СИСТЕМЫ ОБРАБОТКИ И ВИЗУАЛИЗАЦИИ ЭКС ПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЫХ.

Использование вычислительной техники для визуализации и анализа научных данных стало уже традиционным. Это вполне естественно, ведь с задачей наглядного представления и анализа больших массивов числовой информации сталкиваются во многих областях. Это моделирование, обработка результатов экспериментов, анализ данных дистанционного зондирования, решении различных инженерных задач.

Многим ученым, студентам и инженерам часто приходится иметь дело с двумерными наборами чисел. Такими наборами могут являться как результаты численного моделирования, так и данные, полученные с различных приборов. Отдельным практически важным примером таких данных являются цифровые изображения. Для получения, обработки и визуализации этих данных на компьютере требуется специальное программное обеспечение.

Автоматизированные системы для научных исследовании (АСНИ) представляют собой программно-аппаратные комплексы, обрабатывающие данные, поступающие от различного рода экспериментальных установок и измерительных приборов, и на основе их анализа облегчающие обнаружение новых эффектов и закономерностей, рис.

 

Рис. Типовая структура АСНИ

Блок связи с измерительной аппаратурой преобразует к нужному виду информацию, поступающую от измерительной аппаратуры. В базе данных хранится информация, поступившая из блока связи с измерительной аппаратурой, а также заранее введенная с целью обеспечения работоспособности системы. Расчетный блок, выполняя программы из пакета прикладных программ, производит все математические расчеты, в которых может возникнуть потребность в ходе научных исследований. Расчеты могут выполняться по требованию самого исследователя, или блока имитационного моделирования. При этом на основе математических моделей воспроизводится процесс, происходящий во внешней среде.

Экспертная система моделирует рассуждения специалистов данной предметной области. С ее помощью исследователь может классифицировать наблюдаемые явления, диагностировать течение исследуемых процессов.

АСНИ получили широкое распространение в молекулярной химии, минералогии, биохимии, физике элементарных частиц и многих других науках.

9. ОБЛАЧНЫЕ ВЫЧИСЛЕНИЯ. ПЛАТФОРМЫ ОБЛАЧНЫХ ВЫЧИСЛЕНИЙ. СЛУЖБЫ ОБЛАЧНЫХ ВЫЧИСЛЕНИЙ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ В ОБРАЗОВАНИИ.

Облачные вычисления (cloud computing) - это инновационная технология, которая позволяет объединять ИТ-ресурсы различных аппаратных платформ в целое и предоставлять пользователю доступ к ним через сеть Интернет.

Cloud computing (англ. Cloud - облако, метафоричное название сети Интернет; computing - вычисления) - «облачные вычисления» - концепция «вычислительного облака», согласно которой программы запускаются и выдают результаты работы в окно стандартного веб-браузера на локальном ПК, при этом все приложения и их данные, необходимые для работы, находятся на удаленном сервере в Интернете.

Cloud computing - это программно-аппаратное обеспечение, доступное пользователю через сеть Интернет (или локальную сеть) в виде сервиса, позволяющего использовать удобный веб- интерфейс для удаленного доступа к выделенным ресурсам (вычислительным ресурсам, программам и данным); компьютер пользователя выступает при этом рядовым терминалом, подключенным к сети Интернет (например, веб-почта).

Суть технологии: все операции (включая обработку и хранение данных) осуществляются в «облаке», в так называемом виртуальной системе, которая развернуто в крупных центрах обработки данных (ЦОД), а не на локальном или частном сервере.

Виртуальная система состоит из слоев - фоновых и интерфейсных (или пользовательских). Интерфейсные слои представляют собой способ взаимодействия пользователя с программными продуктами, предоставляемыми посредством сети Интернет. Фоновые слои состоят из программной и аппаратной архитектуры, которая обеспечивает взаимодействие интерфейса программы и пользователя в видимой части виртуальной системы.

Например, при доступе к электронной почте Gmail от компании Google можно увидеть только интерфейсную часть данного программного обеспечения, которое работает на передней (видимой) части виртуальной системы, все остальное взаимодействие скрыто от пользователей. Скрытое от пользователей взаимодействие осуществляется как раз в фоновых слоях.

Поскольку компьютеры настроены на совместную работу, то приложения могут использовать все вычислительные мощности, которыми обладает виртуальная система, как если бы эти же приложения работали на каком-либо отдельном компьютере. Все ресурсы как бы плавают в «облаке», что дает возможность не иметь высокопроизводительный компьютер для осуществления работы того или иного приложения.

Облаком называют удаленные сервера, на которых разворачиваются виртуальные среды и программное обеспечение. Прямого доступа к аппаратному обеспечению пользователь не имеет, и обычно для доступа к серверам используется интернет. Модели предоставления облачных услуг:

1. IaaS - Infrastructure as a Service.

2. SaaS - Software as a Service.

3. PaaS - Platform as a Seivice.

4. Daas - Desktop as a Seivice.

5. WaaS - Workspace as a Seivice (удаленное рабочее место как сервис).

6. CaaS - Communication as a Seivice.

Infrastructure-as-a-Service (IaaS) - инфраструктура как сервис - данная услуга предоставляет комплексную компьютерную инфраструктуру.

Услуга IaaS включает в себя три основных компонента:

- аппаратные средства (серверы, системы хранения данных, клиентские системы, сетевое оборудование),

- операционные системы и системное ПО (средства виртуализации, автоматизации, основные средства управления ресурсами);

- связующее ПО (например, для управления системами).

SaaS - приложения как сервисы. В данную группу попадает практически любое приложение, работающее через сеть Интернет. Широко распространены такие сервисы, как Gmail - веб-почта,

Google Docs - офисные пакеты для работы с документами от компании Google, Google Maps и многое другое.

Software-as-a-Service (SaaS) - комплексное приложение, которое предоставляет через сеть Интернет и имеет возможность адаптации под клиента. Пользователь берет в аренду за незначительную плату какое-либо нужное ему приложение для решения определенной задачи, и платить ежемесячно за количество используемых рабочих мест.

PaaS - платформа как сервис. Позволяет создавать и внедрять приложения на основе хостинга (хостинг (англ. hosting) - услуга по предоставлению вычислительных мощностей для физического размещения информации на сервере, постоянно находящемся в сети (обычно сеть Интернет)), используя язык программирования и пакеты от провайдера-разработчика.

Platform-as-a-Service (PaaS) - это внешние услуги, предоставляющие платформы для разработки, комплексного создания и использования веб-приложений. Примерами платформ данной категории являются сервисы Google Арр Engine, Windows Azure, предлагающие систему для индивидуальных настроек и создания уникальных приложений.

Desktop-as-a-Service (DaaS) - При предоставлении услуги DaaS клиенты получают полностью готовое к работе (под ключ) стандартизированное виртуальное рабочее место, которое каждый пользователь может дополнительно настраивать под свои задачи. Таким образом, пользователь получает доступ не к отдельной программе, а к необходимому для полноценной работы программному комплексу. Приходя на работу, он просто вводит свои данные (логин/пароль или другие средства аутентификации) и может работать, используя вычислительные мощности стороннего сервера, а не своего ПК (например, CloudMe).

return false">ссылка скрыта

Workspace-as-a-Service (WaaS) - приложения сети Интернет, которые предоставляются клиенту без адаптации, и предоставляет виртуального рабочее место как услугу (частный случай IaaS). Схожа с DaaS, но в отличие от DaaS пользователь получает доступ только к ПО, в то время как все вычисления происходят непосредственно на его машине.

Communication-as-a-Service (CaaS) - связь, предоставляется как услуга и здесь подразумевается, что в качестве сервисов предоставляются услуги связи; обычно это IP- телефония, почта и сервисы мгновенного обмена сообщениями (чаты, ICQ).

Платформы облачных вычислений:

Google Арр Engine - позволяет создавать приложения, работающие при большой нагрузке и с большими объемами данных. Поддерживает приложения, написанные на нескольких языках программирования. Благодаря среде выполнения Java Арр Engine можно создавать приложения с помощью стандартных технологий Java. Арр Engine предоставляет специальную среду выполнения Python, которая включает интерпретатор и стандартную библиотеку Python. Среды выполнения Java и Python разработаны специально для того, чтобы приложения могли быстро и безопасно выполняться без взаимодействия с другими приложениями в системе. Не требуется платить за установку или вносить периодические платежи. Оплата только за использованные приложением ресурсы, такие как объем хранения и трафик, измеряемые в гигабайтах.

Windows Azure - операционная система и платформа фирмы Microsoft для облачных вычислений, наиболее развитая и распространенная среди всех облачных платформ. Windows Azure обеспечивает хранение, использование, модификацию данных и запуск программ только на компьютерах центров обработки данных Microsoft. Никакого программного обеспечения, кроме веб-браузера и минимального пакета надстроек (plug-ins), на пользовательских компьютерах для запуска и использования облачных сервисов не требуется.

Ее реализация основана на платформе NET и Windows Communication Foundation (WCF) и предоставляемых ею сервисах. Компоненты (сервисы) Windows Azure - Интерфейс (Fabric), Вычисления (Compute) и Память (Storage).

Интерфейс (внешний облик, Fabric) - облачный сервис платформы Microsoft Windows Azure, обеспечивающий интерфейс между различными облачными приложениями и между приложениями и памятью; реализован в виде группы компьютеров.

Вычисления (Compute) - облачный сервис платформы Microsoft Windows Azure, исполняющий пользовательские приложения в едином облаке.

Память (Storage) - облачный сервис платформы Microsoft Windows Azure, предоставляющий пользователю средства работы с данными различной структуры - большими бинарными объектами, таблицами и очередями.

Microsoft Azure Services Platform - платформа фирмы Microsoft для разработки и использования облачных сервисов на базе Microsoft.NET.

Службы облачных вычислений, используемые в образовании:

CIoudMe - клиент-серверное гибридное программное обеспечение, базирующееся на технологии Cloud computing и функционирующее в окне современного веб-браузера.

Google Apps - службы, предоставляемые компанией Google для использования своего доменного имени с некоторыми продуктами Google.

Служба включает в себя: Gmail, Google Calendar, Google Talk, Google Docs и Google Sites.

Документы Google (англ. Google Docs) - бесплатный онлайн-офис, включающий в себя текстовый процессор, табличный процессор и сервис для создания презентаций, а также интернет- сервис облачного хранения файлов с функциями файлообмена.

К документам Google относятся: текстовый редактор Документы Google (Google Wntely (Document)), табличный редактор таблицы Google (Google Spreadsheets), редактор презентаций Презентации Google (Google Presentations) и др.

Документы и таблицы, создаваемые пользователем, сохраняются на специальном сервере Google или могут быть экспортированы в файл.

Zoho Office Suite - бесплатный офис, работающий через сеть Интернет и включающий в себя текстовый процессор (Zoho Writer), табшгчный процессор (Zoho Sheet), сервис для создания презентаций (Zoho Show) и др.

Служба Microsoft Windows Live включает в себя бесплатный офис Microsoft Office Web Apps, работающий через сеть Интернет и содержащий текстовый процессор (Microsoft Office Word Web App), табшгчный процессор (Microsoft Office Excel Web App), сервис для создания презентаций (Microsoft Office PowerPoint Web App) и др. Документы и таблицы, создаваемые пользователем, сохраняются в облачном хранилище данных Windows Live Skydrive.

Сервисы хранения, синхронизации и совместного использования данных: Google Drive, Dropbox, Windows Live Skydrive, SugarSync.

Сервисы хранения, синхронизации и совместного использования задач и заметок: Evemote, Remember The Milk, Simplenote.

Сервис для создания и редактирования презентаций SlideRocket, Empressr.

Сервисы для редактирования графических изображений: Fanstudio, Picnic, FlauntR, PixlR.

Сервисы для создания сайтов: Сайты Google, Zoho Wiki.

Антивирусные программы: Panda Cloud Antivirus, Immunet Free Antivirus, Prevx.