Metasimulador extendido : diseño, desarrollo y modelos

García Marrupe, Alberto (2008). Metasimulador extendido : diseño, desarrollo y modelos. Proyecto Fin de Carrera / Trabajo Fin de Grado, Facultad de Informática (UPM) [antigua denominación], Madrid.

Descripción

Título: Metasimulador extendido : diseño, desarrollo y modelos
Autor/es:
  • García Marrupe, Alberto
Director/es:
  • Giraldo Carbajo, Antonio
Tipo de Documento: Proyecto Fin de Carrera/Grado
Fecha: 2008
Materias:
Escuela: Facultad de Informática (UPM) [antigua denominación]
Departamento: Matemática Aplicada
Licencias Creative Commons: Reconocimiento - Sin obra derivada - No comercial

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Resumen

El proyecto presentado en esta memoria recibe el nombre de Metasimulador extendido y consiste en una aplicación informática capaz de representar múltiples situaciones, propias de los dominios de las Matemáticas y la Física, creadas por el usuario y notificadas al sistema mediante modelos que describen el problema a tratar. Partiendo de la idea inicial propuesta, consistente en crear un simulador genérico que permitiera representar un vasto conjunto de situaciones teóricas y naturales en las que se vieran envueltos múltiples y variados elementos de carácter matemático o corpuscular, se ha ideado un sistema capaz de soportar tal representación en un entorno computacional asequible. La magnitud del proyecto es tal que ha obligado a una colaboración conjunta por parte de los autores para poder disponer la base del sistema, común a este proyecto y al análogo existente. Una vez preparado el núcleo funcional, ambos proyectos han discurrido por dos caminos distintos de forma que, a la fecha de entrega, puede decirse que existe un metasimulador convencional, preparado para la simulación matemática y física basada en ecuaciones, y este metasimulador extendido, que hereda la mayoría de potencia y capacidad de su predecesor pero que es capaz de soportar simulaciones mas amplias, dentro del marco de la topología y la algorítmica, al basarse en un conjunto de funciones extendidas que permiten un número muy superior de simulaciones frente a su predecesor. La parte conjunta de ambos simuladores es capaz de leer un modelo dado por el usuario en un archivo de configuración, basado en un sistema de funciones y variables de función, interpretarlo y visualizar dicho modelo, dentro de un espacio tridimensional de representación, en el que cada elemento existente en la ejecución se simboliza mediante un prisma hexagonal, en una posición con valores de coordenadas en el rango de los números naturales, de un tamaño dado y con una combinación de colores dada. Esto permite al usuario asignar, para cada elemento, una posición en un momento concreto, o una velocidad y/o aceleración en un rango de tiempo dado, un tamaño para el elemento y aquellas propiedades que el usuario estime oportunas representar con los grados de color aplicables. Aparte de estas propiedades perceptibles en la ejecución, el simulador puede gestionar tantas propiedades internas por elemento como el usuario desee incorporar y pueden ser consultadas en cualquier momento de la ejecución. Las variables pueden tomar valores reales o enteros en cualquier magnitud computable que se desee. Las funciones transforman un conjunto de variables mediante el uso de operadores aritméticos y lógicos y funciones comunes como las trigonométricas, exponente, logaritmo decimal y neperiano, valor absoluto, parte entera y similares. Así mismo, una función puede construirse como combinación de dos funciones distintas mediante un condicional ternario if, de forma que se ejecuta una u otra según se cumpla o no la expresión lógica del condicional. Desde esta base se realizaron tres ampliaciones en el simulador original: Clases: el usuario puede agrupar los elementos en Clases de Elemento, que no son sino conjuntos matemáticos para los que se definen las variables y funciones necesarias, de forma que cualquier elemento de una clase dada posee las variables y funciones que posea su clase. Interfaz Funcional: sobre cada elemento o clase de elemento, se definen condiciones lógicas que, en caso de ser satisfechas, permiten la creación de nuevos elementos o la eliminación de elementos que cumplan la condición. Además permite definir una serie de coeficientes que son relacionados con una variable de nuestra elección para poder modificar su valor de partida durante la ejecución. Interfaz Gráfico: el simulador permite al usuario contemplar la ejecución desde distintos puntos de vista, puede pausar la simulación, ejecutar el modelo paso a paso o de forma continua, girar el modelo mientras se ejecuta, variar un número determinado de coeficientes del modelo, tomar instantáneas de algún paso de ejecución concreto o cargar un nuevo modelo. Una vez se tuvieron implementadas las características funcionales descritas, se inició el desarrollo concreto del metasimulador extendido, que aumenta las prestaciones anteriores, con la inclusión de las siguientes características: Condición de parada: el simulador permite establecer condiciones lógicas de parada de forma que cada elemento que cumpla la condición deja de ser ejecutado pero se mantiene en pantalla con su última posición, radio y colores conocidos. Cambio por objetivo: un elemento puede incorporar dos grupos distintos de funciones y ejecutar las ecuaciones de uno u otro grupo en función de un objetivo dado. Si el elemento minimiza el valor de la función objetivo dada para este, entonces se ejecuta el segundo grupo de funciones y en caso contrario, se ejecuta el primer grupo. Funciones extendidas: los modelos representados en el simulador extendido permiten incorporar en las expresiones matemáticas de cualquier función llamadas a funciones extendidas. Creadas para este simulador, este grupo de funciones es capaz de calcular valores imposibles de calcular mediante los operadores y funciones matemáticas convencionales de forma que el simulador extendido es capaz de representar modelos inalcanzables para el simulador convencional. Estas funciones pueden ser ampliadas en cualquier momento con nuevas incorporaciones sin necesidad de modificar el resto del metasimulador extendido, de forma que su potencia sea considerable. El proyecto cubre tanto los requisitos iniciales, basados en los objetivos deducibles de la idea de partida, como las diferentes etapas del desarrollo de software, a saber, análisis, diseño, implementación, verificación y pruebas. Además, se plantean distintos ejemplos clasificados en tipos dentro de los cuales se han generado diferentes modelos para demostrar la potencia subyacente de la ampliación sobre el modelo original del sistema de partida generado.

Más información

ID de Registro: 1016
Identificador DC: http://oa.upm.es/1016/
Identificador OAI: oai:oa.upm.es:1016
Depositado por: Archivo Digital UPM
Depositado el: 22 May 2008
Ultima Modificación: 20 Abr 2016 06:38
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