Obliczenia inżynierskie i naukowe

JeremiaszP/ Lipiec 19, 2017/ Książki/ 0 comments

obliczenia_okladka

Okładka książki

Obliczenia inżynierskie i naukowe wydane przez Wydawnictwo Naukowe PWN to jedna z nowszych pozycji na rynku, która traktuje o szeroko pojętej analizie danych i obliczeniach komputerowych. Warto zaznaczyć, że książek informatycznych opisujących konkretne języki programowania znajdziemy na pęczki. Niestety problematyka oprogramowania służącego do przeprowadzania obliczeń i analiz jest pomijana, dlatego też z ogromną ciekawością sięgnąłem po książkę autorstwa Piotra Krzyżanowskiego Obliczenia inżynierskie i naukowe.

GUI Ovtave- darmowy zamiennik Matlab’a na licencji GNU

CAS, czyli Computer Algebra Systems to zestawy oprogramowania służącego do wszelkich możliwych obliczeń – od statystyki, po wizualizację danych, najczęściej programy tego typu nie mają sztywnej granicy pomiędzy programem a językiem programowania (do takich środowisk obliczeniowych możemy zaliczyć Mathematicę, Matlab’a, język R, pakiety obliczeniowe Pythona, SciLab, Sage itd.). Książka Obliczenia inżynierskie i naukowe skupia się na dwóch środowiskach – komercyjnego Matlaba i jego „brata bliźniaka” na licencji GPL, czyli Octave. Obliczenia inżynierskie i naukowe pod względem struktury początkowych rozdziałów przypominają mi bardzo książkę Matlab dla naukowców i inżynierów (Rudra Pratap Warszawa 2008).

OpenDX jest wykorzystywany do wizualizacji takich masowych danych naukowych jak min. przepływy

Książka Obliczenia inżynierskie i naukowe podzielona jest na trzy zasadnicze części, w taki sposób, że zaawansowany użytkownik nie musi czytać początkowych rozdziałów. Pierwsza część Skutecznie to swoistego rodzaju wstęp do obliczeń w Matlabie i Octave – znajdziemy tutaj szczegółowe opisy podstawowego typu danych, jakim jest dla ww. programów macierz. Idąc dalej, znajdujemy małą dygresję dotyczącą struktur programistycznych (pętle i instrukcje warunkowe), przewodnik po instalacji skryptów, wizualizację wyników w formie różnorakich wykresów/zestawień itd. Pierwszą część wieńczy zestaw przykładów „z życia” naukowca. Są to między innymi zastosowania równań różniczkowych do badania reakcji dyfuzji.

Druga część książki Obliczenia inżynierskie i naukowe to Szybkie. Tutaj bardziej zaawansowani użytkownicy znajdą listingi jak zaprząc do pracy język programowania C w celu stworzenia własnych podprogramów, bibliotek i skryptów. Bardzo ważnym rozdziałem według mnie jest optymalizacja szybkości programów, gdzie autor opisuje podstawy architektury procesorów oraz działań zmiennoprzecinkowych. Jest to tematyka bardzo ważna, ponieważ przy ogromnych obliczeniach (np. macierzy mających kilkanaście milionów wierszy i kolumn) stosując klastry sieciowe i obliczenia rozproszone najważniejsza jest wydajność i efektywność – dlatego nie sztuką jest napisać program, sztuką jest go napisać tak, aby minimalnie obciążał CPU i był jednocześnie szybki oraz skuteczny.

Oscylator van der Pol’a – z pakietami Matlab/ Octave tego symulacje to fraszka

Trzecia część książki Obliczenia inżynierskie i naukowe podejmuje temat wizualizacji danych, szczególnie wykorzystujących programy takie jak OpenDX, Para View – programów służących do wizualizacji ogromnych ilości danych w postaci siatek, wizualizacji pól skalarnych.

Obliczenia inżynierskie i naukowe to pozycja w szczególności dla osób, które na co dzień zajmują się przetwarzaniem danych oraz ich analizie: od inżynierów i meteorologów, po analityków bankowych. W bardzo dobry sposób wprowadza w problematykę obliczeń naukowych. Zaliczyłbym tematykę poruszaną w książce do nauki stojącej na pograniczu informatyki, matematyki i inżynierii – analizy danych (ang. Data analysis, data science). Jest to też bardzo dobra pozycja dla wykładowców w ramach kursów analizy danych oraz dla wszystkich zainteresowanych przetwarzaniem danych i ich efektywną obróbką (a należy podkreślić, że nie jest to łatwe zadanie).

Błędy? Szczerze w Obliczeniach inżynierskich i naukowych nie znalazłem, jednak nauczony doświadczeniem zdaję sobie sprawę, że jest wielce prawdopodobne, iż w samych listingach może pojawić się błąd typu „zjedzenie” litery, funkcji itd. Jednak dla wnikliwego i ostrożnego czytelnika nie powinien to być problem.

Obliczenia inżynierskie i naukowe to książka, którą polecam z czystym sumieniem. Jest napisana językiem przystępnym, zachęca czytelnika do pogłębiania wiedzy oraz eksperymentowania (tzw. dłubanie w kodzie). Żałuję jedynie, że na naszym rynku tak mało znajdziemy książek, które podejmują ten ważny temat, jakim są obliczenia komputerowe i analiza danych.