STELLA (programovací jazyk) - STELLA (programming language)

STELLA
Logo.gif programovacího jazyka STELLA
ParadigmaVizuální programování, simulační jazyk
NavrhlBarry Richmond
Vývojářsystémy isee (dříve High Performance Systems)
Poprvé se objevil1985; Před 35 lety (1985)
Stabilní uvolnění
v10.1.2
OSMicrosoft Windows, OS X
LicenceProprietární
Přípony názvu souboru.stm, .stmx, .itm, .itmx
webová stránkawww.iseesystems.com
Ovlivněno
DYNAMO

STELLA (zkratka pro Systémové myšlení, Experimentální učební laboratoř s animací; také prodáván jako Myslím) je vizuální programovací jazyk pro dynamika systému modelování zavedené Barry Richmond v roce 1985. Program distribuovaný systémy isee (dříve High Performance Systems) umožňuje uživatelům spouštět modely vytvořené jako grafické znázornění systému pomocí čtyř základních stavebních bloků. STELLA se v akademické sféře používá jako učební nástroj a využívá se v různých výzkumných a obchodních aplikacích. Tento program získal pozitivní recenze a byl chválen zejména za jeho snadné použití a nízkou cenu.

Dějiny

Při práci v Massachusetts Institute of Technology v 60. letech Jay Wright Forrester vyvinuli nejranější chápání dynamika systému o kterém tvrdil, že jej lze pochopit pouze pomocí modelů.[1] Dartmouth College profesor systémových věd Barry Richmond založila High Performance Systems v roce 1984.[2] S finanční podporou Analog Devices, Inc. a technickou podporu od Počítač Apple, ve své společnosti vyvinul STELLA (zkratka pro Structural Thinking, Experimental Learning Laboratory with Animation).[3][4] Představil prototyp pro vizuální programovací jazyk v roce 1985 na Společnost pro systémovou dynamiku výroční konference v příspěvku s názvem "STELLA: Software pro přenesení systémové dynamiky na dalších 98%".[3][5][6]

V tomto příspěvku Richmond uvažoval o studiu dynamiky systému: „Pokud jsou tyto věci opravdu tak skvělé, tak proč se pole‚ nerozběhlo '? “[7] Steve Peterson, Richmondův kolega, po jeho smrti v roce 2002 přemýšlel, že Richmond zastával názor, že modelování je nástroj, který by měl každý používat, a že se tato představa promítla do Richmondovy práce.[3] Citoval článek z roku 1994, ve kterém Richmond popsal STELLA jako „zcela unikátní, docela silný a docela široce užitečný jako způsob myšlení a učení. Je také schopen být docela transparentní - s využitím způsobu, jakým se učíme biologii, řídíme naše podniky, nebo vést náš osobní život “.[3]

Funkčnost a vlastnosti

Schéma s modrým obdélníkem („populace koček“) napájené modrými šipkami („narození kočky“ a „úmrtí kočky“). Růžové šipky krmí modré šipky z kruhů „Míra porodnosti koček“ a „Míra úmrtí koček“.
Jednoduchý model STELLA populace koček; pažby jsou reprezentovány jako obdélníky, toky jako potrubí do / z pažby, převaděče jako kruhy a spojnice jako zakřivené čáry se šipkami.[8]

Přístup společnosti STELLA k modelovacím systémům sdílí některé podobnosti s předchůdcem DYNAMO simulační jazyk. DYNAMO výslovně definovalo „zásoby“ (rezervoáry) a „toky“ (vstupy a výstupy) jako klíčové proměnné v systému, slovník, který STELLA sdílí.[4] V rámci STELLA se uživatelům zobrazuje a grafické uživatelské prostředí ve kterém mohou vytvářet grafické modely systému pomocí čtyř základních principů: zásoby, toky, převaděče a konektory.[9] Vztahy mezi převaděči (které přenášejí transformující proměnné) a dalšími prvky lze kreslit převaděči. Uživatelé mohou zadávat hodnoty pro stavy, toky a převaděče (včetně různých integrovaných funkcí).[10] STELLA nerozlišuje mezi vnějšími a mezilehlými proměnnými v systému; všechny jsou zastoupeny převaděči.[11]

Software produkuje konečný rozdíl rovnice, které popisují grafický model a umožňují uživatelům vybrat a numerická analýza metoda aplikovaná na systém, buď Eulerova metoda nebo různé Metody Runge – Kutta (druhý nebo čtvrtý řád).[12] Před spuštěním modelu mohou uživatelé také určit časový krok a dobu běhu simulace.[13] STELLA může vydávat data v grafické nebo tabulkové formě.[14]

STELLA spouští jedno okno najednou, což znamená, že v daném okamžiku lze spustit pouze jeden model.[5] Nativní formáty souborů programu jsou označeny buď .stm, .stmx, .itmnebo .itmx přípona souboru. STELLA také používá nově vznikající standard založený na XML pro ukládání modelů, XMILE [15]. Jazyk běží na Microsoft Windows a OS X a jeho nejnovější vydání bylo verze 10.1.2.[16] V roce 2012 uvedli dva vědci software StellaR, který umožňuje převádět modely STELLA do formátu R programovací jazyk.[17]

Aplikace

Vzdělávání

Model STELLA z příspěvku o dopadech uhlíku v lesní biomase[18]

Vzhledem ke své jednoduchosti ve srovnání se složitějšími modelovacími jazyky byla STELLA citována jako užitečný nástroj ve vzdělávacích prostředích.[1] Richmond posměšně považoval většinu vzdělávání za „asimilaci obsahu“ a navrhl systémové myšlení jako lék na to.[19] V roce 1987 společnost High Performance Systems vydala průvodce společností STELLA, který podporuje její použití v akademickém prostředí[20] a bylo vydáno mnoho učebnic, které učí modelování a systémové myšlení pomocí softwaru.[21][22] Ukázková cvičení s STELLA zahrnují opětovné vytvoření Daisyworld Modelka,[23] simulující Selhání populace na Velikonočním ostrově,[24] a modelování motivace hlavního hrdiny William Shakespeare je Osada.[25] Studie účinnosti z roku 2010 projektové učení na a povodí - modelářský projekt realizovaný 72 střední školy zjistili, že přidání komponenty STELLA pro modelování do projektu zlepšilo celkové porozumění materiálu oproti tradičním metodám, zejména u studentek, které přidáním STELLA překonaly své mužské protějšky.[26]

Akademie a obchod

Tento software se také používá v nastavení výzkumu. Vedle dalších projektů použili vědci k podání žádosti STELLA Hubbertova teorie špiček do Nabídka čínského uhlí,[27] modelovat atrazin dynamika zemědělských pozemků,[28] a simulovat interakce mezi mořskými makroobratlovci.[29]

systémy isee[A] uvádí na trh identický software zaměřený na podnikové spotřebitele pod názvem iThink (dříve STELLA for Business).[30][31] Modely iThink byly aplikovány na různé systémy včetně výrobních linek,[9] nemocniční odpad v rozvojových zemích,[32] a konkurence na trhu domácího videa.[31]

Recepce

Při revizi programu z roku 1987 v BioScience, Robert Costanza napsal, že „STELLA je solidní program - dobře naplánovaný a provedený -, který láme novou půdu.“[33] Pochválil jeho snadné použití jako prospěšné jak pro začátečníky, kteří se zajímají o to, jak stavět modely, tak pro odborníky, kteří jej mohli použít k testování komponent složitějších modelů.[33] Revize programu z roku 1998 v EU Bulletin of Ecological Society of America shodli se na tom, že program byl snadno použitelný, zejména pro začínající modeláře, ale poznamenal jeho nedostatek nástrojů pro optimalizaci modelů a schopnost spustit pouze jedno okno jako nevýhodu.[5] Psaní pro Složitost v roce 1997 Benedikt Hallgrímsson shledal doprovodnou příručku k programu příliš horlivou při propagaci teorie systémů ale varoval, že „manuál nemusí snižovat to, co je jinak velmi dobře promyšleným a vytvořeným programem.“[34]

Recenze iThink v roce 1991 Kontrola plánování poznamenal, že síla softwaru spočívala v jeho nízkých nákladech (program se v té době prodával za přibližně 450 $) a obrovském počtu možností, které jeho otevřená forma umožňovala.[31]

Viz také

Poznámky

  1. ^ Společnost High Performance Systems změnila svůj název na systémy isee v roce 2004.[2]

Reference

  1. ^ A b Doerr, H. M. (1996). „Stella o deset let později: Přehled literatury“. International Journal of Computers for Mathematical Learning. 1 (2): 201–224. doi:10.1007 / BF00571080. uzavřený přístup
  2. ^ A b „High Performance Systems, Inc. se stává isee systems“ (PDF) (Tisková zpráva). Libanon, NH: systémy isee. 4. března 2004. Archivovány od originál (PDF) dne 22. října 2006. Citováno 1. březen, 2016.
  3. ^ A b C d Peterson, S. (červenec 2003). Barry Richmond, systémová dynamika a veřejná politika (PDF). 21. konference o dynamice systému. New York City. s. 1–14. Archivovány od originál (PDF) 1. března 2013. Citováno 29. února 2016.
  4. ^ A b Bossel 1994, str. 213.
  5. ^ A b C Carter, J. (říjen 1998). "Dva vizuální programovací jazyky pro simulační modelování: Stella 5.0 a Modelmaker 3.0". Bulletin of Ecological Society of America. 79 (4): 237–239. JSTOR  20168276. uzavřený přístup
  6. ^ Richmond a kol. 1987, str. iv.
  7. ^ Richmond, B. (1985). STELLA: Software pro přenesení dynamiky systému na dalších 98% (PDF). 3. mezinárodní konference společnosti System Dynamics Society. Keystone, CO. Str. 706–718. Archivovány od originál (PDF) 1. března 2016. Citováno 29. února 2016.
  8. ^ Richmond a kol. 1987, str. 85–97.
  9. ^ A b de Souza, R .; Huynh, R .; Chandrashekar, M .; Thevenard, D. (říjen 1996). Srovnání modelových paradigmat pro výrobní linku. Mezinárodní konference IEEE o systémech, člověku a kybernetice, 1996. Peking. 1253–1258. doi:10.1109 / ICSMC.1996.571288. uzavřený přístup
  10. ^ Hannon a Ruth 1997, str. 13.
  11. ^ Bossel 1994, str. 216.
  12. ^ Taffe, W. J. (březen 1991). Simulace a modelování pomocí Stelly: kurz obecného vzdělávání. 22. technické sympozium SIGCSE o výuce informatiky. San Antonio, TX. str. 87–91. doi:10.1145/107005.107021. uzavřený přístup
  13. ^ Hannon a Ruth 1997, str. 14.
  14. ^ Bossel 1994, str. 219.
  15. ^ „XMILE - otevřený standard pro modely dynamiky systému“. isee systémy. 2013. Citováno 23. ledna 2018.
  16. ^ „Časté dotazy“. systémy isee. 2015. Archivovány od originál 28. října 2015. Citováno 4. března 2016.
  17. ^ Naimi, B .; Voinov, A. (prosinec 2012). „StellaR: Software pro překlad modelů Stella do prostředí R open-source“. Environmentální modelování a software. 38: 117–118. doi:10.1016 / j.envsoft.2012.05.012. uzavřený přístup
  18. ^ Timmons, D. S .; Buchholz, T .; Veeneman, C. H. (květen 2016). „Energie lesní biomasy: posuzování atmosférických dopadů uhlíku diskontováním budoucích toků uhlíku“. GCB bioenergie. 8 (3): 631–643. doi:10.1111 / gcbb.12276. otevřený přístup
  19. ^ Richmond 2013, s. 9–11.
  20. ^ Richmond a kol. 1987, str. 245–246.
  21. ^ Hannon a Ruth 1997, str. vi.
  22. ^ Bossel 1994, str. xv.
  23. ^ Hannon a Ruth 1997, str. 357.
  24. ^ Menking, K. (7. ledna 2016). „Čtení druhého bloku: Růst a dynamika populací“. Integrovat. Carleton College. Archivovány od originál 4. března 2016. Citováno 3. března 2016.
  25. ^ Hopkins, P. L. (zima 1992). „Simulace Osada ve třídě". Kontrola dynamiky systému. 8 (1): 91–98. doi:10,1002 / sdr.4260080109. uzavřený přístup
  26. ^ Eskrootchi, R .; Oskrochi, G. R. (leden 2010). „Studie účinnosti projektového učení integrovaného s počítačovou simulací - STELLA“. Journal of Educational Technology & Society. 13 (1): 236–245. JSTOR  jeductechsoci.13.1.236. uzavřený přístup
  27. ^ Tao, Z .; Li, M. (červen 2007). „Jaký je limit dodávek čínského uhlí - model STELLA Hubberta Peak“. Energetická politika. 35 (6): 3145–3154. doi:10.1016 / j.enpol.2006.11.011. uzavřený přístup
  28. ^ Ouyang, Y .; Zhang, J. E.; Lin, D .; Liu, G. D. (březen 2010). „Model STELLA pro odhad odtoku, loužení, adsorpce a degradace atrazinu ze zemědělské půdy“. Journal of Půdy a sedimenty. 10 (2): 263–271. doi:10.1007 / s11368-009-0107-8. uzavřený přístup
  29. ^ Gertseva, V. V .; Schindler, J. E .; Gertsev, V. I .; Ponomarev, N.Y .; Angličtina, W. R. (srpen 2004). "Simulační model dynamiky vodních společenstev makrobezobratlých". Ekologické modelování. 176 (1–2): 173–186. doi:10.1016 / j.ecolmodel.2003.10.029. uzavřený přístup
  30. ^ Hannon a Ruth 1997, str. 6.
  31. ^ A b C Samzelius, J. E .; Miller, S.E. (1991). "ithink: Animované strategické modely na vašem stolním počítači". Kontrola plánování. 19 (1): 32–34. doi:10.1108 / eb054316. uzavřený přístup
  32. ^ Eleyan, D .; Al-Khatib, I. A .; Garfield, J. (říjen 2013). „Model dynamiky systému pro charakterizaci a tvorbu nemocničního odpadu v rozvojových zemích“ (PDF). Odpadové hospodářství a výzkum. 31 (10): 986–995. doi:10.1177 / 0734242X13490981. PMID  23743573. uzavřený přístup
  33. ^ A b Costanza, R. (únor 1987). „Simulační modelování v systému Macintosh pomocí aplikace STELLA“. BioScience. 37 (2): 129–132. doi:10.2307/1310367. JSTOR  1310367. uzavřený přístup
  34. ^ Hallgrímsson, B. (červenec – srpen 1997). "Simulace je jednoduchá". Složitost. 2 (6): 38–40. doi:10.1002 / (SICI) 1099-0526 (199707/08) 2: 6 <38 :: AID-CPLX8> 3.0.CO; 2-D. otevřený přístup

Citováno

externí odkazy