Projekt Bericht Scilab

Einführung

Ich habe mir zu dem Thema Projektberichte das Projekt Scilab ausgesucht, da ich als Lehramt-Student für die Fächer Mathematik und Informatik gerne eine DGS (Diffentialgleichungs-System) oder CAS (Computer Algebra System) in der Schule einsetzen würde, dessen Quellcode unter Open-Source fällt und damit frei erhältlich ist.

Geschichtlicher Überblick

Die Software zur wissenschaftliche Berechnung zielt darauf ab, den Ingenieuren eine großes Vielfalt von Werkzeugen zur numerischen Berechnung in die Hand zu geben, um Simulations-, Auftrags- und Studienprogramme in sehr variierten Bereichen auszuarbeiten. Die Einführung solche Werkzeuge hat die Forschung und Entwicklung in diesem Bereich gegen 1980 so sehr revolutioniert, dass die Forscher und Laboratorien industrieller Planung diese Werkzeuge täglich benutzen. In den öffentlichen Laboratorien der Vereinigten Staaten wurden große Bibliotheken zu lineare Algebra und Matlab-Systemen entwickelt, die eine Sprache lieferte, mit einer angenehmen und angepassten Syntax, die die Operation eines Matrizenprodukt usw. ermöglicht. Kurz darauf wurde die Gesellschaft The Mathwork von den Entwicklern von Matlab gegründet. The Mathworks ist mit Abstand führend in dem Bereich der CAS. Das Produkt ist auch weitgehend ausgereift. In dem gleichen Zeitraum entwickelte das INRIA ein Programm, das auf dem gleichen Prinzip basiert wie anfangs Matlab. INRIA taufte das Produkt BASIL, das durch die Gesellschaft Simulog verkauft wurde. Leider gab es keine Version für den PC und die Dokumentation gab es nur auf französisch. Gegen 1984 wurden andere Produkte entwickelt wie MATRIXx, CONTROLc oder Pc-Matlab, die Matlab sehr ähnlich waren.

Was ist Scilab?

Scilab ist ein freies und wissenschaftliches Softwarepaket für numerische Berechnungen, die ein leitungsfähige Umgebung für technische und wissenschaftliche Anwendungen bereitstellt. Es wurde mit einer Vielzahl von externen Bibliotheken erstellt. Scilab arbeitet auf den meisten UNIX-Systemen inklusiv GNU/Linux und auf Windows 9x/NT/2K/XP. Neben Scilab selbst ist auch der Source-Code, eine On-line-Hilfe und ein englisches Benutzer-Handbuch erhältlich. Binäre Versionen für die verschiedenen Systeme sind ebenfalls verfügbar. Scilab unterliegt der GNU GPL.

Entwicklung von Scilab

Die Entwicklung von Scilab begann in den 80er Jahren mit der Software BASILE und wurde ab Mitte der 90er Jahre immer weiterentwickelt, besonders von Forschern des INRIA (Französisches Forschungsinstitut für Informatik und Automatik) und von der Elitehochschule „Encole Nationale des Ponts et Chaussées“ (ENPC). Seit der Gründung des Scilab Konsortium im Mai 2003 wird es von den Forschern des INRIA und ENPC ständig gewartet. Diese Software kann kostenlos von der Internetseite des INRIA (Scilab Homepage) heruntergeladen werden (jährlich mehr als 100.000 mal). Seit Scilab 1994 übers Internet als Open-Source frei verteilt wird, findet es auf akademischer und industrieller Ebene weltweit Anwendung. Ihr Status als frei zugängliche Software ermöglicht es die Weiterentwicklung zu unterstützen. Scilab fügt hunderte von mathematischen Funktionen ein und ermöglicht die Einbeziehung bzw. Erweiterung von interaktiven Programmen in verschiedenen Sprachen (C, Fortran, ..). Die Software besitzt hochentwickelte Datenstrukturen (Listen, Polynome, lineare Systeme, rationale Funktionen, ..) und eine Programmiersprache auf hohem Niveau. Seit 1994 ist die Benutzung von Scilab enorm gestiegen. Monatlich wird Scilab mehr als 10.000 mal von der Homepage des INRIA heruntergeladen. Dies beinhaltet aber nicht die Verteilung auf CD-ROM. Von den Entwicklern wurde bis jetzt zwei Bücher zu Scilab herausgegeben, eins auf Englisch und eins auf Französisch. Weiter gibt es noch eine Übersetzung ins Chinesische. In Frankreich, Indien, China und Senegal werden Scilab-Kurse angeboten. In Frankreich wird Scilab an den meisten Universitäten und zahlreichen großen Schulen eingesetzt. Ein großes Ziel von INRIA ist die Benutzung an Gymnasien (Sekundarstufe I und II). In Frankreich findet zum Teil in den Schulen die Software Scilab in den Fächern Mathematik (und auch Informatik) Anwendung. Die für die Industrie ausgebildeten Ingenieure sollen mit Scilab gut vertraut sein.

Die Entwickler von Scilab seit 1990

• Claude Gomez, INRIA-Recquencourt, Anführer des Teams
• Hugues Perdereau, Manager für die Qualitätssicherung
• Jean-Philippe Chancelier, ENPC, Cermics
• François Delebecque, INRIA-Recquencourt
• Maurice Goursat, INRIA-Recquencourt
• Ramine Nikoukhah, INRIA-Recquencourt
• Serge Steer, INRIA-Recquencourt, Entwicklungs-Manager mit den Entwicklern: Allan Cornet; Vincent Couvert; Olivier Huyn; Fabrice Leray
• Martin Verneuille, Sekretär

Die Aufgaben des Entwickler-Teams:

• Herstellung der Basisentwicklung von Scilab
• Herstellung von Versionen auf einer professionellen Ebene mit ständiger Qualitätskontrolle
• Bereitstellung einer erstklassigen HOTLINE
• Animation der wissenschaftlichen Community
• Vermarktung von Scilab

Möglichkeiten von Scilab

Scilab bietet diverse Möglichkeit für wissenschaftliche Berechnungen:

• Komplexe Datenstrukturen wie Polynome, Matrizen, Listen
• Interpreter und Programmiersprache, die an Matlab angelehnt ist
• Hunderte von integrierten mathematischen Funktionen
• Produziert hübsche Grafiken (2D, 3D und Animationen)
• Interfaces mit C und Fortran
• Lineare Algebra
• Signalverarbeitung
• Simulation
• unterscheidbare und nicht-unterscheidbare Optimierung
• Scicos -> eine interaktive Umgebung, um dynamische Systeme zu modellieren
• Metanet (Analyse und Optimierung von Netzwerken und Graphen)
• Symbolisches Rechnen (nur mit Maple)
• Paralleles Rechnen
• Statistik
• Interface mit Computer-Algebra (Maple, MuPAD)

Das Scilab Konsortium

Um den Erfolg von Scilab zu überschauen, hat das INRIA das Scilab Konsortium gegründet. Dies soll die Verbindung zu industriellen und akademischen Partner der ganzen Welt ermöglichen. Die Zielsetzung diese Konsortiums sind folgende:

• Versammlung der Gemeinschaft der Entwickler, um die wissenschaftlichen Fortschritte in wissenschaftliche Berechnungen und Automatik in die Scilab-Plattform zu integrieren
• Versammlung der Benutzer, um den Qualitätsanforderungen in der Industrie, aber auch für den Unterricht und die Forschung zu genügen
• Gewährleistung der Qualität
• Bereitstellung der Mittel, um ein Team zu unterhalten, das den Forbestand von Scilab sichert

Versionen

Die letzte stabile Version von Scilab, die von INRIA zum Download im Internet zur Verfügung stand, ist derzeit 3.0.

Konkurenz

Die Konkurrenten zu Scilab sind auf dem OS-Gebiet GNU-Maxima und GNU-TeXmacs. Auf dem kommerziellen Gebiet sind es Matlab, DynaGeo, Mathematica, Euklid, Derive etc.

-- DanielHerr -- 11 May 2004