民谣有毒 一听就哭 - 歌单 - 网易云音乐
民谣有毒 一听就哭
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Introdu??o a programas
físico-matemáticos livres
Introduction to physical-mathematical
free software
Margarete Oliveira D
Odim Mendes Jr.
CPTEC/INPE, Cx. P. 515, ,
S?o José dos Campos, SP
Atualmente encontram-se dispon&veis
excelentes programas de livre distribui&&o e/ou de distribui&&o
gratuita para a realiza&&o das mais diversas atividades de pesquisa,
de ensino ou mesmo de produtividade. Entre esses existem programas f&sico-matem&ticos
poderosos. Com o objetivo de motivar professores e estudantes, de v&rios
n&veis, e pesquisadores a trabalharem com tais ferramentas, neste trabalho
s&o apresentados os programas GNU/OCTAVE, que lida fundamentalmente com
c&lculos num& GNU/MAXIMA, que tamb&m lida com computa&&o
simb& OPENDX, que executa visualiza&&es 3D; e RCS,
que auxilia o gerenciamento de c&digos fontes. Exceto pela &ltima,
essas ferramentas s&o capazes de gerar gr&ficos e permitem ainda,
em decorr&ncia da habilidade crescente do usu&rio interessado,
alcan&ar n&veis de programa&&o avan&ados
e utiliza&&es gr&ficas sofisticadas.
Nowadays there are excelent free
softwares available to many activities in science, in teaching and even to productivity.
Among those, there are powerful physical mathematical softwares. In order to
motivate teachers and students, in all levels, and researchers to deal with
those tools, the GNU/OCTAVE software, that works in principle with numerical
calculus, GNU/MAXIMA software, that also works with symbolic computation, OPENDX,
for scientific visualization, and RCS, a system for revised version, are presented.
Except for the last tool, the other tools can create graphics and allow, with
the increasing ability of the interested user, to reach advanced programming
levels and sophisticated graphical uses.
I Introdu??o
Existem dispon&veis, atualmente, excelentes
programas de livre distribui??o e/ou de distribui??o gratuita para a realiza&?o
das mais diversas atividades de pesquisa, de ensino ou mesmo de produtividade.
Esses programas s?o desenvolvidos por milhares de pessoas no mundo inteiro e
tornam-se cada vez mais de maior interesse da comunidade cient&fica e
do público em geral. A utiliza??o de tais ferramentas computacionais ainda é
muito modesta em vários segmentos da comunidade cient&fica brasileira.
A divulga??o de algumas dessas ferramentas é o objetivo deste trabalho, atento
ao lema: investir em conhecimento, aumentar o desempenho e reduzir custos.
Como muitas das atividades cient&ficas e, sobretudo, de ensino nos cursos de F&sica, Matemática e
áreas afins s?o desenvolvidas utilizando programas proprietários,
decorre da& a motiva??o e o foco deste texto: apresentar
alternativas de trabalho. Pois, muitos desses programas possuem similares gratuitos
que podem auxiliar a reduzir os custos do uso de tais ferramentas computacionais,
ao mesmo tempo que dá acesso irrestrito a ferramentas robustas. Para o
desenvolvimento de suas atividades de pesquisa em Ciências Atmosféricas
e Espaciais, os autores têm estruturado um Laboratório Numérico
de Análise e de Simula??o com uso de programas livres. Assim,
com este propósito, quatro dos programas de interesse s?o aqui apresentados.
Inicialmente discutem-se o GNU/OCTAVE, que permite lidar com cálculos numé
e o GNU/MAXIMA, que permite lidar também com computa??o simbólica.
Um tutorial sobre essas ferramentas foi apresentado em [1]. As outras duas ferramentas
s?o o OPENDX, para a visualiza??o de alta qualidade de dados
tridimensionais e também bidimensionais, e o RCS, para gerenciar os códigos
de programas e textos LaTeX.
A finalidade dessa análise
é encorajar qualquer usuário, desde o professor ou o estudante do
secundário até o pesquisador leigo em informática, uma inicia??o
no uso desses recursos. Para aqueles que desejem aprofundar-se nessas ferramentas,
n&veis avan?ados de programa??o e de utiliza??es
gráficas sofisticadas podem ser alcan?ados. Assim, para cada ferramenta,
o conteúdo exposto envolve a análise da sua apresenta??o
básica e alguns exemplos.
O programa GNU/OCTAVE, que utiliza o programa
GNUPLOT, e o RCS já vem dispon&veis nos CDROMs das principais distribui??es
GNU/LINUX. O GNU/MAXIMA e o OPENDX devem ser obtido em lugares espec&ficos
da Internet. Neste trabalho sobre programas f&sico-matemáticos, divulgam-se
também materiais didáticos já dispon&veis para aqueles interessados em
se aprofundarem nessas ferramentas. Na
est?o apresentados
os endere?os das ferramentas aqui tratadas e de alguns outros programas e referências
de interesse nesse contexto. Em geral, vers?es atualizadas s?o oferecidas com
muita freqüência, dessa forma é interessante consultar com certa regularidade
esses endere&os eletr?nicos. Embora essas ferramentas apresentem um melhor
desempenho em sistemas operacionais Unix ( & &
), como o GNU/LINUX ( & &
), em geral elas est?o também dispon&veis para outros sistemas operacionais.
Um endere?o interessante em aplica??es cient&ficas em GNU/LINUX é o &
II GNU/OCTAVE e GNUPLOT
O GNU/OCTAVE é uma linguagem
de alto n&vel basicamente voltada para computa??o numérica.
Esse programa provê uma interface por linha de comandos para solu??o
numérica de problemas lineares e/ou n?o-lineares e para implementar
outros experimentos numéricos usando uma linguagem que é compat&vel
com o Matlab (programa comercial). O programa pode ser utilizado também
em modo script (textos de programa??o) e permite incorporar
módulos escritos nas liguagens C++, C, Fortran e outras.
O GNU/OCTAVE foi escrito por John W. Eaton e muitos outros, estando dispon&vel
na forma GPL [2].
O GNU/OCTAVE tem ferramentas
amplas para solu??es numéricas de problemas comuns de álgebra
linear, para a determina??o de ra&zes de equa??es
n?o-lineares, manipula??es polinomiais e integra??o
de equa??es diferenciais ordinárias e equa??es diferenciais
algébricas.
Quando executado pelo comando octave
em um terminal, o GNU/OCTAVE resulta em algumas informa??es e
inicia um ambiente de trabalho por linha de comando. Para se obterem sa&das
gráficas na tela é necessário estar em um ambiente XWindow (por
exemplo, no GNU/LINUX), o GNU/OCTAVE cria automaticamente uma janela separada
para a apresenta??o gráfica ().
Por outro lado, mesmo em ambiente texto pode-se capturar as sa&das em
um arquivo que será posteriormente visto em outro aplicativo.
No GNU/OCTAVE, express?es s?o blocos básicos
de constru??o de assertivas. Uma express?o calcula um valor, que pode ser impresso,
testado, armazenado, passado a uma fun??o ou designar um novo valor para uma
variável por meio de um operador de atribui??o. O GNU/OCTAVE conhece opera??es
com números complexos, em que i = .
Outras fun??es básicas também s?o pré-definidas, como cos, sin,tan, log,
e exp, e expressas da forma usual. Por exemplo:
octave:1 & sqrt(-6.0);
octave:1 & cos(pi)
ans = 0.00000 + 2.44949i
As opera??es matriciais utilizam uma nota??o
de comandos muito similar à nota??o tradicional. Determinantes, transpostas
e matrizes inversas também s?o diretamente obtidas, quando existentes. Por exemplo,
seja A uma matriz m & m, o determinante de A pode ser obtido
pelo comando det(A) e sua matriz transposta pode ser obtida pelo comando A?
. Além disso, várias matrizes muito utilizadas, como a matriz identidade e matrizes
diagonais, podem ser constru&das diretamente por fun??es pré-definidas.
Também é poss&vel fazer opera??es elemento a elemento entre matrizes
e calcular a solu&?o de sistemas lineares Ax = b.
O GNU/OCTAVE possui recursos
no manuseio de fun??es. Por exemplo, pode-se definir uma fun??o
com o comando function e executá-la posteriormente na linha de comando.
Pode-se calcular a solu??o de um conjunto de equa??es n?o-lineares
e fazer o cálculo da integral definida em um intervalo para uma variável.
A utiliza??o do GNU/OCTAVE apresenta um potencial
maior quando se faz uso de recursos de programa??o. Com este propósito, é importante
conhecer as formas de controlar os fluxos de cálculos if, for,
while e switch. O comando break pode ser utilizado para
sair de qualquer um desses controles. O comando continue pode ser utilizado
para os la cos for e while quando se deseja retornar à condi&?o
desse la?o. Em geral, é mais conveniente a cria??o de programas em arquivos
externos. Os comandos do GNU/OCTAVE podem ser salvos em um arquivo texto de
extens?o .m ou .oct, como por exemplo prog.m, para posterior
processamento. Para o leitor interessado, uma boa referência sobre formas de
se controlar fluxos é o livro de C?rtes [3].
Toda a parte gráfica do GNU/OCTAVE é
feita pelo programa GNUPLOT [4]. ? poss&vel gerar gráficos
bidimensionais e alguns tipos de gráficos tridimensionais. Na
é apresentado um exemplo de gráfico 3D e de curvas de n&vel
no GNU/OCTAVE.
O GNUPLOT pode ser utilizado
independentemente do GNU/OCTAVE. Ele é bem simples de ser utilizado e pode
produzir figuras simples com boa qualidade gráfica na tela e em formatos
de imagens compat&veis com o LateX, como o postscript
e o png. Ele pode
ser utilizado diretamente na linha de comandos ou por scripts, acionando
o comando gnuplot seguido do nome do scripts na linha de comandos
do terminal. Seus comandos s?o bem intuitivos, como o plot para
gerar gráficos. O programa XGFE é um programa tipo tela de
usuário (front end) para o GNUPLOT, que auxilia a criar os gráficos.
O help do GNUPLOT é muito bom o que facilita a cria??o de
figuras mais elaboradas. Dentro do GNU/OCTAVE, o GNUPLOT fica sendo uma
ferramenta subjacente. Muitos outros recursos gráficos podem ser obtidos
no GNU/OCTAVE, incluindo anima??es.
III GNU/MAXIMA
O GNU/MAXIMA é um programa
de computador, sob a licen?a GPL, para lidar com sistemas algébricos.
William F. Shelter desenvolveu esse programa em LISP baseado na implementa??o
original do Macsyma no MIT. O GNU/MAXIMA pode ser utilizado para
cálculos matemáticos, manipula??o simbólica, computa??o
numérica e cria??o de gráficos [5,6,7]
De uma forma geral, todas as fun??es
numéricas dispon&veis no GNU/OCTAVE existem no GNU/MAXIMA. Por
outro lado, o GNU/MAXIMA tem seu ponto forte na parte simbólica, o
que faz com que a parte numérica seja um pouco mais lenta que os algoritimos
utilizados pelo GNU/OCTAVE. ? possivel combinar esses dois programas, utilizando
os algoritmos do GNU/OCTAVE diretamente no GNU/MAXIMA.
Quando executado pelo comando maxima
em um terminal, o GNU/MAXIMA resulta em informa??es iniciais
e inicia um ambiente de trabalho por linha de comando. Nesta forma de execu??o,
para se obter sa&das gráficas é necessário estar em um
ambiente XWindow. Pode-se trabalhar também por meio de uma interface gráfica
conhecida como XMAXIMA, apresentada na , que
é acionada com o comando xmaxima. Há duas janela nessa interface,
na janela superior está localizada a linha de comando interativo. Na outra
janela está localizado um tutorial de utiliza??o do GNU/MAXIMA,
basta clicar na palavra Result para ativar o GNU/MAXIMA e executar
os comandos em quest?o.
No GNU/MAXIMA, podem-se calcular
fatoriais, fatorar em números primos, expandir e fatorar polin?mios,
simplificar express?es algébricas, calcular a decomposi??o
parcial fracionária para express?es fracionárias de uma forma
simples. Por exemplo,
As opera??es usuais com
matrizes também podem ser feitas simbolicamente. Por exemplo, seja
Assim, para calcular o determinate
da matriz A, utiliza-se o comando determinant(A), que resulta na express?o
algébrica – b(3 (a – b) – c2
) + a (3 (b – c) – 2 c2 ) + c
(c – b + 2 (a – b)).
Além disso, é poss&vel definir fun??es,
resolver equa&?es ou sistemas para uma variável designada, calcular a
derivada com respeito a uma variável, diferenciar implicitamente, integrar simbolicamente
ou numericamente e resolver equa??es n?o-lineares. Por exemplo,
Os comandos do
GNU/MAXIMA podem
ser salvos em um arquivo texto extens?o .mac, como por exemplo prog.mac,
para posterior processamento. Para executar esse arquivo dentro do ambiente,
utiliza-se o comando batch.
Fazer um gráfico bidimensional
ou tridimensional no GNU/MAXIMA também é simples, como mostrado
no seguinte exemplo:
plot2d([cos(2*x),x^3],[x,-%pi,%pi]);
plot3d(sin(x^2+y^2)/(x^2+y^2),[x,-5,5],[y,-5,5],[grid,45,45]);
Esses comandos geram um gráfico
apresentado na própria janela do GNU/MAXIMA, que possui na lateral esquerda
um menu que possibilita fazer várias tarefas. Entre essas tarefas está
salvar o arquivo no formato postscript. Um exemplo dessas sa&das é
apresentado na . Muitos outros recursos gráficos
podem ser obtidos no GNU/MAXIMA, incluindo anima??es.
Para trabalhos que necessitem de
uma melhor qualidade gráfica dos resultados, uma op??o é
o programa gratuito OpenDX ( &&
que é semelhante ao Data Explorer da IBM. Ele consiste de um pacote
de ferramentas para manipular, processar, transformar, visualizar e animar dados
em diversas plataformas computacionais e pode ser utilizado também para
visualiza??o de dados no paradigma da computa??o de processamento
OPENDX é uma ferramenta de visualiza??o muito
poderosa pela forma de lidar com dados e permitir suas visualiza??es. Tem como
finalidades principais a visualiza??o de informa??es formatadas em 2D e 3D,
de forma interativa ou automática (por meio de scripts ou pela inclus?o
no código fonte de fun??es em linguagem C ou Fortran), e a cria??o de filmes
de visualiza&?o temporal de uma base de dados em formato mpeg
( && ). Uma das grandes
vantagens desse recurso é sem dúvida a facilidade de programa??o em ambiente
visual, conhecido pela sua sigla em inglês VPE, ''Visual Program Evinronment".
é ilustrado o VPE e esquematizado como é o
processo de programa??o nesse ambiente.
Essa ferramenta tem uma enorme
gama de aplica??es, desde as áreas de ciências em geral,
por exemplo a Meteorologia e a Geof&sica Espacial ( &&
), até a indústria. Na
apresentados alguns exemplos de visualiza??es de dados no OPENDX.
Maiores informa??es sobre
esse programa podem ser obtidas na página do OPENDX e em outras páginas
da Internet. Tutoriais sobre
o OPENDX s?o apresentados em [8,9,10].
V Gerenciamento
de código-fonte
O desenvolvimento das atividades
de pesquisa ou didáticas exige muitas vezes a cria??o de programas
e textos e a atualiza??o constante destes. O Sistema de Controle de
Revis?o ( RCS) é uma ferramenta muito útil no aux&lio
ao desenvolvimento de programas ou textos ASCII, como os do TeX e LaTeX.
Com essa ferramenta é poss&vel manter um histórico da sequência
de etapas de constru??o de um código, de forma organizada e sem
repeti c?es desnecessárias. Desta forma, a qualidade do trabalho em
desenvolvimento é assegurada e os contratempos decorrentes de dificuldades
de administra??o do desenvolvimento minimizados [11,12,13].
O RCS é baseado em uma estrutura de árvore.
Dessa forma, a primeira revis?o é a raiz da árvore, que receberá a designa&?o
de revis?o 1.1. As revis?es posteriores descendem linearmente na árvore e passam
a ter as designa??es 1.2, 1.3,
1/4 , conhecidas como ramos. ? poss&vel também
iniciar uma nova seqüência de revis?es para cada uma desses ramos estabelecidos,
conhecida como galhos (). Utiliza-se ent?o a ferramenta
rcsmerge para auxiliar na consolida??o de vers?es a partir de diferentes
ramos de desenvolvimentos.
A primeira etapa a ser feita é
criar um sub-diretório com o nome RCS no diretório onde está
o código-fonte. Introduz-se no código-fonte desejado uma seqüência
de identifica??o da revis?o, sempre entre comentários em
rela??o ao compilador em que este código estará sendo processado.
Os principais caracteres de identifica??o s?o: $Header$, $Author$,
$Date$, $Locker$, $Revision$, $Source$ e $State$. ? poss&vel ainda colocar um identificador no programa executável resultante. Para
isso, deve-se inserir no código-fonte
char rcsid[]= @ (#) ;
Os dois comandos fundamentais para
a utiliza??o do RCS s?o ci e co. O comando
ci introduz uma nova vers?o no sub-diretório RCS e o comando
co retorna a vers?o mais recente guardada no diretório RCS.
Nesse sub-diretório há um arquivo com o nome do programa-fonte original
acrescido de uma nova extens?o ,v (v&rgula letra v minúscula).
Por exemplo os comandos:
$ ci -l nome-do-arquivo
geram uma revis?o mais atualizada
do arquivo. Com esse comando, um indicador (prompt) surge e espera uma
linha de comentário sobre a revis?o que está sendo guardada.
A fim de utilizar um arquivo que foi colocado no RCS, pode-se extrair, para
uso, o arquivo-fonte com o comando:
$ co -l nome-do-arquivo
? poss&vel também
recuperar uma certa vers?o de revis?o do arquivo-fonte estabelecida
pela árvore de revis?o. Os indicadores, após a chamada do primeiro
co, geram uma série de informa??es sobre a revis?o
no código-fonte. Há muitos outros comandos e op??es que
facilitam essa tarefa de gerenciamento. Assim, aprender o RCS é muito
promissor, evitando perda de tempo, perda de espa?o em disco e preservando
o conteúdo de vers?es anteriores.
VI Comentários
As novidades tecnológicas
têm sido marcantes no estilo de vida da sociedade atual. Um dos aspectos
principais dessa evolu??o acelerada de recursos materiais a ser analisado,
apontado por algumas pessoas proeminentes, é a qualidade de vida. Dizem
os especialistas que ela deveria ser a quest?o prioritária nos próximos
Essa preocupa??o motiva-nos
a uma análise de duplo caráter das ferramentas computacionais hoje
dispon&veis: do ponto de vista pessoal e do ponto de vista institucional.
No sentido pessoal, é uma
quest?o de escolha de recursos de informática, que dá maior ou
menor liberdade, maior ou menor poder a criatividade e que motiva a uma postura
mais exclusivista ou mais cooperativa.
No sentido institucional, há
a possibilidade, que já pode ser pressentida, de uma dependência forte
de uma empresa com respeito a outras e uma fragiliza??o de sua capacidade
de atua??o, e isso, indiscutivelmente, afeta o seu poder de decis?o.
Por isso, uma institui??o necessita ter mais consciência das
ferramentas de trabalho que precisa. Isso exige antecipar (antever) as suas
necessidades institucionais no tempo.
Dentro do quesito ''qualidade de
vida'' para uma institui??o, o momento presente requer análise
da compra, instala??o e uso de produtos e servi?os básicos
de informática. Essas aquisi??es devem atender a:
a) aumento ou estabilidade de produtividade
na institui??o;
b) aumento ou garantia de seguran?a
intr&nseca dos servi?os da institui??o;
c) garantia de comunica??o
integrada e harmoniosa entre servi?
d) inser??o eficiente
da institui??o na sociedade já reaparelh
e) elimina??o de gastos
desnecessários para permitir economia pública ou, o que é prefer&vel, reinvestimentos com benef&cio público.
Assim, algumas perguntas devem
ser feitas inteligentemente e respondidas habilmente por todos os membros ativos
da comunidade. Hoje a época é outra, iniciativas individuais têm
consequências globalizadas. Para as decis?es é necessário
haver negocia??o, transparência, responsabilidade, retreinamentos
e avalia??o de serventia de produtos e servi?os. Quanto a quest?es
gerais, pergunta-se: Que posi??o deve-se ter perante essa inevitável
revolu??o tecnológica e de mudan?a de paradigmas? Qual a
posi??o a se ter perante programas proprietários comprados e
programas de livre distribui??o com licen?a pública geral?
Que critérios de custo/benef&cio devem ser atendidos na aquisi??o
de produtos com financiamento público?
Do ponto de vista prático,
escolhas adequadas de ferramentas de informática representam diferen?as
de milh?es de reais ao longo do tempo. Ressalta-se ainda que a escolha
adequada de plataformas de trabalho traduz-se em perspectivas de real produtividade,
seguran?a, eficiência e de colabora??o para a forma??o
de competência local.
Como uma considera??o
final, ressalta-se que o uso dessas alternativas de livre distribui??o
possibilita ao futuro profissional (aluno formado ou mesmo em forma??o)
levar com ele esses programas em que está sendo treinado. Isso garante
continuidade mais facilitada de projetos e a amplia??o das solu??es
dentro do universo das ferramentas adotadas. Essas s?o oportunidades que
abrem perspectivas no trabalho cient&fico ou de ensino-aprendizagem muito
significativas.
Agradecimentos
Os autores agradecem a SBMAC e
aos organizadores do ERMAC de Natal de 2002 a motiva??o e a FAPESP
o suporte financeiro dado às pesquisas do Projeto Via-Lux (FAPESP ).
Agradecem também ao revisor deste artigo as sugest?es muito oportunas.
References
[1] M. O.
Domingues and O. Jr. Mendes. Introdu??o a programas cient&ficos
de distribui??o gratuita: GNU/Octave, GNU/Maxima,LATEX
e GNU/RCS. Technical Report INPE-9381-PRE/5041, INPE, 2002. &&
. &&&&&&&&[  ][2] J. Eaton.
Octave manual. && , 2001. &&&&&&&&[  ][3] P. L.
C?rtes. C auto explicativo. ?rica, S?o Paulo, 1992.
pp. 17-54. &&&&&&&&[  ][4] T. Williams,
C. Kelley, R. Lang, D. Kotz, J. Campbell, G. Elber,
A. Woo, and et al. Gnuplot FAQ. &&
, 2001. &&&&&&&&[  ][5] W. Schelter.
Maxima manual. && , 2001. &&&&&&&&[  ][6] W. Schelter.
Basic Maxima commands.&& , 2001. &&&&&&&&[  ][7] ICM
Institute for Computational Mathematics. Interactive demos of mathematical
computations. &&
, 2002. &&&&&&&&[  ][8] D. Thompsom,
J. Braun, and R. Ford. Paths to Visualization. Visualization
and Imagery Solutions,Inc, Estados Unidos, 2001. && . &&&&&&&&[  ][9] E.C.
Silva. Introdu??o ao IBM Data Explorer. Technical report, CENAPAD-SP,
Campinas, SP, Ago 1997. && . &&&&&&&&[  ][10] R. Blaz, M. O. Domingues, and
O. Jr. Mendes. Introdu??o à entrada de dados no OpenDX:
formatos dx, general e grib. Technical Report INPE-9558-NTC/351, INPE, 2003.&&&&&&&&[  ][11] GNU. RCS manual. && , 2002. &&&&&&&&[  ][12] R. Petersen.
Linux - Programer's Reference. Mc-Graw-Hill, Berkeley, 1998. &&&&&&&&[  ][13] M. Loukides and A. Oram. Ferramentas
GNU. O'Reilly, 1998. &&&&&&&&[  ]&
Endere&o para correspondência
Margarete Oliveira Domingues
Odim Mendes Jr.
Recebido em 20 de janeiro, 2003
Aceito em 4 de abril, 2003
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