Тенденции развития систем компьютерной аналитики

Главными направлениями развития систем аналитических вычислений являются:

1. Расширение круга обслуживаемых математических объектов.

2. Интеграция аналитических вычислений с другими компьютерными системами.

3. Упрощение и обогащение интерфейса пользователя.

4. Возможность построения сложных программ.

5. Ускорение работы системы.

Расширение круга обслуживаемых математических объектов

Одним из признаков развитой системы является ее возможность к дальнейшему расширению. При неизменном ядре системы, расширение, как правило, заключается в создании и подключении к системе пакетов расширения, которые пишутся уже на языке системы. Пакеты расширения в Maple V и Mathematica охватывают большую часть современной математики: алгебру, геометрию, теорию чисел, теорию вероятностей и математическую статистику, специальные функции, преобразования Фурье и Лапласа и многие другие.

Развиваются и требования к ядру для быстрого и легкого для пользователя подключения этих пакетов к решаемым задачам.

Интеграция аналитических вычислений

Как правило, аналитические вычисления не являются самоцелью, а являются частью некоторой работы, куда входят не только аналитические, но и численные вычисления, а также другие работы вплоть до подготовки текста отчета или статьи.

Связь с программами числовой обработки

Все системы аналитических вычислений являются интерпретирующими и поэтому скорость сложных операций с числами у них в сотни раз меньше, чем у численных систем, компилирующих программы (Фортран, Паскаль, Си). Поэтому при большом объеме обычных вычислений вычислительную часть лучше поручать программам на процедурных языках.

В частности, в системе Мathematica фирмой Wolfram разработана система связи программ написанных на Си и Mathematica - MathLink, позволяющая вызывать из программ на Си функции ядра пакета Mathematica, а также наоборот, дополнительно включать в пакет Mathematica модули, написанные на Си.

Однако, наиболее оперативными являются простые возможности - вывод каких-то данных в файл, запуск из Mathematic’и программы, которая может численно обработать данный файл и вернуть файл результата (в виде текстового файла), который затем опять считать в Mathematic’y.

Отметим, что на практике встречаются задачи, требующие или повышенной точности решения, или включающие какито простейшие аналитические преобразования. При этом, структура исходных данных настолько специфична, что воспользоваться системами компьютерной алгебры просто невозможно. В этом случае приходится разрабатывать свои специализированные системы компьютерных вычислений.

Генерация текста программ вычислений

Уже в Reduce была заложена возможность выдачи результатов преобразования формул в соответствии с синтаксисом Фортрана. Это позволяло формулы общих случаев преобразовывать к конкретным задачам и расчетные формулы (которые иногда могли быть достаточно громоздкими) прямо из Reduce вписывать в текст программ на Фортране, что не только значительно ускоряет стадию работы написания программы на Фортране, но и гарантирует от появления ошибок при переписывании больших формул.

В системах Mathematica и Maple V предусмотрена возможность вывода как в стиле Фортрана, так и в стиле Си, что расширяет возможности использования пакета для генерации программ вычислений.