Санкт-Петербургский Государственный электротехнический университет “СПбГЭТУ”

Среди математического программного обеспечения, несомненно, есть свои лидеры. К ним смело можно отнести такие программные продукты как Statistica, Mathematica, MatLab и другие.

Statistica — эта программа статистической обработки рассчитана на среду Windows, хотя есть версии ориентированы и на DOS. Statistica имеет более 200 тысяч зарегистрированных пользователей, среди которых есть различные крупные организации, такие как университеты, банки и т. п. Statistica обладает гибкой структурой, что даёт надежду на дальнейшее наращивание возможностей этой системы. Среди главных задач, на решение которых рассчитан этот программный продукт, можно выделить следующие:

• Первичный анализ данных, который позволяет произвести первичную обработку информации, ознакомиться с сутью проблемы и наметить пути её решения. Существует возможность построить корреляционные матрицы, выделить группы зависимых переменных. Можно внести в обрабатываемые данные искусственные изменения.
• Регрессионный анализ, дающий возможность выявить различные зависимости в данных.
• Дискриминантный анализ, иначе говоря, классификация.
• Кластерный анализ.

Обычной практикой стало применение в статистических пакетах (и не только в них) встроенных языков программирования, с помощью которых можно самому расширять возможности системы, задавать различные направления обработки данных в зависимости от полученных результатов, т. о. система приобретает гибкость, что позволяет настраивать её на решение сложнейших задач. Statistica тоже имеет встроенный язык программирования BASIC, вычислительные процедуры которого оптимизированы таким образом, чтобы максимально повысить производительность программы и не мучиться в ожидании, даже если возможности аппаратного обеспечения невысоки.

Пакет статистической обработки Statistica предоставляет на рынок фирма StatSoft, Inc., (США). Первая версия системы системы Statistica была реализована для DOS в 1991 году. В 1992 году вышла версия Statistica для Macintosh, в 1994 году для Windows. Последние версии системы реализованы на основе современных технологий объектно-ориентированного программирования и поддерживают MDI (многодокументальный интерфейс), DDE (динамический обмен данными между различными приложениями), OLE (поддержка связывания и внедрения объектов) и т. п.

“В ближайшем будущем фирма StatSoft планирует выпустить ряд новых программных продуктов. В первую очередь это средства разработки, ориентированные на пользователей, которые разрабатывают собственные процедуры и методы обработки данных. Новые программы будут включать в себя объектно-ориентированные средства для макропрограммирования графических, математических и статистических процедур”.

Другим известным математическим программным пакетом является Mathematica. Этот программный продукт реалиован для различных компьютеров — для совместимых с IBM PC, Macintosh, для рабочих станций Next и Sun, для суперЭВМ Cray. Mathematica относится к разряду компьютерных систем символьной математики. Это очень удобно, так как позволяет получать решения не только для конкретных данных, но и в общем виде. Этот программный пакет ориентирован на научных работников и математиков-аналитиков, включает в себя большой набор вычислительных методов и алгоритмов, имеет современный интерфейс. Выпуском системы Mathematica занимается фирма Wolfram Research Ltd. (США). Первая версия вышла в 1998 году.

Одной из главных целей фирмы Wolfram Research Ltd. является разработка универсального ядра системы, способного работать на различных компьютерных платформах. Программный пакет позволяет пользователю самому добавлять новые функциональные возможности, что делает возможным адаптировать систему под довольно специфические задачи. Несмотря на большой потенциал, этот программный продукт, к сожалению, не совсем доработан, присутствуют сбои в работе программы. Несмотря на это, Mathematica заняла одно из лидирующих мест на рынке математических программных пакетов. Mathematica 2 относится к интерпретирующим системам, которые последовательно анализируют каждое выражение и тут же исполняют его.

Ещё одним мощным математическим инструментом является MatLab (от словосочетания Matrix Laboratory). “MatLab — это средство математического моделирования, обеспечивающее проведение исследований практически во всех известных областях науки и техники. При этом структура пакета позволяет эффективно сочетать оба основных подхода к созданию модели: аналитический и имитационный”. В основе имитационного моделирования лежит статистический эксперимент (метод Монте-Карло).

Несмотря на огромные возможности пакета его можно использовать на любом уровне, вплоть до обычного калькулятора. В MatLab встроен язык объектно-ориентированного программирования. Пакет MatLab содержит примерно 30 инструментальных приложений в число которых входят решения дифференциальных и алгебраических уравнений, интегрального исчисления, символьных вычислений и т. д. Кроме стандартного набора математических функций в программном продукте есть и нетрадиционные алгоритмы — это средства цифровой обработки изображений, поиска решений на основе нечеткой логики, аппарат построения и анализа нейронных сетей и т. д.

MatLab может работать под такими операционными системами как Windows, UNIX, MacOS.

Очередным лидером на рынке математических пакетов является программа Mathcad. Этот программный продукт также является интерпретирующей системой, т. е. Пользователь введя новое математическое выражение может не только сразу подсчитать чему оно равно, но и построить график. Этот математический пакет позволяет выполнять такие задачи как решение алгебраических уравнений и систем (линейных и нелинейных), решение обыкновенных дифференциальных уравнений и систем, решение дифференциальных уравнений в частных производных, статистическая обработка данных (интерполяция, экстраполяция, аппроксимация и многое другое), работа с векторами и матрицами, поиск минимумов и максимумов функциональных зависимостей.

Программа Mathcad дополнена объёмным справочным руководством, которое включает в себя не только информацию о том, как надо работать с программой, но и информацию по основным математическим и физико-химическим формулам и константам. “В систему Mathcad интегрированы средства символьной математики, что позволяет решать поставленные задачи не только численно, но и аналитически”.