11.1. Средства анализа данных математических пакетов
В силу профессиональной необходимости специалистам в различных областях экономики практически невозможно обойтись без разнообразных математических расчетов и наглядного представления получаемых результатов. В последнее десятилетие при проведении исследований и в обучении все большее распространение получает компьютерная технология, основанная на использовании универсальных пакетов – интегрированных математических компьютерных систем, которые предоставляют в распоряжение пользователя арсенал готовых вычислительных средств для автоматической реализации аналитических и численных алгоритмов решения статистических, финансово–экономических и многих других задач на ЭВМ, а также документирования, визуализации и обмена результатами вычислений. Среди них – электронные таблицы, математико-ориентированные пакеты Eureka фирмы Borland, Mathematica фирмы Wolfram Research Inc., MatLAB фирмы MathWork Inc., Maple фирмы Waterloo Maple Software, Derive a Mathematical Assistant фирмы Soft Warehouse, MathCAD фирмы MathSoft, STATISTICA фирмы StatSoft Inc. Особую ценность представляют версии этих пакетов, модифицированные под работу с операционной системой Windows. Они имеют удобный и дружественный интерфейс в сочетании с весьма внушительными вычислительными и графическими возможностями.
Интегрированная программная система Eureka предназначена для решения систем линейных и нелинейных уравнений и неравенств на компьютерах невысокой производительности. Она требует представления условия задачи в форме, максимально приближенной к математической записи. Кроме того, пакет Eureka позволяет вычислять значения производных и определенных интегралов; осуществлять поиск экстремума функции; выводить на экран и печатать графики или таблицы значений функции; пересчитывать единицы измерений; создавать отчет о проделанной работе.
Система компьютерной алгебры Mathematica (первая версия – 1988 год, третья – 1996 год) – неотъемлемая компонента компьютерных технологий проведения научных исследований и обучения в высшей школе. Она позволяет выполнять широкий спектр аналитических преобразований многочленов, получать решения алгебраических и трансцендентных уравнений, осуществлять операции дифференцирования, интегрирования, разложения в ряд, решения дифференциальных уравнений, работу с векторами, матрицами, преобразования списков.
Наиболее адекватная и эффективная форма взаимодействия с системой Mathematica – написание программ на ее внутреннем языке. При этом можно программировать в функциональном стиле (искомый результат получается из суперпозиции применений заголовков функций к исходным аргументам), в стиле, основанном на создании правил преобразования, в традиционном процедурном стиле языков программирования высокого уровня.
В этой системе допустим структурированный обмен данными с другими составляющими информационного обеспечения исследований, в том числе и через Internet.
Mathematica позволяет строить двух- и трехмерные графики функций и массивов числовых данных, контурные и плотностные графики функций от двух аргументов, гистограммы, круговые диаграммы, проводить визуализацию динамических процессов с использованием приемов анимации изображений.
Фирма-разработчик поддерживает электронный архив, содержащий в свободном доступе большое количество написанных сотрудниками фирмы программных продуктов (www.wolfram.com/mathSource/).
Система MatLAB предназначена для выполнения математических расчетов, моделирования физических процессов и управления техническими объектами. Она работает с многомерными массивами, с матрицами, в том числе разреженными, позволяет решать задачи аппроксимации, интерполяции, численного интегрирования, вычисления нулей функций, нахождения экстремума, реализует преобразование Фурье, свертку и фильтрацию, интегрирует системы дифференциальных уравнений, может выполнять графические команды и функции.
Пакет символьных вычислений Maple V включает богатую библиотеку аналитических функций для осуществления дифференцирования, интегрирования, решения уравнений (нелинейных алгебраических, трансцендентных, дифференциальных), задач линейной алгебры, преобразований выражений, использования современной графики, ввода данных и записи результатов в файлы. Maple V – открытая система: пользователь может изменять или наращивать существующую библиотеку, кодируя требуемые алгоритмы на собственном языке программирования системы Maple.
Многофункциональная система Derive принадлежит к классу малых компьютерных систем, широко используемых в образовательных учреждениях многих стран мира. Ее современная версия 4.02 требует IBM-совместимый персональный компьютер с 8 мегабайтами оперативной памяти при использовании всех версий операционной системы Windows (95/98, NT). Основные возможности этой системы:
– символьные операции с многочленами, дробно–рациональными функциями, функциями многих переменных;
– аналитическое и численное интегрирование и дифференцирование, вычисление пределов и сумм, разложение функций в ряды;
– операции с векторами и матрицами, элементами которых могут быть числа или арифметические выражения;
– построение двумерных и трехмерных графиков в декартовой и полярной системах координат и др.
Ввод математических символов осуществляется как с помощью специальной панели, так и набором соответствующих слов, порождающих изображение математических символов на экране.
Заслуженной популярностью пользуется система MathCAD (Mathematical Computer Aided Design), гибкость и универсальность которой делают ее эффективным инструментом и в руках профессионала, и в руках студента, постигающего технику математических преобразований. Важным достоинством системы MathCAD является входной язык для диалога с системой, максимально приближенный к математическому.
Первые версии системы MathCAD, появившиеся в середине 80‑х годов, были ориентированы на работу под управлением MS‑DOS, но уже с начала 90‑х годов пакет MathCAD 3.0 был переработан под Windows. Современные версии системы MathCAD, ориентированные на 32‑разрядные персональные компьютеры серии Pentium/Pentium Pro, значительно усовершенствованы по сравнению со своими предшественницами. С конца 1998 года в России начала распространяться версия MathCAD 8.0 Professional. В ней сохранен привычный интерфейс (графическая оболочка, внешне напоминающая все Windows-приложения, обеспечивающая управление системой с помощью мыши и клавиатуры), но реализован ряд новых средств, делающих систему более эффективной и создающих основу для ее будущего совершенствования. Встроенная версия Microsoft Internet Explorer включает окно содержания, которое предоставляет доступ к ресурсам MathCAD в Internet. А язык визуального программирования MathConnex дает возможность связывать данные MathCAD и других приложений. Богатые возможности для наглядного представления результатов расчетов дает пакет программ Axum.
22 июня 1998 года MathSoft Inc. объявила о выпуске бесплатного приложения MathCAD Explorer для выполнения математических вычислений в World Wide Web, которое находится по адресу http://www.mathsoft.com. Оно включает полный набор вычислительных средств, сопровождаемых методическими рекомендациями по их использованию.
MathCAD с реализацией под Windows имеет
– мощный математический аппарат в виде библиотеки встроенных процедур и функций, реализующих самые надежные стандартные алгоритмы;
– средства для выполнения числовых и символьных операций;
– интерактивную справочную систему получения помощи;
– удобную операционную среду, которая позволяет формулировать проблемы, выполнять на компьютере расчеты различной сложности и получать решения в привычной с точки зрения математика форме, не прибегая к рутинному программированию в традиционном смысле этого слова; при этом выполняется соглашение WYSIWYG (What You See Is What You Get – что видишь, то и получишь), то есть вид выражения на экране полностью совпадает с тем, что передано процессору для обработки;
– конструкции своего собственного математически ориентированного языка программирования сверхвысокого уровня, позволяющие писать программы для решения задач, если стандартных средств оказывается недостаточно;
– встроенные в систему текстовый, формульный и графический редакторы;
– возможности использования трехмерной графики, анимации и звукового сопровождения;
– возможности перемещения рисунков и изменения их размеров;
– возможность работы с латинским, русским, греческим алфавитами;
– богатый набор шрифтов;
– встроенные электронные книги с примерами применений системы по ряду разделов математики, физики, а также по интерфейсу системы, в которых можно выделить нужную формулу или рисунок и перенести в текст своего документа (технология drag–and–drop);
– возможность многовариантного вызова одних документов из других, гипертекстовые и гипермедиа–переходы;
– преобразование данных из файлов, подготовленных в форматах Microsoft Excel, MatLAB, ASCII;
– возможности сетевых технологий (постоянный доступ к поисковым программам во время работы в среде пакета MathCAD с помощью Internet Explorer; поддержка интерфейса MAPI; определение гипертекстовых ссылок в Web; присоединение к Collaboratory – общедоступному Internet-форуму, объединяющему всемирное сообщество пользователей MathCAD);
– новые справочные возможности (контекстная справка, справка с оглавлением и инструментами поиска; руководство по решению уравнений; руководство по прикладной статистике; руководство по программированию; технические справочные таблицы; обновляемая Web – библиотека документов и электронных книг).
Для установки и функционирования полного пакета программ MathCAD 8 Professional требуется IBM‑совместимый персональный компьютер, оснащенный процессором Intel Pentium 90 или выше; операционной системой Windows одной из версий 95, 98, NT 4.0 или более поздних; имеющий не менее 16 Мбайт RAM; 200 Мбайт свободного пространства на жестком диске; дисковод CD; графическую карту и монитор Super VGA; манипулятор мышь; доступ в Internet для полноценной работы с дополнительными ресурсами.
Вопросы статистического анализа относятся к числу наиболее актуальных в математической интерпретации экономических данных, поскольку статистический материал часто является единственным объективным источником информации об исследуемых процессах. Не меньшее значение придается статистическому планированию исследований, в том числе экстремальных экспериментов и исследований по выяснению механизма явлений, так как все возрастающая сложность и ответственность за последствия эксперимента требуют от исследователя с предельным вниманием относиться к составлению плана проведения тех или иных работ.
Прогнозирование, нахождение скрытой периодичности в данных, оценка рисков при принятии решений, анализ зависимостей и другие задачи решаются средствами пакетов программ для персональных компьютеров, реализующих методы прикладной статистики. Разное наполнение статистических пакетов ориентирует каждый пакет на конкретного пользователя.
В лидирующей группе пакетов прикладной статистики как по продуманности сервиса, так и по полноте математического содержания находится интегрированная система комплексного статистического анализа и обработки данных STATISTICA (фирма-производитель StatSoft).
Систему STATISTICA отличает четкая структура. Она состоит из следующих основных частей:
– Многофункциональная система для работы как с числовыми, так и с текстовыми данными. Для ввода и преобразования исходных данных предназначена электронная таблица Spreadsheet. Она состоит из строк и столбцов, имеющих разные смысловые значения. Столбцы называются Variables (переменные, в качестве которых выступают исследуемые величины). Строки называются Cases (случаи – это значения, которые принимают переменные). Максимальное число переменных в таблице – 4 092, а число случаев может изменяться до 2 000 000. В электронной таблице Spreadsheet можно задавать формат отображения данных, длинные имена переменных, формулы для определения или преобразования значений переменных. Возможен переход от текстового представления к числовому и наоборот. Вывод числовых и текстовых данных осуществляется в виде набора (очереди) электронных таблиц Scrollsheet – таблиц вывода результатов.
– Графическая система для визуализации данных и результатов статистического анализа, позволяющая строить двух- и трехмерные диаграммы и графики в различных системах координат, предоставляющая в распоряжение пользователя широкий выбор различных атрибутов – типов линий, форматов разметки осей, цветов, легенд, названий и т.п.
– Набор модулей статистической обработки данных, каждый из которых является полноценным Windows-приложением и может работать независимо от остальных. Среди них описательные статистики, методы кластерного анализа, методы анализа временных рядов и прогнозирования.
– Специальный инструментарий подготовки отчетов с помощью текстового редактора, встроенного в систему.
– Внутренние языки программирования: SCL (STATISTICA Command Language), позволяющий выполнять статистическую обработку данных в пакетном режиме, и STATISTICA BASIC, обеспечивающий взаимодействие с системой в интерактивном режиме и дающий возможность наращивать систему за счет собственной библиотеки распределений и специальных функций.
– Электронная справочная система, организованная по принципу гипертекста. С ее помощью можно получить исчерпывающую информацию по любому компоненту системы.
Первая версия пакета, ориентированная на работу под управлением MS‑DOS, увидела свет в 1991 г. Версия для Windows появилась в 1994 г. и сразу заняла место в группе лучших программных продуктов, наряду с такими широко признанными и употребительными статистическими пакетами, как BMDP, SPSS, Statgraphics, Systat. Более поздние версии системы STATISTICA 5.0, 5.1, 6.0 удовлетворяют всем стандартам среды Windows (использование технологий DDE – динамического обмена данными из других приложений, OLE – связывания и внедрения объектов, поддержка основных операций с буфером обмена и др.).
- Основы информатики и информационных технологий
- Оглавление
- Глава 8. Сети и сетевые технологии 112
- Глава 9. Ащита информации 129
- Предисловие
- Раздел 1. Введение в информатику
- Глава 1. Информатика и предмет ее исследования
- Глава 2. Понятие информации
- 2.1. Определение и свойства информации
- 2.2. Особенности экономической информации
- Глава 3. Роль информации в управлении
- 3.1. Одноконтурная схема управления экономическими системами
- 3.2. Информация и информационные системы в управлении
- Глава 4. Кодирование и представление информации
- 4.1. Основные определения
- 4.2. Связь между системами счисления
- 4.3. Системы счисления, используемые в эвм
- 4.4. Внутреннее представление данных в памяти компьютера
- 4.4.1. Представление чисел
- 4.4.2. Представление текстовых данных
- 4.4.3. Представление мультимедийной информации
- 4.5. Представление данных во внешней памяти компьютера
- Глава 5. Основы алгоритмизации
- 5.1. Определение и свойства алгоритмов
- 5.2. Основные этапы и методы разработки алгоритмов
- 5.3. Основные способы описания алгоритмов
- Раздел 2. Основы информационных технологий
- Глава 6. Аппаратное обеспечение вычислительных систем
- 6.1. Понятие архитектуры и принципы устройства вычислительных систем
- 6.2. Устройство персонального компьютера
- 6.2.1. Конфигурация персонального компьютера
- 6.2.2. Характеристики процессора
- 6.2.3. Организация памяти персонального компьютера
- 6.2.4. Устройства ввода/вывода
- 6.2.5. Внешние запоминающие устройства
- 6.3. Тенденции совершенствования архитектуры
- Глава 7. Программное обеспечение
- 7.1. Понятие программы
- 7.2. Классификация программного обеспечения
- 7.3. Системное программное обеспечение
- 7.3.1. Операционные системы
- Определение и функции операционных систем
- Классификация операционных систем
- Функция управления процессами
- Управление основными ресурсами
- Управление данными. Файловая система
- Управление внешними устройствами и организация ввода/вывода
- Интерфейс с пользователем
- 7.3.2. Операционные оболочки
- 7.3.3. Средства контроля и диагностики
- 7.3.4. Системы программирования
- 7.4. Системы управления базами данных
- 7.4.1. Основные понятия
- 7.4.2. Реляционный подход к управлению бд
- «Магазины»
- «Владельцы»
- «Магазины-Владельцы»
- «Поставки»
- «Товар»
- «Поставки»
- 7.4.3. Назначение и классификация субд
- 7.4.4. Средства описания и манипулирования данными в субд
- 7.4.5. Объектно-ориентированные субд
- 7.4.6. Категории пользователей
- 7.5. Прикладное программное обеспечение
- Глава 8. Сети и сетевые технологии
- 8.1. Определение, назначение и классификация сетей
- 8.2. Способы передачи информации, коммутация и маршрутизация в сетях
- 8.3. Организация взаимодействия в сетях
- 8.4. Топология сетей и методы доступа
- 8.5. Глобальная сеть Internet
- 8.5.1. Идентификация компьютеров в сети
- 8.5.2. Услуги Internet
- 8.5.3. Всемирная паутина World Wide Web
- 8.5.4. Электронная почта
- 8.5.5. Навигационные средства для Internet
- 8.6. Корпоративные сети на основе технологий Internet
- Глава 9. Защита информации
- 9.1. Информация как продукт
- 9.2. Концепция защищенной вс
- 9.2.1. Основные понятия
- 9.2.2. Этапы разработки системы защиты
- 9.2.3. Общая классификация вторжений и характеристика угроз
- 9.2.4. Система защиты
- 9.2.5. Защита объектов на регистрационном уровне и контроль доступа
- 9.3. Криптографические средства защиты информации
- 9.3.1. Основные понятия
- 9.3.2. Криптографические протоколы
- 9.3.3. Электронно-цифровые подписи и открытые сделки
- 9.3.4. Использование криптографической защиты в программных продуктах
- 9.3.5. Условия и ограничения использования криптографической защиты
- 9.4. Программные закладки и вирусы
- 9.5. Хакеры и проблема безопасности информационных систем
- 9.6. Защита информации от потери в результате сбоев
- 9.7. Правовая защита информации и программного обеспечения
- Глава 10. Интегрированные пакеты прикладных программ офисного назначения
- 10.1. Общая характеристика офисных пакетов
- 10.2. Основы редактирования текстовых документов
- 10.3. Использование электронных таблиц
- 10.4. Системы электронного перевода
- 10.5. Системы оптического распознавания текстов
- 10.6. Интеграция систем распознавания текстов, компьютерного перевода и офисных пакетов
- 10.7. Электронные презентации
- 10.8. Графические редакторы
- 10.9. Правовые системы
- 10.10. Учетные системы
- Глава 11. Системы аналитической обработки данных и искусственного интеллекта
- 11.1. Средства анализа данных математических пакетов
- 11.2. Введение в системы искусственного интеллекта
- 11.2.1. Основы экспертных систем
- 11.2.2. Представление и использование нечетких знаний
- 11.2.3. Нейронные системы и сети
- 11.2.4. Системы извлечения знаний
- 11.2.5. Инструментальные средства создания интеллектуальных приложений
- Раздел 3. Современные информационные технологии в экономике и управлении
- Глава 12. Основные понятия
- Глава 13. Эволюция информационных технологий
- Глава 14. Классификация информационных систем
- Глава 15. Корпоративные системы
- 15.1. Типовые технические решения
- 15.2. Корпоративные информационные порталы
- 15.3. Серверы BizTalk как основа средств интеграции информационных систем
- Глава 16. Методы и средства разработки информационных систем
- 16.1. Жизненный цикл информационных систем
- 16.1.1. Процессы жизненного цикла ис
- 16.1.2. Модели жизненного цикла
- 16.2. Методы и средства структурного анализа
- 16.3. Объектно-ориентированный подход к разработке информационных систем
- 16.4. Компонентно-ориентированные средства разработки ис
- Глава 17. Стандарты создания информационных систем
- 17.1. Стандарты кодирования и представления информации
- 17.1.1. Единая система классификации и кодирования технико-экономической и социальной информации
- 17.1.2. Нормативная база системы классификации и кодирования
- 17.2. Унификация и стандартизация документов
- 17.3. Поддержка стандартов управления бизнес-системами
- 17.3.1. Информационные технологии и реинжиниринг
- 17.3.2 Описание стандарта mrp II
- Стратегическое планирование
- Бизнес-планирование
- Планирование объемов продаж и производства
- Планирование ресурсов
- Главный план-график производства
- Общее планирование мощностей
- Mrp, или планирование потребностей в материалах
- Crp, или планирование потребностей в мощностях
- Drp, или планирование потребностей в распределении
- Глава 18. Основы электронной коммерции
- 18.1. Этапы развития электронной коммерции
- 18.2. Секторы рынка электронной коммерции
- 18.3. Инструментарий электронной коммерции
- 18.4. Электронные платежные системы
- Глава 19. Введение в мобильный бизнес
- 19.1. Возможности мобильного бизнеса
- 19.2. Обзор существующих технологий мобильного бизнеса
- 19.2.1. Терминальные устройства
- 19.2.2. Современные технологии построения цифровых каналов связи
- 19.2.3. Стандарты мобильного Internet
- 19.2.4. Проблемы мобильного Internet
- 19.2.5. Операционные системы для мобильных устройств
- 19.2.6. Средства разработки приложений мобильного бизнеса
- Библиографический список