5. előadás Műszaki informatika.

Az előadások a következő témára: "5. előadás Műszaki informatika."— Előadás másolata:

1 5. előadás Műszaki informatika

2 Előző órán Számítógépes biztonság, trendek
Vírusok, SPAM, botnet, adathalászat stb. Vírusölők, tűzfalak Mobil biztonság Titkosítási módszerek Tömörítők Irodai alkalmazások, LibreOffice PDF

3 Óravázlat Szoftverfejlesztés általában Objektum-orientáltság
Programozási nyelvek Mesterséges intelligencia CAD-rendszerek Számítógépes grafika Digitális képfeldolgozás

4 Miért beszélünk a programozásról?
Steve Jobs szerint: “Learning to program teaches you how to think. Computer science is a liberal art.”

5 Szoftverfejlesztés (software engineering)
Definíció: tudományos eredmények és módszerek alkalmazása a valós problémák számítógéppel támogatott megoldásában Ágai: Rendszerfejlesztés (system engineering) Információfeldolgozás (information engineering) Tudásalapú információfeldolgozás (knowledge engineering)

6 Vízesés-modell

7 V-modell

8 Szoftverfejlesztési eszközök
Módszer/módszertan: Számos, pl. SSADM, OOSD Gyors fejlesztés: Rapid Application Development (RAD), Rapid Prototyping (RP) Fejlesztői környezet: Sokféle, általános elnevezés: IDE (Integrated Development Environment) Fejlesztőkészletek: SDK (Software Development Kit) API (Application Programming Interface)

9 Microsoft IDE

10 Eclipse IDE

11 Arduino IDE

12 SSADM Structured System Analysis and Design Method
Szabvány vagy ajánlás Jellemzői: Termékorientált Elvárásnak megfelelés igénye (együttműködés a felhasználóval) Erőforrás-kihasználás Elkülönülő logikai és fizikai tervezés Dokumentálás

13 OOSD Object Oriented Software Design
(Object Oriented Programming – OOP) Alapelvek: Egységbezárás (encapsulation) Öröklés (inheritance) Polimorfizmus (polymorphism) Elemek: Osztály (class) – Példány (instance)

14 Game Maker

15 Objektum-osztályok Szuperosztály – osztály Elemei: Név
Adatok, állapotok (argumentumok) Tagfüggvények (metódusok) Konstruktor-destruktor

16 CASE Computer Aided Software Engineering (Számítógéppel segített szoftverfejlesztés) Elemei: Probléma-definiálás, - elemzés Tervezés, modellezés Tesztelés, követés,karbantartás Dokumentálás, ellenőrzés, összehasonlítás UML

17 UML Unified Modeling Language Vizuális modellezés szimbólumrendszerrel
Fontosabb diagramok (pl.): Osztálydiagram (class diagram) Komponensdiagram (component diagram) Állapotdiagram (state space) Használati eset diagram (use case)

18 Újrafelhasználhatóság
Megtervezett vagy kidolgozott modellelemek ismételt felhasználásra Repository Programozás „mintázattal” (program patterns)

19 Programozási példák Nem algoritmus áttekintés! Makró programozás
A Windows alatti programozás Programozás a web számára

20 Makró programozás (MS Word)
A példa: kijelölés megvastagítása

21 Még hasznos makrók Példa kiadványszerkesztés: Springer LNCS sablon

22 Fordító? Értelmező? Fordító (compiler): a forráskód közvetlen gépi végrehajtásra alkalmassá tétele Szerkesztő (linker): objektumkód, könyvtárak, erőforrások összeszerkesztése Értelmező (interpreter): fordítás+szerkesztés+végrehajtás

23 „Fordítós” fejlesztés

24 Egyszerű programfutás
Indítás Utasítások szekvenciális (!) végrehajtása Befejezés

25 Futtatás Windows alatt
Eseményvezérelt (!) program MFC-elemek a GUI-hoz

26 Microsoft Foundation Classes
Előre elkészített OO elemkönyvtár Cél: főként a grafikus felület elkészítése

27 Android rendszer-architektúra

28 Programozás Wizard-dal
Megjegyzések (pl. TODO) elhelyezése Alapértelmezések beállítása Minimális funkcionalitás biztosítása Paraméter-állítás GUI-n keresztül Változó és függvénykezelés

29 Hatékony fejlesztői eszközök
Debugger - Hibakereső Profiler – Teljesítmény-mérő SourceSafe – Verziózó és kódarchiváló InstallShield – Telepítőkészlet varázsló Visual Modeler – objektum-modellező (UML)

30 Programozási nyelvek története
Plankalkül (1944) Fortran (1954): FORmula TRANslator Algol (1958) Basic (1964): Beginners All-purpose Standard Instruction Code Lisp (1969): LIst Processing C (1972) Pascal (1973) C++ (1980) Java (1990) Visual Basic (1994)

31 Programozási nyelvek csoportjai
Imperatív, procedurális nyelvek: C, C++, Fortran, Algol, Pascal, Cobol… Applikatív, funkcionális nyelvek: Lisp… Objektumorientált nyelvek: Ada, Modula, Simula, Smalltalk, Java… Szabály alapú, logikai nyelvek: Prolog… Vizuális programozás: LabView, Simulink, VPL, NXT…

32 Vizuális programozási példák

33 Top 10 programozási nyelv

34 Top10 programozási nyelvek (2014)

35 Nyelvi elemek Vezérlési szerkezetek: Típusok Alprogramok
Ciklusok, elágazások, vezérlésátadás Típusok Elemi: skalár, mutató Összetett Alprogramok

36 Egy példa: for-ciklus Pascal: for i:=0 to n do (lépés=1!)
Basic: for i=0 to n step m C: for(i=0;i<n;i+=m) Matlab: for i=0:m:n

37 Operátortípusok Infix: Prefix: Postfix: b * b – 4 * a * c
Sub(Mul(b,b), Mul(4,Mul(a,c))) Postfix: b b * 4 a c * * -

38 Web-programozás Cél: a weben elérhető (megnövelt) funkcionalitás (pl. dinamikus oldal) Eszköz: HTML + programnyelv Programnyelv: Általános célú: pl. C++ Script: pl. VBScript Speciális: pl. PHP

39 Web-es programnyelvek
Java – Applet, Script… Perl (Practical Extraction Report Language) CGI (Common Gateway Interface) PHP (PHP Hypertext Preprocessor) VBScript HTML - VRML

40 PHP példa

41 Web-program

42 Algoritmus Definíció: előírás, amely adott feladattípus megoldásához szükséges műveletek megfelelő sorrendű összessége Jellemzői: Hatásosság (feladatkörök bővítése) Hatékonyság (idő-tár használat) Komplexitás (méretnövekedés hatása)

43 Mesterséges intelligencia
(Artificial Intelligence – AI) Fejezetei: Neurális hálózatok (ANN) Fuzzy logika Genetikus algoritmusok (GA), programozás (GP) Következtető rendszerek: Szemantikus hálók, tételbizonyítók, logikai programnyelvek,valószínűségi hálók, szakértői rendszerek (ES) Hibrid megoldások

44 Wumpus-játék Objektumok: „Érzékelés”: Cél: Gödör, Wumpus, arany
Fény, bűz, szél Cél: Megtalálni az aranyat rövid úton

45 Stratégiai játék

46 A CAD feladata Alapvetően: (Computer Aided Design) számítógéppel segített tervezés (!):2D-3D Szolgáltatások: Drótvázas geometria képzés 3D parametrikus alaksajátosságon alapuló modellezés, szilárdtest modellezés Szabad formájú felületmodellezés Műszaki rajz készítés a szilárdtest modellből Tervrészletek újbóli felhasználása Szabványos alkatrészek automatikus generálása Műhelyrajzok és darabjegyzékek készítése Alkatrészek és összeállítások könyvtárának kezelése Ábrázolási segítségek biztosítása (sraffozás, elfordítás, takart vonalak eltávolítása stb.) …

47 CAD-kapcsolatok CAM (Computer Aided Manufacturing):
Gyártás, pl. NC-programozás, CNC-vezérlés CAE (Computer Aided Engineering): Elemzés, pl. végeselem-módszerek (FEM), áramlástani szimulációk (CFD), kinematika, optimalizálás CIM (Computer Integrated Manufacturing): Mindenféle gyártási fázisban alkalmazott számítógépek, pl. raktározás, erőforrás-tervezés stb.

48 Top 10 AEC (világszerte) Autodesk Bentley Systems Intergraph
Nemetschek AVEVA Group Fukui Computer Fujitsu Tekla Tririga Graphisoft Group Architecture Engineering Construction Forrás: Gartner Group, Nemetschek

49 Néhány gyakori CAD-rendszer
Általános célú: Autodesk AutoCAD Bentley MicroStation Speciális: Graphisoft ArchiCAD Siemens SiCAD Intergraph SolidEdge SewCAD Pro/ENGINEER

50 2D-s CAD rendszer BME K épület II. emelet Északi szárny

51 3D-s CAD rendszerek

52 Forrás: Homola Dávid, HungaroCAD
Civil3D

53 Civil3D Forrás: Darabos Péter

54 C+I közműhálózat tervező

55 SEWCAD Forrás: Knolmár Marcell

56 Nemetschek

57 Forrás: Szoboszlai Mihály
ArchiCAD

58 BIM Building Information Modeling Komplex 3D épület/szerkezet modell
épület/építés Komplex 3D épület/szerkezet modell Kommunikációs felület a szakágaknak Virtuális kivitelezés Ütközésvizsgálat biztosítása Kivitelezés ütemezése; idő kezelése Üzemeltetés Szoftverek, formátumok, adatbázisok Forrás: directionsmag.com

59 SolidEdge

60 CATIA

61 A számítógépes grafika
Computer Graphics (CG) Feladata: Előzetes információknak (tudásnak) megfelelő mesterséges (látvány)kép vagy azok sorozatának előállítása a képszerkesztés folyamán alkalmas rajzelemtár segítségével „Fénykép készítése egy virtuális világról – A világ leírása a modellezés” (Szirmay-Kalos László)

62 Néhány szoftver 3D Studio Max Maya Blender 3D

63 Legfontosabb műveletek
Geometriai primitívek létrehozása, transzformációi Felületi jellemzők beállítása (textúra, anyag…) Kiegészítő hatások (részecskék, haj, robbanás…) Világítás beállítása Animációs beállítások Rendering

64 Textúrázás (3DSM)

65 Rendering-változatok (Blender)

66 Ellenőrző kérdések Mit fejeznek ki a szoftverfejlesztés modelljei?
Mi a fordítós és értelmezős programfejlesztés közötti különbség? Nevezzen meg néhány programozási nyelvet! Mi a CAD célja, mennyiben támogatja az építőmérnök tevékenységét? Mi a feladata a számítógépes grafikának és a digitális képfeldolgozásnak?

67 Gyakorlati felmérők pótlása (!)
Ideje: (kedd) 8:15-9:45 és 10:00-11:45 Helye: K.I.83 A és B terem Jelentkezés: a tanszéki bejárat (K.I.31) melletti asztalkánál az utolsó héttől Részletekről plakát a tanszéken! Különeljárási díjas pótlás: (csütörtök) 8:15-10:00 K.I.83 A és B terem (elmélet is)

68 Nagyzárthelyi infók (!)
Helye: K. 234 Ideje: (kedd) Névsor A-L: 12:15-13:00 (40 perc munkaidő) Névsor M-Z: 13:00-14:00 (40 perc munkaidő) Mi kell hozzá? A3-as borító névvel és Neptun-kóddal Fényképes igazolvány Elméleti anyag: A tárgy honlapján: EA ppt, segédlet pdf (!) ZH pótlása: (hétfő) 10:15-12:00 Kmf79 (mindenkinek) Nem kell rá külön jelentkezni! Írók számának függvényében 2 turnusban

69 Köszönöm a(z egész féléves) figyelmet!