Диссертация (Методы и средства разработки графических предметно-ориентированных языков), страница 3

Проект поддержан грантом Санкт-Петербургского государственного университета 6.39.1054.2012. DSM-платформа QReal использовалась для реализацииряда предметно-ориентированных решений, применявшихся в проектах компаний «Кибернетические Технологии» и «ЛАНИТ-Терком».Среда программирования роботов QReal:Robots — на данный момент наиболее зрелая предметно-ориентированная технология из созданных с помощьюсреды QReal.

Условия, в которых она появилась, близки к идеальным дляприменения предметно-ориентированного подхода: достаточно узкая предметнаяобласть, необходимость в средствах для создания нетривиальных программ, приэтом программы хорошо выражаются в терминах визуального языка. Задачазаключается в следующем: в школах со времён академика Ершова для преподавания информатики используется понятие «исполнитель» — некоторый объект,исполняющий команды, описанные в программе. В роли такого исполнителя досих пор применяется «черепашка» LOGO [106], но она постепенно вытесняетсяреальными исполнителями — роботами, собираемыми из робототехническихконструкторов, самый популярный из которых на данный момент — LegoMindstorms NXT. Программировать такие роботы труднее, чем «черепашку», поскольку из набора можно собрать какую угодно конструкцию, и программироватьприходится в терминах мощности и оборотов моторов, а не в командах вида«вперёд на 20 шагов», «влево на 90 градусов», как в «черепашке».

Поэтому (ис учётом того, что обучение информатике на этих конструкторах начинается спятого класса) требуется представлять программу возможно более наглядно, играфические языки подходят для этой цели гораздо лучше, чем текстовые.6Business Process Model and Notation, URL: http://www.bpmn.org/ (дата обращения: 22.02.2014г.)13Первый прототип среды программирования был разработан автором даннойдиссертации с использованием системы QReal примерно за неделю, и включалв себя визуальный язык из примерно 20 сущностей, редактор к нему и интерпретатор, позволяющий исполнить программу на компьютере, посылая командыроботу по интерфейсу Bluetooth7 .Среда QReal:Robots демонстрировалась на Открытых состязаниях СанктПетербурга по робототехнике в 2012 году и на робототехническом фестивале«Робофест 2012» в Москве. На данный момент эта среда получила дальнейшееразвитие в виде продукта TRIK Studio и используется как основное средство программирования кибернетического конструктора ТРИК [125], а также в несколькихробототехнических кружках в России и на мастер-классах по робототехнике,проводимых компанией «Кибернетические технологии».Степень достоверности и апробация результатов раскрывается следующим.• Результаты данной работы были представлены на второй научнотехнической конференции молодых специалистов «Старт в будущее» [119].Доклад был отмечен наградой.• Результаты работы были представлены на международной конференции«8th International Conference on Evaluation of Novel Approaches to SoftwareEngineering» (ENASE-2013) [40].• Результаты, связанные с применением разработанной технологии при создании среды QReal:Robots были доложены на VII Международной научнопрактической конференции «Современные информационные технологиии ИТ-образование» [121] и на конференции «Central & Eastern EuropeanSoftware Engineering Conference in Russia — 2013» (CEE-SECR’13) [78].• Результаты, связанные с применением разработанной технологии для разработки предметно-ориентированного языка для платформы Ubiq, были доложены на международной конференции «10th Conference of Open InnovationsAssociation FRUCT» [8].7Спецификация беспроводных сетей ближней связи, URL: https://www.bluetooth.org/en-us/specification/adopted-specifications (дата обращения: 22.02.2014г.)14• Результаты, связанные с использованием предлагаемой технологии, неоднократно представлялись сообществу в виде научных публикаций [109,122,126, 136, 140] и докладов на конференциях [64, 110, 111, 119, 120, 141].• Проект поддержан грантом Санкт-Петербургского государственного университета №6.39.1054.2012.Публикации.

Результаты диссертации отражены в пяти научных работахи одиннадцати тезисах докладов, основные результаты изложены в журналах,входящих в перечень ведущих рецензируемых научных журналов и изданий, вкоторых должны быть опубликованы основные научные результаты диссертацийна соискание ученых степеней доктора и кандидата наук, утвержденный решением Президиума Высшей аттестационной комиссии Минобрнауки России [122,136,140], а также [109,126] — в журнале, входящем в РИНЦ.

Работы в сборникахиз перечня ВАК [136] и [140] написаны в соавторстве. В работе [136] авторуданной диссертации принадлежит проектирование и разработка средств метамоделирования, Т.А. Брыксину — архитектура и реализация основных компонентплатформы, А.С. Кузенковой — реализация некоторых частей метаредактора,А.О. Дерипаска — реализация редактора форм фигур системы QReal, А.В.Подкопаеву — реализация средств задания правил генерации кода, К.С.

Тарану— реализация средств эволюции визуальных языков. В работе [140] авторуданной диссертации принадлежит идея и реализация средств метамоделирования,А.Н. Терехову принадлежит постановка задачи, Т.А. Брыксину — разработкаархитектуры и реализация основных модулей платформы QReal.Личный вклад автора. Результаты, представленные в диссертационнойработе, получены соискателем либо самостоятельно, либо при его непосредственном участии.Проект QReal в силу своей трудоёмкости разрабатывается большой группойстудентов, аспирантов и преподавателей кафедры системного программированияСПбГУ, соискатель претендует лишь на результаты, явно перечисленные в спискеположений, выносимых на защиту.

Особо следует отметить, что соискатель заявляет как свой результат среду QReal:Robots, её дальнейшее развитие TRIK Studioприводится здесь лишь как апробация и внедрение предлагаемых результатов.15Хочется отметить вклад в проект QReal студентов, работавших над проектомQReal под руководством автора диссертации: Абрамова Ивана Александровича,Гудошниковой Анны Андреевны, Дерипаска Анны Олеговны, Жуковой БеллыЮрьевны, Заболотных Елены Петровны, Занько Софьи Владимировны, ИвановаВсеволода Юрьевича, Кузенковой Анастасии Сергеевны, Кузнецовой МарьиЮрьевны, Курбанова Рауфа Эльшад оглы, Назаренко Владимира Владимировича,Нефёдова Ефима Андреевича, Никольского Кирилла Андреевича, ОсечкинойМарии Сергеевны, Птахиной Алины Ивановны, Пышновой Александры Витальевны, Савина Никиты Сергеевича, Соковиковой Натальи Алексеевны, ТакунЕвгении Игоревны, Тихоновой Марии Валерьевны, всех студентов, работавшихпод руководством Брыксина Тимофея Александровича, а также вклад ДмитрияМордвинова и Ирины Брюхановой.Положения, выносимые на защиту, таковы.1.

Разработана методика для создания предметно-ориентированных визуальных языков с помощью графического языка метамоделирования и сопутствующих визуальных языков.2. Предложен новый метод метамоделирования: «метамоделирование на лету», позволяющий создавать визуальный язык в процессе его использования.3. Предложенные методики реализованы в виде технологии на базе системыQReal.4. Проведена апробация разработанных методик и технологии при созданииредактора, генератора, средств проверки ограничений среды QReal:Robotsи других предметно-ориентированных решений.Ниже приведён краткий план последующих глав диссертации.В Главе 1 приводятся основные понятия, используемые в предметноориентированном визуальном моделировании, обсуждается структура визуального языка, уровни абстракции, вводятся некоторые свойства визуальных языков,важные для дальнейшего изложения, приводятся способы математической формализации визуальных языков и математическая модель визуального языка, наоснове которой строятся предлагаемые методы и инструменты.16Глава 2 содержит обзор существующих подходов к созданию DSM-решений:обсуждаются возможности, достоинства и недостатки существующих DSMплатформ, включая зрелые системы и академические разработки, анализируютсясуществующие методики создания, внедрения и сопровождения визуальныхязыков и DSM-решений, делаются выводы, касающиеся текущего состоянияисследований в этой области.Глава 3 содержит описание предлагаемого подхода к разработке DSMрешений: приводятся этапы жизненного цикла DSM-решения, обсуждается возможная степень автоматизации каждого этапа, формулируются требования ксредствам автоматизации, приводится описание предлагаемой технологии, включающей технику метамоделирования «на лету».В Главе 4 анализируются результаты реализации инструментальных средствподдержки предлагаемой технологии в проекте QReal.

Описываются возможности системы QReal, связанные с поддержкой техник метамоделирования, принятые архитектурные решения, приводятся соображения по дальнейшему развитиюинструментальных средств. Также описывается эксперимент по сравнению трудозатрат на разработку инструментальных средств поддержки визуального языкав QReal и в ведущих DSM-платформах.Приложение A содержит примеры применения результатов, описанныхв данной диссертации, для разработки DSM-решений. Описывается средаQReal:Robots, то, какие преимущества были получены от использования DSMплатформы QReal при её разработке, то, чем QReal помочь не смог, и почему.Также приводится описание среды разработки сервисов для мобильных телефонов QReal:Ubiq и среды разработки аппаратуры QReal:HaSCoL, описываются ихвизуальные языки, достоинства и недостатки использованных при их созданииподходов.Приложение B содержит описание визуального метаязыка системы QReal.В приложении C приводятся копии актов о внедрении результатов диссертационного исследования.17Глава 1Визуальные языки и их свойства1.1.

ВведениеВ этой главе приводится контекст работы и основные понятия, используемые вдальнейшем при изложении результатов диссертации. Рассматривается терминология, принятая в научной литературе по этой области, описывается структуравизуального языка, метауровни моделирования (предметная область, модель,метамодель, метаметамодель). Вводится классификация визуальных языков сточки зрения свойств, важных для реализации DSM-платформы.