software livre e matemática - slideshow - v. 2
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Essa é a apresentação da minha monografia de fim de curso, intitulada "Software livre e matemática: Opções em pesquisa e ensino". Essa versão tem mais imagens e foi a apresentada. A monografia está hospedada no Scribd: http://tinyurl.com/sl-e-mat.TRANSCRIPT
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Software Livre e Matemática: Opções de pesquisa e ensino
Ricardo Jurczyk Pinheiro
Orientador: Ricardo da Silva Kubrusly
Licenciatura em MatemáticaUFRJ - 2008
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Software livre e matemática: Opções de pesquisa e ensino
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Sumário
Proposta
Unix
Projeto GNU
Software Livre
(GNU)/Linux
Distribuições
Ubuntu
Software livre e Matemática
Objetivos do trabalho
Álgebra Computacional
Álgebra Comutativa e Teoria dos Grupos
Geometria
Visualização e plotagem
Bibliotecas de programação
Outros
Conclusões
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Software livre e matemática: Opções de pesquisa e ensino
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Proposta
Este trabalho traz uma observação sobre o movimento crescente do Software Livre, representado principalmente pelo sistema operacional GNU/Linux, e sua interdisciplinaridade com a Matemática. O objetivo desse trabalho é catalogar e indicar software preferencialmente livre para uso em pesquisa com matemática.
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UNIX
1965 – Início do projeto MULTICS. 1969 a 1971 – UNICS, desenvolvido no Bell Labs. 1973 – UNICS reescrito em C, e rebatizado UNIX. 1975 – UNIX V6 e o início da sua popularidade:
A/UX, AIX, BOS, Coherent, Darwin, FreeBSD, HP-UX, Irix, Linux, Mac OS X, Minix, NetBSD, NeXTSTEP, OpenBSD, OSF/1, Plan 9, Plurix, QNX, SCO UNIX, Solaris, Ultrix, UnixWare, Uzix, Tropix, etc.
Mais de 50 sistemas operacionais padrão Unix.
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Projeto GNU
● Richard M. Stallman● Pesquisador do MIT (Lab. de IA)● Longa tradição hacker.
● Trocar programas como se trocam receitas de bolo.
● Insatisfeito com as mudanças (Brigas na Justiça pela propriedade do Unix, código fechado, etc)
● 1983 - Manifesto GNU (GNU Not Unix)● Objetivo: Sistema operacional livre, baseado
em Unix.
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Software livre e matemática: Opções de pesquisa e ensino
Software Livre
● Uma questão de liberdade, não de preço.
”Free as in free speech, not as in free beer.”● Quatro liberdades:
1.Usar o programa para o que quiser.
2.Estudar o programa e aprender com ele.
3.Modificar o programa para os seus propósitos.
4.Distribuí-lo da mesma forma que você o recebeu.● Garantias dadas pela licença de uso do software.
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(GNU)/Linux
● Linus Torvalds● Aluno de Ciência da Computação
(Universidade de Helsinki). ● 1991 (outubro) – kernel versão 0.02.
● Primeira versão disponível a todos.● Objetivo: Only for fun (”Só de farra”).● Uso de ferramentas GNU – por isso GNU/Linux.● GPL - Licença – ”(...) amarrei minhas próprias
mãos para garantir a liberdade do Linux (...)”
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Distribuições
Kernel Linux + ferramentas GNU + programas. Empresas, uma pessoa ou um grupo de pessoas. Personalização:
Empacotamento, suporte, preço, arquiteturas suportadas, público-alvo, etc.
Muitas centenas de distribuições. Exemplos: Fedora, Ubuntu, Gentoo, Mandriva,
Slackware, Debian, CentOS, openSUSE, Arch, Kurumin, Foresight, etc.
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Ubuntu
Mark Shuttleworth● Milionário sul-africano● Primeiro africano no espaço.
● Ubuntu = ”humanidade através de outros” (zulu).● Canonical
● Empresa que apóia o desenvolvimento do Ubuntu.
Objetivo: ”Linux para seres humanos”
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Software livre e Matemática
Nunca houve tanta pesquisa e avanços em Matemática como hoje em dia.
Avanços consideráveis no ensino de matemática. Apoio computacional para a pesquisa e o ensino. Por que software livre?
Chance de adequar o software às suas necessidades.
Custos com licença quase nulos. Desenvolvimento compartilhado.
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Objetivos do trabalho
Relacionar a maior quantidade de softwares para matemática para Linux.
Análise de soluções para os diversos campos da matemática usando software livre.
Apontar alternativas. Estimular o desenvolvimento. Alguns exemplos serão relacionados.
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Álgebra Computacional
Axiom Desenvolvido desde 1971 Grande lista de ”descendentes”
Qalculate! Um CAS ”travestido” de calculadora. Muitos recursos simples.
SAGE Servidor Web integrado. Interface para vários softwares.
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Álgebra Comutativa e Teoria dos Grupos
CoCoA Domínio Público. Biblioteca de programação integrada.
KASH/KANT Teoria dos Grupos. KASH = shell para o KANT.
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Álgebra linear e análise numérica
FreeMat Executa 95% do código original para o
MATLAB. Suporte a processamento paralelo.
Octave Ambiente de análise numérica. Parte do projeto GNU.
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Geometria fractal
Endlos, EyeFract, Fractint, GLFract, Fyre, Glito, Gnofract 4D, XaoS.
Glito Foco em fractais auto-iterados (IFS)
Gnofract 4D Ambiente GNOME Vê os conjuntos de fractais como diferentes
visões do mesmo fractal quadridimensional.
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Geometria computacional
C. a R. (Compass and Ruler) Uso de macros para construção geométrica.
Geogebra Escrito em Java. Suporte a mais de 35 idiomas. Álgebra linear, cálculo e geometria integrados.
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Visualização e plotagem
Gnuplot Diversas plataformas. Exporta para vários formatos.
QtiPlot Semelhante ao Origin Uso de Python para criar módulos e estender a
capacidade.
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Bibliotecas de programação - Álgebra computacional
JACAL Parte do projeto GNU. Escrito em Scheme.
SymPy Parte do SAGE. Expansível através de módulos. Escrito em Python.
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Bibliotecas de programação - Álgebra linear e análise numérica
BLAS Base de outras bibliotecas, como LINPACK,
EISPACK, LAPACK, MINPACK, etc. LINPACK
Escrita em Fortran 77. HPL – baseado no LINPACK, usado na lista
do Top500.
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Bibliotecas de programação - outros
Geometria computacional CGAL.
Escrita em C++. Operações com primitivas geométricas.
Transformada de Fourier Largamente usada em análise de sinais e
compressão de dados. FFTW – bem completa. Kiss FFT – simples ao extremo.
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Bibliotecas de programação - outros
Processamento paralelo MPI
Padrão para biblioteca de passagem de mensagens.
Uso em computação de alto desempenho e processamento paralelo.
PVM. Padrão anterior ao MPI. Interfaces para C, C++, FORTRAN e outras.
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Bibliotecas de programação - outros
JScience Biblioteca em Java. Proposta de sinergia entre várias ciências.
JSCL-Meditor. Biblioteca em Java com front-end para várias
arquiteturas. Módulos para uso em vários campos da
matemática.
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Calculadoras científicas
Uso de notação polonesa reversa (RPN) Galculator
Programável. Opção de operar em ”modo papel”.
Mate Funciona via Web.
Rpcalc Imita a interface da calculadora HP-48G.
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Lógica de alta ordem
HOL Demonstração de teoremas usando lógica, com
uma meta-linguagem, a ML. Metamath
Linguagem de programação para prova de teoremas matemáticos.
Base: Conjunto de axiomas de Zermelo-Fraenkel.
Mais de 8000 demonstrações já feitas.
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Computação numérica
Chombo Método das diferenças finitas.
SUNDIALS Resolutor de problemas de valor inicial em
EDs e sistemas de EDs. TeLa
Simulação numérica. Usado em previsão meteorológica.
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Conclusões
Total de softwares relacionados: 110. Softwares livres: 94 (85%). Maior parte – licença GPL – permite a
modificação e a redistribuição. Incentivo à produção e ao uso. Incentivo ao desenvolvimento de soluções
baseadas nesses softwares.
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Fim!
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