Конференции ИВТ СО РАН

Тезисы докладов

В настоящее время эффективным способом получения спектральных характеристик атомов являются специализированные информационные системы (ИС) на основе баз данных (БД), ряд из которых доступен по Интернет [1]. Традиционное для таких систем табличное представление данных может быть дополнено визуализацией уровней и переходов в виде автоматически строимых системой диаграмм Гротриана [2]. Системы с такими возможностями актуальны и востребованы учеными. Возможность построения такой ИС была продемонстрирована на простом прототипе [3]. В настоящей работе описывается реализация ИС, обеспечивающей визуализацию уровней и переходов в виде автоматически строимых системой диаграмм Гротриана для ряда элементов (H I, Li I, Na I, Be I и т.д.).

ИС состоит из двух основных модулей, один из которых отвечает за хранение информации и доступ к ней, второй за визуализацию. Модуль визуализации автоматически строит диаграммы Гротриана для группы атомов с LS- связью. Пользовательские настройки параметров отображения диаграмм (отображение диаграммы для определенного пользователем интервала энергий, скрытие всех переходов, отображение переходов с уровня, относящегося к определенному пользователем терму) обеспечивают эффективную визуализацию необходимых данных, включая автоионизационные и ридберговские состояния. Основной трудностью автоматического построения диаграмм был такой отбор и размещение на диаграмме радиационных переходов, который обеспечил бы хорошую читаемость диаграммы при сохранении высокой информативности. Решением стала разработка специального алгоритма, учитывающего при подборе переходов количество пересечений на диаграмме линий, их отображающих. На диаграмме важно отобразить резонансные линии, а также необходимо учитывать длину волны отображаемого перехода следующим образом: в первую очередь надо отобразить переходы с длиной волны из видимого и ближнего ИК областей спектра, как наиболее доступные исследователям. Трудности начинаются, когда эти требования входят в противоречие друг с другом. Тогда мы поступаем следующим образом: Для рисования отбираем резонансные линии с основного состояния. Начинаем с переходов с наибольшей длиной волны. Затем из всего набора переходов второго слоя выбираем самые длинноволновые и интенсивные. Далее встает задача такого размещения данной информации на диаграмме, которое обеспечивало бы читаемость. Если линии переходов накладывается друг на друга (расстояние между ними меньше высоты цифр, обозначающих длину волны), и они параллельны, то одну из них сдвигаем чуть-чуть вправо или влево, продлив при этом и отрезки, изображающие уровни, если это необходимо. Если линии находятся близко друг к другу и пересекаются под малым углом (менее 15 градусов), одна из линий исключается из рисования. В результате создаваемые диаграммы информативны, хорошо читаются и могут эффективно использоваться для широкого круга научных и инженерных спектроскопических задач. Основой построения модуля хранения информации и доступа к ней служит СУБД "ЛЕММА"(Лекционная Мультимедиа Аудитория), которая кроме стандартных средств СУБД предоставляет возможность построения сложных интерфейсов информационной системы. Такие сложные интерфейсы лучше всего строить в объектной БД на основе методов или шаблонов, входящих в модель классов. Система ЛЕММА обеспечивает построение ресурсов в трехуровневой архитектуре клиент-сервер. На уровне управления данными материалы ресурса хранятся в базе данных, поддерживаемой SQL – сервером. Промежуточный уровень модели построен из совместного функционирования WWW–сервера и “сервера ресурса”, обрабатывающего и выполняющего запросы к базе данных, полученные от пользователя в виде HTTP-запросов. Пользователь получает доступ к ресурсу с помощью WEB–браузера (клиентский уровень). В отличие от существующих программных продуктов ЛЕММА обладает гибкой моделью данных. В системе ЛЕММА реализована возможность создания отношений между типами данных ресурса. Основные – структурные отношения, под которыми понимается возможность включения одних элементов ресурса в другие. Другой тип связей, который не реализован в полной мере в подобных известных программных продуктах, являются ассоциативные связи. Примером ассоциативной связи может являться гиперссылка из текста статьи на термин или, в данном случае, связь радиационный переход – верхний (или нижний) энергетический уровень. Ассоциативные связи такого типа позволяют создавать сложные зависимости между элементами ресурса. Реализована возможность изменения атрибутов существующих и создания новых типов данных в любой момент разработки ресурса.

ИС «Электронная структура атомов» построена, опубликована в открытом доступе (http://asd.nsu.ru) и заполнена новейшими данными по ряду элементов. Система обеспечивает визуализацию высокого качества для таких элементов как H I, Li I, Be I, Na I, K I, Rb I, Cs I, Fr I, Be I, Al I. Для ряда других элементов (45 элементов), которые имеются в существующей версии ИС требуется дальнейшая разработка и улучшение алгоритма построения диаграмм для повышения качества отображения. Ввод данных в БД составляет около 5000 уровней и переходов в месяц, в первую очередь за счет автоматизированного импорта из других систем и источников с помощью созданного программного обеспечения. Поскольку описываемая ИС содержит более широкий спектр данных, чем большинство подобных систем (например, время жизни энергетических уровней, сила осциллятора и сечение поглощения радиационных переходов), недостающие данные вводятся вручную из авторитетных источников [4,5]. ИС имеет интуитивно понятный интерфейс и обеспечивает возможность удаленного доступа для заполнения ИС специалистами. Также в системе существует возможность ввода дополнительной информации, такой как библиографические ссылки или же полнотекстовые научные статьи, комментарии к выводимым данным и другой справочной информация.

В ближайшее время планируется перевод представления диаграмм в векторный формат с возможностью получения высококачественных твердых копий для обеспечения возможности автоматизированного создания альбомов диаграмм. Разработка средств построения диаграмм для групп атомов с jj-, jl- и со смешанной связью, и заполнение системы соответствующими данными позволят создать ИС, охватывающую спектральные данные по всем группам атомов, которая в России в настоящее время отсутствует.

Работа выполняется при финансовой поддержке РФФИ, грант № 05-07-90220в.

Литература

1. Сайт NIST USA http://physics.nist.gov

2. Тюменцев А. С., Яценко А.С., Казаков В. Г. Информационная система “Электронная структура атомов” с динамическим построением графического представления спектральных данных. // Автометрия, г. Новосибирск, 2004 г.

3. Тюменцев А.С., Яценко А.С., Казаков В.Г. Информационная система «Электронная структура атомов». // XVII конференция «Фундаментальная атомная спектроскопия» Тез. докл., г. Звенигород Моск. обл., декабрь 2003г. - стр.112

4. Martin W. et al. //J. Phys and Chem. Ref. Data. 1981 – Vol.10, № 1 – P. 153 – 195; 1979 – Vol. 8, № 4 – P. 1109 – 1145.

5. Груздев П.Ф. Вероятности переходов и радиационные времена жизни уровней атомов и ионов. – М., Энергоатомиздат, 1990.

Примечание. Тезисы докладов публикуются в авторской редакции

Ваши комментарии Обратная связь

[Головная страница] [Конференции]

© 1996-2000, Институт вычислительных технологий СО РАН, Новосибирск
© 1996-2000, Сибирское отделение Российской академии наук, Новосибирск