучения, основные преимущества которой заключаются в следующем:

опыт работы преподавателей, передовые разработки в области дистанционного обучения становятся доступными для обучающихся, возможность общения с преподавателем на больших расстояниях, интерактивные лабораторные работы, которые до сегодняшнего дня считались уникальным преимуществом очного обучения, индивидуальный график обучения, возможность выбора различных методик обучения, онлайн-тестирование в удобное время для слушателя.

Дистанционное обучение, в силу своей специфики, может применяться как отдельная составляющая современного учебного процесса, так и быть необходимым подспорьем на рассмотренных выше направлениях работы вуза по формированию информационной компетентности обучающихся.

5. Обеспечение нагрузкой профессорско-преподавательского состава, выход на хоздоговорные отношения с предприятиями и учреждениями города.

Приведённые в статье возможные направления работы высшей школы и, в частности, преподавателей информатики, несут в себе важные преимущества как для обучающихся, преподавателей, так и для высшего учебного заведения в целом, так как при грамотном подходе к организации работы по данным направлениям возможно создание целого учебного центра, использующего кадровый и технический потенциал вуза. Благодаря существованию такого центра вуз обеспечит работой штатный состав преподавателей и расширит спектр предоставляемых образовательных услуг.

ОЦЕНКА СЕМАНТИЧЕСКОЙ ПЛОТНОСТИ ИЗОБРАЖЕНИЙ С ПОМОЩЬЮ EM-АЛГОРИТМА Л. П. Попова, И. О. Датьев ИИММ Кольский Научный Центр Российской Академии Наук, г. Апатиты, Россия В настоящее время практическую значимость распознавания изображений трудно переоценить. Успехи в данном направлении действительно впечатляют. Однако, универсальных методов обработки изображений еще не найдено, что стимулирует активную деятельность ученых в этом направлении. В данной работе подход к распознаванию изображений основывается на анализе их семантического содержания [2]. При этом изображения аннотируются семантическими метками.

Пусть I = {I 1,...I N } - набор изображений I i, L = {w1,..., wT } - словарь семантических меток wi. Цель семантического аннотирования изображений состоит в следующем: для рассматриваемого изображения I выбрать набор семантических меток (метка представляется бинарным вектором) w, которые наилучшим образом описывают изображение I.

Задача семантического аннотирования изображений заключается в установлении точного соответствия между областями изображения и семантическими метками и рассматривается в Ежегодная Всероссийская научная конференция учащихся, студентов и молодых ученых «НАУЧНОЕ ТВОРЧЕСТВО XXI ВЕКА» (февраль 2009 г.) понятиях контролируемого и неконтролируемого обучения [1]. Оценка плотности семантического класса осуществляется с помощью EM-алгоритма, который является основным методом отыскания оценки максимального правдоподобия параметра на неструктурированных данных. Для этого необходимо оценить семантическую плотность изображений.

Семантическая плотность изображений определяется следующим образом. Каждое изображение представляется в виде набора характеристик X = { x1,..., x q }. Для некоторого набора T, который определяет присутствие или отсутствие концепций L в изображении I определяется 1, _ если _ I _ содержит _ концепцию _ wi случайная величина i : i = 0, _ в _ противном _ случае Задача контролируемого присваивания семантических меток состоит в следующем: для рассматриваемого набора q-векторов характеристик X = { x1,..., x q }, полученных из изображения i определить значение для всех В результате получается соотношение I, i.

PX |Yi ( X | 1) PYi (1) PX |Yi ( X | 0) PYi (0), где X – случайный вектор характеристик, PX |Yi ( X | j ) условная плотность класса j {0,1}, и PYi ( j ) - априорная вероятность этого класса. Данное соотношение определяет семантическую плотность изображений.

Общая модель неконтролируемого присваивания меток может быть представлена S следующим образом: X |W ( X | w) = ( X, w | l )L (l ), где S – число возможных состояний X,W |L l = L, X – набор векторов характеристик, полученных из изображения I, w – метка изображения.

Визуальные и текстовые компоненты обычно считаются независимыми для данного состояния скрытой величины. X,W | L ( X, w | l ) = X, L ( X | l )W |L ( w | l ) Данная формула определяет.

модель смеси, обучение обычно основывается на алгоритме EM [3].

Оценка плотности семантического класса При рассматриваемом подходе анализа изображений на основе их семантического содержания для оценки плотности семантического класса используется метод иерархической оценки плотности класса X |W ( x | i ) на основе алгоритма EM.

Можно точно оценить параметры гауссовой смеси, используя пошаговую процедуру в два этапа [4].

Первый шаг простое вычисление среднего значения – Di X |W ( x | i) = ( x, µ ik,l, ik,l ). Полагая, что каждая смесь изображений содержит K k i,l Di l = k компонентов, получим смесь компонентов с параметрами Di K {, µ, }, j = 1,K, Di, k = 1, K, K.

k k k j j j Второй шаг – EM-алгоритм.

EM-алгоритм необходим для кластеризации компонентов гауссовой смеси в М-компонентов для определения принадлежности к классу.

{ cm, µ cj, m }, m = 1,K, M - параметры гауссовой смеси.

m c Итеративный EM-алгоритм разделен на два шага:

trace{( m )1 kj } k N [ ( µ, µ, )e cm c k m m 2 j ] E-алгоритм (шаг ожидания): h jk = j c c m (1), N= trace{( lc ) 1 kj } k N l [ ( µ, µ, )e k l l l 2 j ] j c c c Ежегодная Всероссийская научная конференция учащихся, студентов и молодых ученых «НАУЧНОЕ ТВОРЧЕСТВО XXI ВЕКА» (февраль 2009 г.) jk h m ( µ cm ) new = m µ k, ( cm ) new = jk максимизации): где M-алгоритм (шаг (2), jk j Di K jk h m k = m [ kj + ( µ k µ cm )( µ k µ cm )T ] (4) (3), ( c ) m = m new jk j jk h jk j j jk m k jk jk j Следует отметить, что число параметров гауссовой смеси изображений значительно меньше числа векторов характеристик изображения, поэтому сложность оценки параметров Гауссовой смеси намного меньше по сравнению с оценкой параметров смеси каждого изображения, входящего в класс [4].

Список использованных источников 1. Carneiro G. Supervised Learning of Semantic Classes for Image Annotation and Retrieval / G.

Carneiro, A. B. Chan, P. J. Moreno, N. Vasconcelos // IEEE translations on pattern analysis and machine intelligence. March 2007. Vol.29. N.3. – P. 394-409.

2. Vasconcelos N. From pixels to semantic spaces: Advances in content-based image retrieval // Computer. 2007. Vol 40. N.7. – P. 20-26.

3. Duygulu P. Object Recognition as Machine Translation: Learning a Lexicon for a Fixed Image Vocabulary / P. Duygulu, K. Barnard, D.F.N. Freitas // Proc. European Conf. Computer Vision – Copenhagen;

2002. IV – P. 97-112.

4. Vailaya J. Image Retrieval Using Color and Shape / Vailaya J., Vailaya A. // Pattern Recognition J. 1996. Vol. 29. - P. 1233-1244.

К ВОПРОСУ О МНОГОАСПЕКТНОСТИ КЛАСССИФИКАЦИЙ СОВРЕМЕННЫХ ОПЕРАЦИОННЫХ СИСТЕМ А. М. Шабалин Омский государственный институт сервиса, г. Омск, Россия Предметом нашего исследования является многообразие классификаций операционных систем (ОС) как комплекса системных и управляющих программ, предназначенных для наиболее эффективного использования всех ресурсов вычислительной системы и удобства работы с ней [3].

На сегодняшний день существует множество классификаций ОС, сведения о которых неоднозначно и неполно представлены в различной литературе, а значит, по нашему мнению, назрела необходимость в систематизации этих классификаций с целью комплексного анализа наиболее популярных ОС, используемых в последнее время в России.

Именно поэтому нами была сделана попытка систематизировать данный материал и представить классификации ОС в рамках различных аспектов их изучения: 1) аппаратного;

2) социального;

3) финансового;

4) сетевого – на основе определяющих их критериев (рис. 1).

В рамках предложенных нами аспектов изучения ОС были выявлены критерии их классификаций (Таблица 1).

Кратко охарактеризуем основные классификации ОС по данным критериям в рамках каждого из вышеназванных аспектов.

1. Аппаратный аспект определяет возможность функционирования ОС, а также максимальное использование ресурсов компьютера и лежит в основе различных классификаций ОС по ряду критериев.

1.1 Классификация по числу одновременно выполняемых процессов. В данной классификации выделяют однозадачные и многозадачные ОС. Однозадачная ОС поддерживает выполнение только одной программы, тогда как многозадачная – параллельное выполнение нескольких программ, существующих в одной вычислительной системе на некотором отрезке времени. На современном этапе перспективным направлением является разработка многозадачных ОС.

1.2 Классификация по количеству поддерживаемых процессоров. Данная классификация включает однопроцессорные и многопроцессорные ОС. Однопроцессорные ОС могут работать Ежегодная Всероссийская научная конференция учащихся, студентов и молодых ученых «НАУЧНОЕ ТВОРЧЕСТВО XXI ВЕКА» (февраль 2009 г.) только с одним процессором, тогда как многопроцессорные ОС поддерживают режим распределения ресурсов между несколькими процессорами для решения той или иной задачи. В настоящее время компании–разработчики аппаратного обеспечения считают, что увеличение производительности компьютера только с помощью наращивания тактовой частоты процессора не является единственным направлением и приводит к проблеме перегрева, а потому вот уже несколько лет активно выпускают различные многопроцессорные и многоядерные системы (Intel Core 2 DUO, Quad и Xeon, а также AMD Phenom и Opteron). Следовательно, разработка ОС, позволяющих распределять вычислительный процесс между процессорами (ядрами), является на сегодняшний день очень актуальной.

КРИТЕРИИ КЛАССИФИКАЦИЙ 1.1 число 1.2 кол-во 1.3 разрядность 1.4 переносимость процессов процессоров процессоров 1. Аппаратный К К 3.1 объем 4.1 возможности Р Р 3.Финансовый оплаты работы в сети 4. Сетевой И АСПЕКТЫ И Т ИЗУЧЕНИЯ Т Е ОПЕРАЦИОННЫХ Е 3.2 тип Р СИСТЕМ Р 4.2 функциональные распространен И И особенности работы в сети ия И И 2. Социальный 2.1 акту 2.2 тип интер- 2.3 количество 2.5 популярность альность 2.4 назначение фейса пользователей использования использования КРИТЕРИИ КЛАССИФИКАЦИЙ Рис. 1. Критерии классификаций операционных систем в рамках аспектов их изучения [4] 1.3 Классификация по разрядности процессора. В рамках данной классификации выделяют 16-, 32- и 64-разрядные ОС. Понятие разрядности неотделимо от понятия регистра, который, по существу, является ячейкой памяти внутри процессора. Например, процессор может складывать числа, записанные в двух различных регистрах, а результат – сохранять в третьем регистре.

Количество битов данных, которые может обработать процессор за один прием, характеризуется разрядностью внутренних регистров. Разрядность регистра определяет количество разрядов обрабатываемых процессором данных, а также характеристики программного обеспечения и команд, выполняемых чипом. Например, процессоры с 32-разрядными внутренними регистрами могут выполнять 32-разрядные команды, которые обрабатывают данные 32-разрядными порциями, а процессоры с 16-разрядными регистрами этого делать не могут. Во всех современных процессорах внутренние регистры являются 64-разрядными, то есть разработка 64-разрядных ОС является приоритетным направлением в области развития современного программного обеспечения.

1.4 Классификация по переносимости. В идеале код ОС должен легко переноситься с процессора одного типа на процессор другого типа и с аппаратной платформы одного типа на аппаратную платформу другого типа (они различаются не только типом процессора, но и способом организации всей аппаратуры компьютера одного типа). Переносимые ОС имеют несколько вариантов реализации для разных платформ – такое свойство ОС называют многоплатформенностью. В результате выделяют одноплатформенные ОС, способные функционировать только на одной платформе, например PC-совместимой, и многоплатформенные ОС, функционирующие на нескольких платформах, например, на PC-совместимой, Macintosh, Sun.

Ежегодная Всероссийская научная конференция учащихся, студентов и молодых ученых «НАУЧНОЕ ТВОРЧЕСТВО XXI ВЕКА» (февраль 2009 г.) Таблица 1. Современные классификации ОС [4] Аспекты Критерии Классификации ОС 1.1.1 однозадачные 1.1 число процессов 1. АППАРАТНЫЙ 1.1.2 многозадачные 1.2.1 однопроцессорные 1.2 количество процессоров 1.2.2 многопроцессорные 1.3.1 16-разрядные 1.3 разрядность процессора 1.3.2 32-разрядные 1.3.3 64-разрядные 1.4.1 одноплатформенные 1.4 переносимость 1.4.2 многоплатформенные 2.1.1 устаревшие 2.1 актуальность использования 2.1.2 современные 2. СОЦИАЛЬНЫЙ 2.2.1 текстовые 2.2 тип интерфейса 2.2.2 графические 2.3.1 однопользовательские 2.3 количество пользователей 2.3.2 многопользовательские 2.4.1 для домашнего пользования 2.4 назначение 2.4.2 для рабочих станций 2.5.1 Microsoft 2.5 популярность использования 2.5.2 альтернативные 3.1.1 freeware 3. ФИНАН 3.1 объем оплаты 3.1.2 shareware СОВЫЙ 3.1.3 trial 3.2.1 открытые 3.2 тип распространения 3.2.2 проприетарные 4.1.1 сетевые 4. СЕТЕВОЙ 4.1 возможности работы в сети 4.1.2 с поддержкой сети 4.1.3 несетевые 4.2.1 клиентские 4.2 функциональные особенности 4.2.2 серверные работы в сети 4.2.3 универсальные 2. Социальный аспект лежит в основе классификаций ОС с точки зрения их применения на практике пользователем, удобства его работы, широты функциональных возможностей. В рамках данного аспекта ОС могут быть классифицированы по различным критериям.

2.1 Классификация по актуальности использования. В данной классификации выделяют современные и устаревшие ОС. Устаревшие ОС представляют собой программный продукт, для которого компания-производитель прекратила осуществлять программную поддержку по определенным причинам (функциональные ограничения, выход новой ОС, закрытие проекта полностью и т. д.). Современными ОС называются программные продукты, которые официально поддерживаются компанией–производителем и, как результат, для которых выпускаются обновления (update), «заплатки» (patch), дополнения (add-one) и программные продукты, повышающие функциональность и надежность работы ОС (service pack).

2.2 Классификация по типу пользовательского интерфейса. В рамках данной классификации выделяют текстовые и графические ОС. Текстовые ОС имеют командный интерфейс, то есть управление функциональными возможностями ОС осуществляется с помощью команд, вводимых с клавиатуры. Графические ОС имеют более «дружелюбный» интерфейс: у ОС имеется рабочий стол, а управление ОС осуществляется в большинстве случаев с помощью «мыши». Безусловно, ОС только с текстовым интерфейсом являются реалиями дня вчерашнего и все современные ОС имеют графический интерфейс. Однако сам текстовый интерфейс активно развивается, результатом чего стало его повсеместное использование в сочетании с графическим. Так, Ежегодная Всероссийская научная конференция учащихся, студентов и молодых ученых «НАУЧНОЕ ТВОРЧЕСТВО XXI ВЕКА» (февраль 2009 г.) текстовый режим в современных ОС представлен командной строкой (консолью), активно используемой сетевыми администраторами, причем функциональное наполнение командного режима увеличивается по мере выхода новых версий ОС.

2.3 Классификация по количеству работающих пользователей. В рамках данной классификации выделяют однопользовательские и многопользовательские ОС. Здесь учитывается возможность работы с ОС только одного пользователя или многих. На современном этапе развития ОС и требований, предъявляемых к безопасности и надежности их функционирования, перспективным является многопользовательский режим их функционирования.

2.4 Классификация по назначению. В рамках данной классификации выделяют ОС рабочих станций и для домашнего использования. Главными характеристиками ОС для домашнего использования является универсальность и простота в обращении, при которой пользователь может без особых усилий поиграть, поработать с различными типами файлов, установить практически любое периферийное устройство и т. д. Данные ОС позиционируются для домашнего применения, пользователь обычно является администратором, и поэтому у ОС этого типа практически отсутствуют решения, связанные с безопасностью и надежностью функционирования (все силы разработчиков направлены на наглядность и простоту). ОС рабочих станций противопоставлены вышеуказанным по применению и функционированию. Основными показателями данных систем являются безопасность, надежность и стабильность: они обычно годами работают без сбоев, имеют весь необходимый инструментарий для разграничения прав пользователей. Однако ОС с такой функциональностью могут быть не всегда хороши для домашнего использования: большое количество функциональных возможностей может быть представлено в командном режиме;

возможно отсутствие универсальности (не все программные продукты работают корректно), а также может сказаться нехватка драйверов для периферийных устройств. На современном этапе крупными компаниями–производителями деление ОС по указанным критериям признано неэффективным, поэтому становится все больше ОС, сочетающих в себе все положительные качества обоих видов, что в результате делает цены на данные программные продукты более высокими.

2.5 Классификация по популярности использования. В рамках данной классификации выделяют ОС Microsoft и альтернативные ОС. Данная классификация является условной, и связана она с практически монопольной властью на рынке корпорации Microsoft, ОС которой пользуются большинством пользователей, в результате чего современная «картина мира» ОС может быть представлена ОС Microsoft и других компаний, пытающихся конкурировать с ней разработкой альтернативных ОС.

3. Финансовый аспект лежит в основе решения вопросов использования лицензионного программного обеспечения. В рамках указанного аспекта ОС могут быть классифицированы по двум основным критериям.

3.1 Классификация по объему оплаты. ОС, как и любой продукт, имеют стоимость, то есть выражение в денежном эквиваленте, а потому программное обеспечение может быть отнесено к одной из следующих групп: freeware, shareware, trial.

Freeware – бесплатное программное обеспечение, разрабатываемое и сопровождаемое либо энтузиастами, либо рекламодателями (в целях продажи более функциональных платных или условно бесплатных программных продуктов). Единственной так называемой «платой» за использование данных продуктов может стать регистрация на сайте компании производителя для сбора статистики и последующего сопровождения.

Shareware – условно бесплатное программное обеспечение – название, в котором определяющим является слово «условно». Обычно данным термином называют программные продукты, продаваемые за символические деньги. Никто не определял границу размера в денежных единицах для четкого выяснения, является ли указанный программный продукт условно бесплатным или платным, так как для различных стран с разным уровнем дохода населения понятие «символические деньги» может дифференцироваться, поэтому присвоение того или иного статуса делается компанией–производителем. Одним из направлений данного класса программных продуктов является Ad-ware – программное обеспечение, за работу с которым пользователь расплачивается просмотром рекламы в специально отведенной части экрана (рекламный баннер). Trial – платное программное обеспечение. Данный статус также присваивается компанией–разработчиком, а цена на указанный программный продукт может Ежегодная Всероссийская научная конференция учащихся, студентов и молодых ученых «НАУЧНОЕ ТВОРЧЕСТВО XXI ВЕКА» (февраль 2009 г.) измеряться в тысячах долларов. Программные продукты shareware и trial могут распространяться компанией на разных условиях, например: 1) полнофункциональная версия, работающая ограниченное время, – после оплаты все нормализируется;

2) функционально урезанная версия (demo-версия) – после оплаты все нормализуется;

3) полнофункциональная версия – не работает без оплаты вообще. Все перечисленное выше может быть отнесено к ОС и является одним из важных факторов при их выборе.

3.2 Классификация по типу распространения. В рамках данной классификации выделяют открытые (свободные, Open Source, GNU) и закрытые (несвободные, проприетарные) ОС.

Поскольку ОС являются одним из представителей программного обеспечения, то далее мы будем говорить в общем о свободном и несвободном программном обеспечении.

Свободными называются программы, автор (или иной обладатель имущественных авторских прав) которых опубликовал их в сопровождении так называемой «свободной лицензии», передающей приобретателю следующие права: 1) пользоваться программой для любых целей и на неограниченном количестве компьютеров или мест в сети;

2) беспрепятственно получать доступ к исходным кодам программы;

3) изготавливать (производить) неограниченное количество дополнительных ее экземпляров как для собственного пользования, так и для распространения или сдачи в прокат/аренду на тех же условиях, платно или безвозмездно (по своему выбору);

4) модифицировать ее как для собственного пользования, так и для распространения на тех же условиях [2].

Несвободной является программа, распространяемая на условиях, ограничивающих вышеперечисленные права приобретателя. Примером такой программы является любой представитель ОС Microsoft, распространяемый с лицензией EULA). Свободные программы не следует, как это часто делают, путать с бесплатными, свободно распространяемыми программами freeware и наоборот, а также «коммерческое» – с несвободным, а «некоммерческое» – со свободным. Значительная часть (вероятно, большая) свободного кода разрабатывается в коммерческих рамках, хотя в то же время существует достаточное количество некоммерческого несвободного кода (freeware).

Следовательно, свободные программы – это программы, все услуги по разработке, модификации, сопровождению и поддержке которых продаются на свободном рынке, активно развивающемся в течение четверти века, и потому большая часть лидеров компьютерной отрасли сегодня практически однозначно высказывается в поддержку свободного программного обеспечения, частным проявлением которого являются ОС Linux.

4. Сетевой аспект лежит в основе решения вопросов, связанных с возможностью использования компьютера под управлением ОС в сети и определения его роли в ней. В рамках указанного аспекта ОС могут быть классифицированы по двум основным критериям.

4.1 Классификация по возможности работы в сети. В рамках данной классификации выделяют сетевые, несетевые ОС и ОС с поддержкой сети. Несетевая ОС является ОС локального компьютера, которая не позволяет ему быть присоединенным к сети. ОС с поддержкой сети – ОС, обладающая минимумом функциональных возможностей, достаточных для присоединения компьютера к сети. Таким минимумом обычно является поддержка коммуникационных протоколов и реализация удаленного доступа к файлам и принтерам. Никаких дополнительных услуг по надежности, безопасности и функциональности указанные системы не осуществляют.

Сетевая ОС – набор сетевых служб, способных согласованно работать в общей операционной среде и обеспечивающих высокий уровень функциональности и безопасности работы пользователя в сети [1].

4.2 Классификация по функциональным особенностям работы в сети. В рамках данной классификации выделяют серверные, клиентские и универсальные ОС. Серверная ОС – сетевая ОС, с помощью которой компьютер занимается исключительно обслуживанием запросов других компьютеров. Клиентская ОС – сетевая ОС или ОС с поддержкой сети, с помощью которой компьютер может обращаться с запросами к серверной ОС или независимо работать с другими компьютерами, если такового сервера в сети не существует. Универсальная ОС – серверная ОС с невключенными серверными функциями, работающая как компьютер с клиентской ОС. На современном этапе крупными компаниями–производителями ОС принято решение о приоритетной разработке сетевых ОС (клиентских и универсальных).

Ежегодная Всероссийская научная конференция учащихся, студентов и молодых ученых «НАУЧНОЕ ТВОРЧЕСТВО XXI ВЕКА» (февраль 2009 г.) С целью обобщения и иллюстрации всего вышесказанного представляем таблицу разноаспектных классификаций применительно к ОС Microsoft [4].

Таблица 2. Разноаспектные классификации ОС Microsoft Аспект Windows Windows NT Windows NT 5. DOS изучения 4.0 и 5.0 и выше 9x, Me однозадачная многозадачная однопроцессорные многопроцессорные 1. АППА 32- и 64 РАТНЫЙ 16-разрядные 32-разрядные разрядные одноплатформенные устаревшие современные текстовая графические 2. СОЦИ АЛЬНЫЙ однопользовательские многопользовательские для домашнего пользования для рабочих станций платные (Trial) 3. ФИНАН СОВЫЙ проприетарные с поддержкой несетевая сетевые сети 4. СЕТЕВОЙ клиентские клиентские и универсальные – Таким образом, многоаспектность классификаций ОС позволяет осознать и глубоко изучить разные их стороны и наглядно показать ограниченность одноаспектного подхода к такому объекту изучения, как ОС, сочетание свойств которых представляет собой не механическое сцепление элементов, а органический сплав, где трудно отграничить одно свойство от другого.

Список использованных источников 1. Олифер, В. Г. Сетевые операционные системы / В. Г. Олифер, Н. А. Олифер. – СПб. :

Питер, 2007. – 539 с.: ил.

2. Отставнов, М. Прикладные свободные программы и системы в школе / Максим Отставнов. – М. : «Институт логики», «ALT Linux Team», 2003. – 131 c.

3. Таненбаум, Э. Современные операционные системы / Эндрю Таненбаум;

перевод с англ. – СПб. : Питер, 2004. – 1040 с. : ил.

4. Шабалин, А. М. Сетевые операционные системы. Сетевые и транспортные протоколы :

учебное пособие / А. М. Шабалин. – Омск : Омский государственный институт сервиса, 2008. – 160 с.

СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ КОМПЬЮТЕРНЫХ ОБУЧАЮЩИХ ПРОГРАММ ДЛЯ ПРОФИЛЬНЫХ КЛАССОВ В. А. Шутенко МОУ "Прохоровская гимназия", Белгородская область, Россия Перспективным направлением развития образования является использование новых информационных технологий. При организации образовательного процесса возникает необходимость создания компьютерных обучающих программ, в особой мере, - при изучении элективных курсов в профильных классах.

Приступая к данной работе, необходимо учитывать тот факт, что не должно быть допущено перегрузки пользователя излишней информацией и в конечном счете, снижения эффективности обучения. Поэтому, одно из исходных при построении обучающих программ является требование лаконичности.

Необходимо помнить, что с помощью компьютера можно получить не просто статистические выкладки, а наглядные динамические модели. Обеспечение возможности более ясного, наглядного Ежегодная Всероссийская научная конференция учащихся, студентов и молодых ученых «НАУЧНОЕ ТВОРЧЕСТВО XXI ВЕКА» (февраль 2009 г.) и всестороннего «видения» мира становится все более реальным сегодня и является столь же революционным продвижением вперед, как переход человека от простой житейской мудрости к овладению языком, математикой, наукой [3]. Поэтому данное преимущество компьютеров необходимо использовать как можно шире.

Следует учитывать, что интерактивность обучающей программы, формы и способы осуществления диалога в ней играют решающую роль в построении эффективного образовательного процесса. Организация общения с программой определяется психологическими особенностями обучающегося. Так, учащиеся с образным типом памяти и художественным складом мышления предпочитают активные формы обучения с преобладанием наглядно-образных форм подачи материала в интересной игровой форме. Учащимся же с мыслительным типом индивидуальности больше подходит самостоятельная работа с материалом, отработка с помощью компьютерных программ различных умений, аналитические виды заданий.

Составляя обучающие программы, необходимо учитывать следующие обстоятельства:

- направленность профиля, выбранного учащимися;

- предоставление учащимся возможности выбора скорости, объема подачи материала, стратегии обучения в соответствии с их индивидуально-психологическими особенностями;

- преодоление недостатка информации.

Вышесказанное означает, что, создавая обучающие программы, необходимо ориентироваться на некоторую оптимальную скорость подачи информации, которая бы не превышала возможности школьников, но в то же время была достаточной для того, чтобы поддерживать активность на высоком уровне. Именно опора на глубинные слои памяти является очень продуктивной и предоставляет дополнительные резервы для усвоения знаний и действий.

При встрече с новым материалом учащийся соотносят идеи, находящиеся в тексте, с теми знаниями, которые у него уже имеются. Успешность такого соотношения обусловливает эффективность научения и определяется тем, насколько психологически обоснованно, логично и согласованно представлена учебная информация.

Можно выделить следующие требования к структуре и содержанию учебного материала:

- сжатость и краткость изложения, максимальная информативность текста;

- использование слов и сокращений, знакомых и понятных обучаемому;

- отсутствие нагроможденности, четкий порядок во всем;

- тщательная сгруппированность информации;

- наличие кратких и «емких» заголовков, маркированных и нумерованных списков;

- каждому положению должен быть отведен отдельный абзац текста;

- основная идея абзаца должна находиться в самом начале абзаца;

- использование табличного формата предъявления материала;

- текст органично должен дополнять график;

- при проектировании характера и последовательности предъявления учебного материала должен соблюдаться принцип стадийности: детальная и интегральная информация, требующаяся учащемуся на четко разграниченных стадиях решения задач, может разделяться в пространстве (одновременное отображение в разных зонах экрана дисплея) или во времени (последовательное отображение различной информации);

- при предъявлении материала, необходимого для целостного понимания определенного вопроса, должны быть соблюдены принципы совместности: пояснения к графическим иллюстрациям необходимо располагать как можно ближе к ним, текст и соответствующее ему изображение должны предъявляться одновременно, а не последовательно;

- иллюстрации (карты, планы, схемы и т. д.), представляющие сложные модели или устройства, должны быть снабжены системой мгновенной подсказки (помощи), появляющейся или исчезающей синхронно с движением курсора по отдельным элементам иллюстрации;

- должен учитываться принцип использования ассоциаций и стереотипов, который основан на преимущественном применении в обучающих программах символов, ассоциирующихся с обозначаемыми объектами, процессами и явлениями, взамен абстрактных условных знаков;

- инструкции по выполнению заданий необходимо тщательно продумывать на предмет ясности, четкости, лаконичности, однозначности толкования;

- вся информация должна тщательно проверяться на отсутствие орфографических, грамматических и стилистических ошибок.

Ежегодная Всероссийская научная конференция учащихся, студентов и молодых ученых «НАУЧНОЕ ТВОРЧЕСТВО XXI ВЕКА» (февраль 2009 г.) Список использованных источников 1. Башмаков А.И. Разработка компьютерных учебников и обучающих систем. – М.:

Информационно-издательский дом «Филинъ», 2003.-178 с.

2. Вильямс Р., Компьютеры в школе.: Перевод с английского.// Общая редакция В.О.Рубцова, М.: Прогресс, 2002.-196с.

3. Левина О. Г. Взаимодействие компьютера и человека как социальное явление// Педагогический вестник. 1998. № 2.

4. Изюмова С. А. Индивидуальная память и процесс обучения//Труды СГУ. Серия «Психология и социология образования». 1997. Вып. 4.

Ежегодная Всероссийская научная конференция учащихся, студентов и молодых ученых «НАУЧНОЕ ТВОРЧЕСТВО XXI ВЕКА» (февраль 2009 г.) СЕКЦИЯ 3. ПРИКЛАДНАЯ МАТЕМАТИКА И МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ДИНАМИКИ ПОПУЛЯЦИЙ ВЕЙНИКА И БЕРЁЗЫ С ПОМОЩЬЮ ЧЕТЫРЁХМЕРНОЙ НЕЛИНЕЙНОЙ РАЗНОСТНОЙ МОДЕЛИ КОНКУРЕНЦИИ И. Н. Белова Институт физики атмосферы им. А.М. Обухова РАН, г. Москва, Россия В моделях динамики популяций эффекты внутри- и межвидовой конкуренции воспроизводят обычно с помощью нелинейных членов регуляции по общей численности или плотности. Однако часто исход конкуренции существенно зависит от размеров конкурирующих групп определённого статуса [2]. В настоящем исследовании динамики вейника наземного (Calamagrostis epigeios (L.) Roth.) и берёзы повислой (Betula pendula Roth) нелинейные статусно специфичные параметры выживания и рождаемости зависят от размеров оказывающих конкурентное давление статусных групп в популяции конкурента. С помощью агрегации структуры популяции каждого из видов-конкурентов совместную систему из 37 уравнений удалось свести к нелинейной четырёхмерной разностной системе [1]. Калибровка параметров этой системы по данным наблюдений и анализ устойчивости показали [1] существование сходимости к наблюдаемому ходу лесовосстановления, при котором доминирование берёзы с сильным конкурентным влиянием на вейник и собственный подрост складывается вследствие массового прорастания семян берёзы из почвенного банка семян и интенсивного роста молодой популяции берёзы на начальном этапе сукцессии после вырубки, а также вследствие успешного преодоления конкурентного сопротивления вейника.

Список использованных источников 1. Логофет Д.О., Белова И.Н. Неотрицательные матрицы как инструмент моделирования динамики популяций: классические модели и современные обобщения // Фундаментальная и прикладная математика. Москва. – 2007. – Т. 13. – № 4. – С. 145-164.

2. Уланова Н.Г., Белова И.Н., Логофет Д.О. О конкуренции среди популяций с дискретной структурой: динамика популяций вейника и берёзы, растущих совместно // Журнал общей биологии. – 2008. – Том 69. – № 6. – С. 441–457.

МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕПЛОГИДРАВЛИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ОБЪЕКТОВ ТЕПЛОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ М. В. Пихлецкий, В. Е. Митрофанов Московский энергетический институт (технический университет), г. Москва, Россия В работе разработана модульная инструментальная библиотека для имитационного моделирования теплогидравлических процессов объектов теплораспределения. Математической основой библиотеки служат уравнения баланса массы, энергии, импульса, которые дополняются определяющими соотношениями и термодинамическими уравнениями состояния теплоносителя.

При синтезе законов управления, исследовании и проектировании объектов теплоснабжения возникает задача моделирования теплогидравлических процессов, лежащих в основе их функционирования. При этом модель объекта должна быть модульной и достаточно точно отражать динамические характеристики процессов. Первое требование связано с большим разнообразием конфигураций объектов, т.е. модель не должна быть привязана к конкретной топологии объекта, а состоять из модулей, соответствующих единицам оборудования, и связей между ними. В работе разработана инструментальная библиотека, элементами которой являются единицы оборудования объектов теплоснабжения, отвечающая поставленным требованиям.

Математической основой разработанной библиотеки служат уравнения балансов массы, импульса и энергии, дополненные определяющими соотношениями и уравнениями состояния.

Ежегодная Всероссийская научная конференция учащихся, студентов и молодых ученых «НАУЧНОЕ ТВОРЧЕСТВО XXI ВЕКА» (февраль 2009 г.) При формулировке данных уравнений в технологическом оборудовании выделяют т.н.

контрольные объемы – произвольные фиксированные в пространстве области, через которые протекает сплошная среда (жидкость, газ).

При одномерном протекании сплошной среды через контрольный объем формы трубопровода с переменным сечением формулируются следующие законы балансов массы (1), импульса (2) и энергии (3):

dm = w1 w2, (1) dt w2 w dw = 1 2 + p1 S1 p2 S 2 + Ff, L (2) 1S1 2 S dt dU & = w1h1 w2 h2 + Q. (3) dt Здесь m – масса сплошной среды, w – массовый расход, L – длина, – плотность, S – & сечение, p – давление, F – сила трения, U – внутренняя энергия, h – удельная энтальпия, Q – f тепловой поток;

индекс 1 – вход, 2 –выход.

В уравнениях баланса импульса (2) и энергии (3) фигурируют члены, аналитическое & определение которых является затруднительным (силы трения F f и потоки теплоты Q ). В работе для данных членов используются хорошо известные эмпирические алгебраические соотношения, которые зависят от физических параметров и характера теплогидравлических процессов контрольных объемов. Так, например, при конвективном теплообмене между контрольным объем с теплоносителем, и твердой поверхностью, его ограничивающей, используется выражение & Q = FT, где – коэффициент теплоотдачи, T – разность между средними температурами поверхности F и контрольного объема. Для определения F f используются соотношения из [1].

Замыкают систему уравнений, описывающих теплогидравлические процессы в контрольном объеме уравнения состояния [2] протекающей в нем сплошной среды. Как известно, для описания термодинамического состояния сплошной среды достаточно двух величин (например, p и T ).

Остальные термодинамические величины, фигурирующие в уравнениях балансов и определяющих уравнениях, могут быть получены через уравнения состояния. Основные свойства одной фазы сплошной среды описываются тремя алгебраическими уравнениями между пятью термодинамическими переменными p, T,, u, h. В разработанной библиотеке используется аппроксимация полиномом второго порядка уравнений состояния.

Комбинируя уравнения балансов, определяющие и уравнения состояния, имеем следующую систему дифференциально-алгебраических уравнений (ДАУ), описывающих теплогидравлические процессы в контрольном объеме x = f ( x, y ) & (4) 0 = g ( x, y ). (5) Здесь x – вектор динамических переменных, для которых формулируются уравнения балансов ( m, w,U ), y – вектор алгебраических переменных, фигурирующих в уравнениях баланса, определяющих уравнениях и уравнениях состояния ( wi, i, pi, hi, Ti ).

Полученную систему ДАУ можно пытаться свести к системе обыкновенных дифференциальных уравнений (ОДУ), являющихся основой представления объекта в форме пространства состояний, и, в дальнейшем, реализовать модель при помощи стандартных средств ориентированных на блок-диаграммы. Но данному подходу присущ ряд проблем, связанных с алгебраическими циклами и структурными сингулярностями [3]. Подобные проблемы характерны для целого ряда объектов, которые можно представить как физические цепи (электрические, гидравлические, пневматические). Системы ДАУ являются более естественной формой описания процессов в физических цепях, в отличие от ОДУ.

Для построения моделей подобных объектов предлагается применять средства моделирования, ориентированные на физическое моделирование [3, 4]. При этом модель объекта составляется из элементов библиотеки и связей между ними. Каждый блок состоит из ДАУ, Ежегодная Всероссийская научная конференция учащихся, студентов и молодых ученых «НАУЧНОЕ ТВОРЧЕСТВО XXI ВЕКА» (февраль 2009 г.) которые представляют происходящие в нем физические процессы, и интерфейса, описывающего взаимосвязь между переменными, фигурирующими в ДАУ и выводами блока. Набор переменных, включенных в вывод блока, стандартизируется для всей библиотеки. Они подразделяются на потоковые (ток – в электрических цепях, массовый расход – в гидравлических) и потенциальные (напряжение – в электрических цепях, давление – в гидравлических) переменные. Процедура моделирования заключается в «перетаскивании» элементов библиотеки на рабочую область модели и задании их связей в соответствии с топологией объекта. При этом средство моделирования составляет итоговую систему ДАУ, состоящую из ДАУ отдельных блоков и аналогов алгебраических уравнений Кирхгофа для данной предметной области (в узле связи сумма потоковых величин равна нулю, а потенциальные величины равны между собой).

При помощи данного подхода в работе была разработана библиотека типовых элементов теплогидравлических цепей (в том числе и тепловых пунктов), реализованная при помощи языка для физически-ориентированного моделирования системы Simulink – Simscape. Библиотека включает блоки, представляющие либо элементарные контрольные объемы, либо конкретные единицы оборудования, что позволяет создавать модели объектов теплоснабжения при помощи визуального конструирования.

Список использованных источников 1. Идельчик, И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям / Под ред. М.О.

Штейнберга. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1992. – 672 с.

2. Седов, Л.И. Механика сплошной среды, том 1 / Л.И. Седов. – М.: Наука, 1970. – 492 с.

3. Cellier, F.E. Continuous System Modeling / F.E. Cellier, J. Greifeneder – Springer, 1991. – 755p.



Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 18 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.