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数式処理システムの目的別フロントエンドの開発 (数式処理における理論と応用の研究)

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Academic year: 2021

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(1)

数式処理システムの目的別フロントエンドの開発

神戸大学大学院自然科学研究科

穴田恭輔

(Kyousuke ANADA)

$*$

神戸大学発達科学部

高橋

(Tadashi

TAKAHASHI)\dagger

概要

There are many interfaces for computer algebra systems. An Interactive

use

of acomputer algebra systems gives the traditional use the innovative and qualitative changes. We consider methods for

use

of computer algebra systems.

1

はじめに

数式処理システムにおいては、、ユーザの目的に応じたフロントエンドを作成すること が求められている。数式処理システムのユーザマニュアルは、 かなりの分量であり、 目的 達成を達成するためには、利用に必要な技能を修得しなければならない。例えば、数学教 育への利用、 とくに中等教育においては、 修得する数学的概念に比べ、 数式処理システム 利用技能の修得が同等かそれ以上に困難となることがある。 そこで、 フロントエンドのためのプログラム開発環境を提供している

Mathematica

にお いて、 ユーザの目的に応じたフロントエンドを作成する。 さらにインタフェースの在り方 について考察する。

2

MathLink

を利用したユーザによるフロントエンドの開発

Mathematica

のフロントエンドとカーネルは、

MathLink

を介して交信している。

Math-ematica

は、 グラフィ\sim カルインタフェースを持つコンピュータ上において、 ノートブヅクと

呼ばれるインタフェースを備えている。 ノートブックインタフェースは、現在

Mathematica

の標準フロントエンドとなっているが、

MathLink

を応用したプログラム開発により、ユー

ザの目的に応じたフロントエンドの作成が可能である。

*anada@main.h.kobe-u.ac.jp \dagger takahasi@kob e-u.ac.jp

数理解析研究所講究録

(2)

図1:

JDK

によるユーザインタフェースの開発

2.1

JDK

によるフロントエンドの開発

現在、

MathLink

プログラム開発環境には、

Java

はサポートされていないが、今後サポー トされる。 したがって、 現時点で

JDK

によるフロントエンドを開発する際、 ユーザイン タフェ–ス部分は、

JDK

による開発が可能であるが、

MathLink

プログラムは $\mathrm{C}$ 言語によ る開発となる。

JDK

より開発されたユーザインタフェ$-$スが、

Mathematica

のカーネル と交信するためには、 $\mathrm{C}$ プロセスを利用する。

JDK

で開発することの意義

:

上記で述べたシステム構成では、同–マシン上の

Mathematica

カーネルとのユーザインタ

フェースを想定している。 ネットワーク環境下でサ

–.

ノ$\backslash ^{\backslash \backslash }$

上にあるカーネルを利用するよう なシステム構成に発展させるとき、 クライアント側のプラットフォ– ムに依存しないユー ザインタフェースを提供できる。

2.2

$\mathrm{V}\mathrm{C}++$

によるフロントエンドの開発

現在の

MathLink

プログラム開発環境では、VC++でフロントエンドの開発を行うこと で、 ユーザの目的に応じたフロントエンドの作成が可能である。

3

目的によるユーザインタフェ

$-$

スの分類

目的別のユーザインタフェ–スの分類として、 $\bullet$ 数学教育への利用

15

(3)

図2: $\mathrm{V}\mathrm{C}++$によるユーザインタフェースの開発 $\bullet$ ビジネス利用 $\bullet$ 専門利用 が考えられる。 数学教育への利用については、 現在では、

Mathematica

や Maple などの数式処理システ ムを高校数学などの教育に利用する試みも教育現場の各所で行われている。 しかし、 それ は、 教育的配慮をされて設計されたシステムを利用しているのではない。 数式処理システ ムとして独立したシステムを道具として利用しているというのが殆どであろう。そしてそ の利用技能修得の負担が課題として存在しているのが現状であろう。そこで、 数式処理シ ステム自体に教育用ユーザインタフェースを提供する必要がある。 ビジネス利用については、それぞれのビジネスの分野に依存する。一般には、 高度な数 式処理機能は必要とされない場合が多い。 その場合は表計算ソフト等を利用したシステム の開発に委ねられるかもしれない。また、高度な数式処理機能を必要とする場合は、 さら に専門利用としての範疇にはいる。 専門利用としては、必要とされる高度な数式処理機能としてある機能に集中しているの であれば、 その機能を利用しやすく抽出する特化したユーザインタフェースを開発するこ とになるであろう。 今後、 上記3つの中から、数学教育への利用に焦点を絞り、 数学教育への利用を目的と したユーザインタフェースを認知科学的側面から分析する。

16

図 1: JDK によるユーザインタフェースの開発 2.1 JDK によるフロントエンドの開発 現在、 MathLink プログラム開発環境には、 Java はサポートされていないが、 今後サポー トされる。 したがって、 現時点で JDK によるフロントエンドを開発する際、 ユーザイン タフェ – ス部分は、 JDK による開発が可能であるが、 MathLink プログラムは $\mathrm{C}$ 言語によ る開発となる。 JDK より開発されたユーザインタフェ $-$ スが、 Mathematica
図 2: $\mathrm{V}\mathrm{C}++$ によるユーザインタフェースの開発 $\bullet$ ビジネス利用 $\bullet$ 専門利用 が考えられる。 数学教育への利用については、 現在では、 Mathematica や Maple などの数式処理システ ムを高校数学などの教育に利用する試みも教育現場の各所で行われている。 しかし、 それ は、 教育的配慮をされて設計されたシステムを利用しているのではない。 数式処理システ ムとして独立したシステムを道具として利用しているというのが殆ど

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