Автоматизированные системы научных исследований

«Автоматизированные системы  научных исследований»

Государственное общеобразовательное  учреждение

Приднестровский Государственный  Университет

им. Т. Г. Шевченко

 

 

 

Кафедра прикладной информатики

 

 

 

 

Реферат на тему:

 «Автоматизированные системы научных исследований»

 

 

 

 

Выполнила:

Студентка 1-го курса 105 гр.

экономического факультета,

специальности «Бухгалтерский

учет, анализ и аудит»

Калуцкая Алла В.

Проверила:

Старший преподаватель

Саломатина Елена Васильевна

 

 

Тирасполь 2012

Оглавление 

1. Введение 3
2. Определение АСНИ 4
3. Цели создания АСНИ 4
4. Составные части АСНИ 5
5. Типовая структура АСНИ 6
6. Функции АСНИ 7
7. Принципы построения АСНИ 8
8. Литература  10

 

 

1. Введение

Один из важных факторов ускорения научно-технического прогресса  является повышение эффективности  прикладных и фундаментальных научных исследований. Автоматизация научных исследований имеет особое значение в повышения эффективности науки, так как получаются более точные и полные модели исследуемых объектов и явлений, изучаются сложные объекты и процессы, ускоряется ход научных исследований и снижает их трудоемкость.

Наиболее эффективно применение автоматизированных систем научных  исследований(АСНИ) в тех областях науки и техники, в которых используются большие объемы информации. К ним относятся: ядерная физика; радиофизика и электроника; физика твердого тела и плазмы; космические исследования; астрономия и радиоастрономия; геология и геофизика; биология и медицина; экологические исследования, прогнозирование погоды и стихийных бедствий, исследования Мирового океана; исследования сложных технологических процессов в промышленности; химическая технология; исследования и разработки в области энергетики; экономика, право и языкознание, социальные исследования; натурные и стендовые испытания сложных технических объектов; исследования и разработки в области транспортных коммуникаций, сетей вычислительных машин и сетей связи.

АСНИ и комплексных испытаний образцов новой техники обеспечивают получение максимального народнохозяйственного эффекта, который образуется от повышения производительности труда в исследовательских подразделениях, увеличения технико-экономических характеристик разрабатываемых объектов, уменьшения дорогостоящих натурных испытаний, исключения некоторых стадий опытно-конструкторских работ, что ведет к снижению затрат на разработку объектов новой техники.

От других типов автоматизированных систем, АСНИ отличаются характером информации, получаемой на выходе системы: обработанные или обобщенные экспериментальные  данные и полученные на их основе математические модели исследуемых объектов. Точность и адекватность этих моделей обеспечивается комплексом программных и методических средств системы. Для изучения поведения объектов и явлений в АСНИ могут использоваться готовые математические модели. АСНИ это системы получения или исследования моделей, которые используются в других типах автоматизированных систем для управления, проектирования или прогнозирования.

2. Определение АСНИ

Автоматизированная  система  научных  исследований это  программно-аппаратный комплекс на базе средств вычислительной  техники, предназначенный  для получения,  уточнения и  апробации  математических  моделей  исследуемых  объектов,  явлений,  процессов.

Для АСНИ характерно:

- ключевая роль средств вычислительной  техники;

- единство  программных и аппаратных  средств;

- ориентация АСНИ на получение  математических моделей в виде  формул, таблиц, графиков.

Программно-аппаратный комплекс АСНИ включает средства методического, программного, технического,  организационно-правового, информационного обеспечения.

Через аппаратуру сопряжения, входящую в состав программно-аппаратного  комплекса осуществляется взаимодействие исследуемого объекта, явления или  процесса с АСНИ .

Средствами организационно-правового  обеспечения системы регламентируется взаимодействие подразделений научно-исследовательской  организации или предприятия  с АСНИ .

3. Цели создания АСНИ

В организациях и на предприятиях АСНИ создаются в целях:

• обеспечения высоких темпов НТП;
• получения математических моделей исследуемых объектов и применения этих моделей для проектирования, прогнозирования и управления и повышения на этой основе эффективности и качества научных исследований;
• сокращения сроков, уменьшения трудоемкости научных;
• повышения эффективности разрабатываемых объектов и уменьшения затрат на их создание;
• получения качественно новых научных результатов.

Достижение целей создания АСНИ обеспечивается путем:

• систематизации и совершенствования процессов научных исследований на основе применения математических методов и средств вычислительной техники;
• повышения качества управления научными исследованиями;
• применения эффективных математических методов организации и планирования экспериментов;
• комплексной автоматизации исследовательских работ в научно-исследовательской организации;
• автоматизации трудоемких работ;
• использования методов обработки и представления результатов научных в виде математических моделей;
• замены натурных испытаний математическим моделированием.

 

4. Составные части  АСНИ

К числу составных частей АСНИ относят:

 1. Техническое обеспечение АСНИ, которое включает комплекс используемых технических средств: измерительную аппаратуру, ЭВМ, устройства связи с объектом и другие устройства, экспериментальную установку.

2. Научно-методическое обеспечение  включает в себя различные  методы, методики, способы и алгоритмы  проведения эксперимента, обработки  и представления экспериментальных  данных.

3. Информационное обеспечение  АСНИ – справочные и обучающие системы, информационно-поисковые системы, базы данных, программные средства, которые обеспечивают работу с имеющейся и поступающей информацией.

4. Программное обеспечение  АСНИ – документы с текстами программ, различные эксплуатационные документы, программы на машинных носителях, эффективное взаимодействие пользователей с техническими ресурсами АСНИ.

5. Методическое обеспечение АСНИ – дополнительная аппаратура, методические инструкции и материалы, которые обеспечивают необходимые методические характеристики системы, достоверность и точность измерительной информации.

 6. Организационно-правовое обеспечение – методические и руководящие материалы, приказы, положения, квалификационные требования, инструкции для пользователей, регламентирующие порядок эксплуатации и развития АСНИ, взаимодействие пользователей с системой, способы организации доступа исследователей к ресурсам коллективного пользования.

 

5. Типовая структура  АСНИ

Для исследования разных элементов  необходимы и разные технические  базы в рамках АСНИ. Для  реализации  самых трудоемких  элементов исследований при рациональных затратах на создание АСНИ современные системы строятся по  многоуровневому  принципу.  Структура АСНИ содержит 3 уровня: объектный, инструментальный и сервисный.

Для объектного уровня характерно связь с объектом исследований.

Его  назначение  состоит  в  управлении экспериментальной  установкой, регистрации данных, их оперативной обработки, накопления и представления основных результатов  исследователю.  На  этот  уровень  возлагают операции,  связанные  с  регистрацией и документированием данных,  проверкой  экспериментального оборудования.

Инструментальный уровень предназначен для проведения сложной обработки  экспериментальных данных и научных расчетов, не требующих больших мощностей вычислительного  оборудования.  На этом уровне осуществляется  отработка различных алгоритмов и программ, составленных пользователем, накопление  и  длительное  хранение  информации, которая была получена  в  результате  исследований.

 Сервисный (базовый)  уровень используется  для осуществления

сложных научных расчетов, обработки и представления информации, моделирования, формирования баз данных.

Трехуровневая  организация   АСНИ  позволяет  предоставить  исследователю  необходимые  средства  вычислительной техники на всех этапах исследования и сократить  затраты  на создание системы.

 

6. Функции АСНИ

Основная функция АСНИ состоит в получении результатов  научных исследований путем автоматизированной обработки экспериментальных данных, планировании и управлении экспериментом, получении и исследовании моделей объектов, процессов и явлений на основе математических методов и автоматизированных процедур.

Автоматизированные процедуры  в АСНИ состоят в том, что путем  взаимодействия пользователя с АСНИ в режиме диалога осуществляются исследования объектов, процессов, явлений, а также исследуются математические модели.

 В АСНИ применяются  процедуры планирования и управления  экспериментом. При этих процедурах  использование моделирования корректирует  условия эксперимента. Экспериментальная  информация используется для  выбора математической модели  из некоторого множества таких  моделей. 

 Функционирование АСНИ должно обеспечивать получение документов, которые содержат результаты научных исследований и рекомендации по использованию этих результатов для проектирования, управления, прогнозирования.

Подтверждение или отклонение гипотез или совокупность законченных  математических моделей, которое удовлетворяет  заданным требованиям является результатом  функционирования АСНИ.

 

7. Принципы построения  АСНИ

При создании АСНИ применяются  следующие принципы:

1. Комплексность - направленность АСНИ на решение

комплекса  задач,  стоящих  перед  исследователем;  обеспечение возможности применения АСНИ на различных этапах исследований; реализация  основных  функций,  возлагаемых  на  такого  рода  системы.

2. Последовательное расширение сферы автоматизации научных исследований - внедрение средств автоматизации в те области, где получение значительных результатов невозможно без использования средств автоматизации; расширение контингента пользователей АСНИ.
3. Многоуровневая  организация  - при построении  современных АСНИ выделяется  несколько структурных уровней, ориентированных на решение однородных по сложности исследовательских задач,  требующих соответствующих технических средств и организации режимов работы.
4. Применение единой методологии создания и развития АСНИ - методология должна учитывать достижения в связанных областях науки и техники и использовать влияние тенденций развития технологии, техники, производства, и автоматизации научных и производственных экспериментов.
5. Системный подход к проектированию - предполагает проведение проектирования на основе системного анализа, который включает решение комплекса экономических, технических, и организационных вопросов, решение которых в совокупности обеспечит создание АСНИ оптимальным способом.
6. Коллективность использования - АСНИ строятся как системы коллективного пользования, т. е. организацию  коллективного  доступа  к  наиболее сложным  системам  АСНИ и  объединение усилий при создании и использовании АСНИ, когда отдельные удачные разработки  становятся общедоступными и могут применяться всеми пользователями системы.
7. Адаптивность - предполагает легкую приспособляемость АСНИ к изменению решаемых с ее помощью задач,  достижение большей гибкости АСНИ.
8. Разработка критериев эффективности АСНИ - должна позволить дать объективную оценку экономического эффекта, получаемого от внедрения АСНИ.
9. Интеграция АСНИ – включающая в себя использование технических ресурсов АСНИ для решения задач иного характера (организационно-управленческих, учебных ,  фоновых,  расчетных) и  тесное  взаимодействие  с другими  автоматизированными  системами  ( АСУТП, САПР, АСУП).
10. Типизация АСНИ: в качестве основы для создания АСНИ должны использоваться типовые, специализированные измерительно-вычислительные или проблемно-ориентированные комплексы. Особое внимание должно быть уделено созданию типовых программно-управляемых модульных систем для управления сложными объектами и сбора информации, типовой аппаратуре сопряжения ЭВМ с объектом исследования.

 

АСНИ получили широкое  распространение в молекулярной химии,  биохимии, физике элементарных частиц, минералогии, астрономии и др. науках. Таким образом в  результате применения АСНИ: уменьшается время  проведения исследования; усиливается  контроль за ходом эксперимента; увеличивается  достоверность и точность результатов; повышается качество и информативность  эксперимента; сокращается количество участников эксперимента и др. 

Список литературы:

1. http://pmi.ulstu.ru/new_project/new/1.html
2. http://book.kbsu.ru/theory/chapter9/1_9_3.html
3. http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%90%D0%A1%D0%9D%D0%98
4. http://srinest.com/book_1025_chapter_271_3.3._AVTOMATIZIROVANNYESISTEMY_NAUCHNYKH_ISSLEDOVANIJJ.html
5. http://ukped.com/skarbnichka/411.html
6. http://nist.ru/hr/doc/gtk/asni.htm
7. Автоматизированные системы научных исследований/ Сост. Фомичев Н.И. Ярославль: ЯрГУ, 2001 –с. 7-10
8. http://lib.yar.ru/yarcln/edoc/yarsu/pdf/190100.pdf

 

Калуцкая Алла, 105 группа