СТЕЛЛА (язык программирования)
 | |
| Парадигма | Визуальное программирование , язык моделирования |
|---|---|
| Разработано | Барри Ричмонд |
| Разработчик | системы isee (ранее High Performance Systems) |
| Впервые появился | 1985 год |
| Стабильная версия | 2.0.3 [1] / 25 ноября 2020 г |
| ТЫ | macOS , Windows . [2] |
| Лицензия | Собственный |
| Расширения имен файлов | .stm, .stmx, .itm, .itmx |
| Веб-сайт | www |
| Под влиянием | |
| ДИНАМО | |
STELLA (сокращение от Systems Thinking, Experimental Learning Laboratory with Animation ; также продается как iThink ) — это язык визуального программирования для моделирования системной динамики , представленный Барри Ричмондом в 1985 году. Программа, распространяемая isee Systems (ранее High Performance Systems), позволяет пользователям запускайте модели, созданные как графические представления системы, используя четыре фундаментальных строительных блока. STELLA использовалась в академических кругах в качестве учебного пособия, а также в различных исследовательских и бизнес-приложениях. Программа получила положительные отзывы, особенно за простоту использования и низкую стоимость. [3] [4] [5]
История
[ редактировать ]Работая в Массачусетском технологическом институте в 1960-х годах, Джей Райт Форрестер разработал самое раннее понимание системной динамики , которое, как он утверждал, можно понять только с помощью моделей. [6] Дартмутского колледжа Профессор системных наук Барри Ричмонд основал компанию High Performance Systems в 1984 году. [7] При финансовой поддержке Analog Devices, Inc. и технической поддержке Apple Computer он разработал STELLA (сокращение от Structural Thinking, Experimental Learning Laboratory with Animation) в своей компании. [8] [9] Он представил прототип языка визуального программирования в 1985 году на ежегодной конференции Общества системной динамики в статье под названием «STELLA: Программное обеспечение для доведения системной динамики до 98% остальных». [4] [8] [10]
В этой статье Ричмонд размышлял об изучении системной динамики: «Если это действительно так здорово, то почему эта область не «взлетела»?» [11] Стив Петерсон, коллега Ричмонда, после его смерти в 2002 году размышлял, что Ричмонд придерживался убеждения, что моделирование — это инструмент, который должен использовать каждый, и что это мнение отражено в работах Ричмонда. [8] Он процитировал статью 1994 года, в которой Ричмонд описал STELLA как «совершенно уникальный, весьма мощный и весьма полезный способ мышления и/или обучения. Он также способен быть достаточно прозрачным – использовать то, как мы изучаем биологию, управляем своим бизнесом, или управлять нашей личной жизнью». [8]
Функциональность и возможности
[ редактировать ]
Подход STELLA к системам моделирования имеет некоторое сходство с предшественником — Dynamo языком моделирования . Компания Dynamo четко определила «запасы» (резервуары) и «потоки» (входы и выходы) как ключевые переменные в системе — словарь, который разделяет STELLA. [9] В STELLA пользователям предоставляется графический пользовательский интерфейс , в котором они могут создавать графические модели системы, используя четыре основных элемента: запасы, потоки, преобразователи и соединители. [13] Отношения между преобразователями (которые передают преобразующие переменные) и другими элементами могут быть нарисованы с помощью преобразователей. Пользователи могут вводить значения запасов, потоков и конвертеров (включая множество встроенных функций). [14] STELLA не делает различий между внешними и промежуточными переменными внутри системы; все они представлены с преобразователями. [15]
Программное обеспечение создает уравнения конечных разностей , которые описывают графическую модель, и позволяет пользователям выбирать метод численного анализа для применения к системе: метод Эйлера или различные методы Рунге-Кутты (второго или четвертого порядка). [16] Перед запуском модели пользователи также могут указать временной шаг и время выполнения моделирования. [17] STELLA может выводить данные в графической или табличной форме. [18]
STELLA одновременно запускает одно окно, а это означает, что в любой момент времени может быть запущена только одна модель. [4] Собственные форматы файлов программы обозначаются либо .stm, .stmx, .itm, или .itmx расширение имени файла . STELLA также использует новый стандарт хранения моделей на основе XML — XMILE. [19] В 2012 году два исследователя выпустили StellaR, программное обеспечение, которое может переводить модели STELLA на R. язык программирования [20]
Приложения
[ редактировать ]Образование
[ редактировать ]
Из-за своей простоты по сравнению с более сложными языками моделирования STELLA считается полезным инструментом в образовательных учреждениях. [6] Ричмонд насмешливо рассматривал большую часть образования как «ассимилирующее содержание» и предлагал системное мышление как средство от этого. [22]
В 1987 году компания High Performance Systems выпустила руководство по STELLA, поощряющее ее использование в академических условиях. [23] было опубликовано множество учебников, в которых обучают моделированию и системному мышлению с использованием этого программного обеспечения. [24] [25] Примеры упражнений со STELLA включают воссоздание модели Daisyworld , [26] симуляция демографического краха острова Пасхи , [27] и моделирование мотивации главного героя на протяжении всего Уильяма Шекспира » «Гамлета . [28]
Исследование эффективности проектного обучения в рамках проекта по моделированию водоразделов , проведенное в 2010 году 72 учащимися средних школ, показало, что добавление компонента моделирования STELLA в проект улучшило общее понимание материала по сравнению с традиционными методами, особенно среди учениц, которые показали лучшие результаты. их коллеги-мужчины с добавлением СТЕЛЛЫ. [29]
Академические круги и коммерция
[ редактировать ]Программное обеспечение также используется в исследовательских целях. Среди других проектов исследователи использовали STELLA для применения теории пика Хабберта к поставкам угля в Китай . [30] моделировать динамику атразина на сельскохозяйственных землях, [31] и моделировать взаимодействие между морскими макробеспозвоночными. [32]
системы isee [а] продает идентичное программное обеспечение, ориентированное на бизнес-потребителей, под названием iThink (ранее STELLA for Business). [5] [33] Модели iThink применялись к различным системам, включая производственные линии, [13] больничные отходы в развивающихся странах, [34] координация между отделением неотложной помощи и больничными койками, [35] и конкуренция на рынке домашнего видео. [5]
Прием
[ редактировать ]В обзоре программы в журнале BioScience написал , в 1987 году Роберт Костанца что «STELLA — это надежная программа, хорошо спланированная и реализованная, которая открывает новые горизонты». [3] Он похвалил его простоту использования, назвав ее полезной как для новичков, желающих научиться создавать модели, так и для экспертов, которые могли бы использовать его для тестирования компонентов более сложных моделей. [3] Обзор программы в 1998 году, опубликованный в Бюллетене Экологического общества Америки, подтвердил, что программа проста в использовании, особенно для начинающих разработчиков моделей, но отметил в качестве недостатков отсутствие инструментов оптимизации модели и возможность запускать только одно окно за раз. . [4]
В своей статье для журнала Complexity в 1997 году Бенедикт Халлгримссон обнаружил, что прилагаемое к программе руководство слишком усердно продвигает теорию систем, но предупредил, что «руководство не должно умалять то, что в остальном является очень хорошо продуманной и построенной программой». [36]
В обзоре iThink, опубликованном в журнале Planning Review в 1991 году , отмечалось, что сила программного обеспечения заключалась в его низкой стоимости (розничная стоимость программы составляла около 450 долларов США (1007 долларов США в долларах 2023 года). [37] ) и огромное количество возможностей, предоставляемых его открытой формой. [5]
См. также
[ редактировать ]Примечания
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ «Обновления функций» . системы isee. Архивировано из оригинала 13 января 2021 года.
- ^ «Часто задаваемые вопросы по программному обеспечению» . системы isee. Архивировано из оригинала 28 ноября 2020 года.
- ^ Jump up to: а б с Костанца, Р. (февраль 1987 г.). «Имитационное моделирование на Macintosh с использованием STELLA» . Бионаука . 37 (2): 129–132. дои : 10.2307/1310367 . JSTOR 1310367 . S2CID 56217107 .
- ^ Jump up to: а б с д Картер, Дж. (октябрь 1998 г.). «Два языка визуального программирования для имитационного моделирования: Stella 5.0 и Modelmaker 3.0». Бюллетень Экологического общества Америки . 79 (4): 237–239. дои : 10.2307/20168276 . JSTOR 20168276 . S2CID 62582639 .
- ^ Jump up to: а б с д Самзелиус, Дж. Э.; Миллер, SE (1991). «Думайте: анимированные стратегические модели на вашем настольном компьютере». Обзор планирования . 19 (1): 32–34. дои : 10.1108/eb054316 .
- ^ Jump up to: а б Дорр, Х.М. (1996). «Стелла десять лет спустя: обзор литературы». Международный журнал компьютеров для математического обучения . 1 (2): 201–224. дои : 10.1007/BF00571080 . S2CID 19428296 .
- ^ Jump up to: а б «High Performance Systems, Inc. становится isee Systems» (PDF) (пресс-релиз). Ливан, Нью-Хэмпшир: системы isee. 4 марта 2004 г. Архивировано из оригинала (PDF) 22 октября 2006 г. . Проверено 1 марта 2016 г.
- ^ Jump up to: а б с д Петерсон, С. (июль 2003 г.). Барри Ричмонд, Системная динамика и государственная политика (PDF) . 21-я конференция по системной динамике. Нью-Йорк. стр. 1–14. Архивировано из оригинала (PDF) 1 марта 2013 года . Проверено 29 февраля 2016 г.
- ^ Jump up to: а б Боссель 1994 , с. 213.
- ^ Ричмонд и др. 1987 , с. iv.
- ^ Ричмонд, Б. (1985). СТЕЛЛА: Программное обеспечение для предоставления системной динамики другим 98% (PDF) . 3-я Международная конференция Общества системной динамики. Кистоун, Колорадо, стр. 706–718. Архивировано из оригинала (PDF) 1 марта 2016 года . Проверено 29 февраля 2016 г.
- ^ Ричмонд и др. 1987 , стр. 85–97.
- ^ Jump up to: а б де Соуза, Р.; Хьюнь, Р.; Чандрашекар, М.; Тевенард, Д. (октябрь 1996 г.). Сравнение парадигм моделирования производственной линии . Международная конференция IEEE по системам, человеку и кибернетике, 1996 г. Пекин. стр. 1253–1258. дои : 10.1109/ICSMC.1996.571288 .
- ^ Хэннон и Рут 1997 , с. 13.
- ^ Боссель 1994 , с. 216.
- ^ Тафф, WJ (март 1991 г.). Симуляция и моделирование со Стеллой: общеобразовательный курс . 22-й технический симпозиум SIGCSE по компьютерному образованию. Сан-Антонио, Техас. стр. 87–91. дои : 10.1145/107005.107021 .
- ^ Хэннон и Рут 1997 , с. 14.
- ^ Боссель 1994 , с. 219.
- ^ «XMILE — открытый стандарт для моделей системной динамики» . системы isee. 2013 . Проверено 23 января 2018 г.
- ^ Наими, Б.; Воинов, А. (декабрь 2012 г.). «StellaR: программное обеспечение для перевода моделей Stella в среду R с открытым исходным кодом» (PDF) . Экологическое моделирование и программное обеспечение . 38 : 117–118. дои : 10.1016/j.envsoft.2012.05.012 .
- ^ Тиммонс, Д.С.; Бухгольц, Т.; Винеман, Швейцария (май 2016 г.). «Энергия лесной биомассы: оценка воздействия углерода на атмосферу путем дисконтирования будущих потоков углерода» . ГКБ Биоэнергетика . 8 (3): 631–643. Бибкод : 2016GCBBi...8..631T . дои : 10.1111/gcbb.12276 .
- ^ Ричмонд, 2013 , стр. 9–11.
- ^ Ричмонд и др. 1987 , стр. 245–246.
- ^ Хэннон и Рут 1997 , с. VI.
- ^ Боссель 1994 , с. хв.
- ^ Хэннон и Рут 1997 , с. 357.
- ^ Менкинг, К. (7 января 2016 г.). «Блок 2 Чтение: Рост и динамика населения» . ИнтеГрэйт . Карлтон Колледж. Архивировано из оригинала 4 марта 2016 года . Проверено 3 марта 2016 г.
- ^ Хопкинс, Польша (зима 1992 г.). «Имитация Гамлета в классе». Обзор системной динамики . 8 (1): 91–98. дои : 10.1002/sdr.4260080109 .
- ^ Эскрутчи, Р.; Оскрочи, Г.Р. (январь 2010 г.). «Исследование эффективности проектного обучения, интегрированного с компьютерным моделированием - STELLA». Журнал образовательных технологий и общества . 13 (1): 236–245. JSTOR jeductechsoci.13.1.236 .
- ^ Тао, З.; Ли, М. (июнь 2007 г.). «Каков предел поставок китайского угля — модель Пика Хабберта STELLA». Энергетическая политика . 35 (6): 3145–3154. дои : 10.1016/j.enpol.2006.11.011 .
- ^ Оуян, Ю.; Чжан, JE; Лин, Д.; Лю, Грузия (март 2010 г.). «Модель STELLA для оценки стока, выщелачивания, адсорбции и разложения атразина с сельскохозяйственных угодий». Журнал почв и отложений . 10 (2): 263–271. Бибкод : 2010JSoSe..10..263O . дои : 10.1007/s11368-009-0107-8 . S2CID 14407780 .
- ^ Герцева В.В.; Шиндлер, Дж. Э.; Герцев В.И.; Пономарев, штат Нью-Йорк; Английский, WR (август 2004 г.). «Имитационная модель динамики сообществ водных макробеспозвоночных». Экологическое моделирование . 176 (1–2): 173–186. doi : 10.1016/j.ecolmodel.2003.10.029 .
- ^ Хэннон и Рут 1997 , с. 6.
- ^ Элеян, Д.; Аль-Хатиб, Айова; Гарфилд, Дж. (октябрь 2013 г.). «Модель системной динамики для характеристики и образования больничных отходов в развивающихся странах» (PDF) . Управление отходами и исследования . 31 (10): 986–995. Бибкод : 2013WMR....31..986E . дои : 10.1177/0734242X13490981 . ПМИД 23743573 . S2CID 33919085 .
- ^ Спиллан, Джон Э.; Земнович, Кристофер (февраль 2009 г.). Использование системной динамики для улучшения координации между больничными подразделениями . Ежегодная конференция Юго-восточного института принятия решений. Чарльстаун, Южная Каролина . Проверено 26 ноября 2022 г.
- ^ Халлгримссон, Б. (июль – август 1997 г.). «Моделирование стало проще» . Сложность . 2 (6): 38–40. doi : 10.1002/(SICI)1099-0526(199707/08)2:6<38::AID-CPLX8>3.0.CO;2-D .
- ^ 1634–1699: Маккаскер, Джей-Джей (1997). Сколько это в реальных деньгах? Исторический индекс цен для использования в качестве дефлятора денежных ценностей в экономике Соединенных Штатов: Addenda et Corrigenda (PDF) . Американское антикварное общество . 1700–1799: Маккаскер, Джей-Джей (1992). Сколько это в реальных деньгах? Исторический индекс цен для использования в качестве дефлятора денежных ценностей в экономике Соединенных Штатов (PDF) . Американское антикварное общество . 1800 – настоящее время: Федеральный резервный банк Миннеаполиса. «Индекс потребительских цен (оценка) 1800–» . Проверено 29 февраля 2024 г.
Цитируется
[ редактировать ]- Боссель, Х. (1994). Моделирование и симуляция . Уэлсли, Массачусетс: АК Питерс. дои : 10.1007/978-3-663-10822-1 . ISBN 978-1-56881-033-1 .
- Хэннон, Б.; Рут, М. (1997). Моделирование динамических систем . Нью-Йорк: Springer-Verlag. ISBN 978-0-387-94850-8 .
- Ричмонд, Б.; Петерсон, С.; Вескузо, П. (1987). Академическое руководство пользователя STELLA . Лайм, Нью-Хэмпшир: Высокопроизводительные системы.
- Ричмонд, Б. (2013). Введение в системное мышление, STELLA . Ливан, Нью-Хэмпшир: системы isee. ISBN 978-0-9704921-1-1 .