Теоретическое обоснование проблемы развития современных тенденций в техническом творчестве

ВВЕДЕНИЕ

 

Актуальность темы исследования обуславливается постоянно возрастающей ролью научно-исследовательской и инновационной составляющей технического творчества. Традиционно техническое творчество трактуется как вид деятельности, результатом которой является технический объект, обладающий признаками полезности и субъективной (для личности) или объективной новизны. Техническое творчество развивает интерес к технике как объекту творчества, способствует формированию к познанию, учению и выбору профессии. Техническое творчество обогащает личностное развитие, содействуя приобретению практических умений, развитию творческих способностей талантливой молодежи.

Актуальность технического творчества определяется, во-первых, постоянно возрастающими требованиями к инновационной составляющей современного технико–технологического развития ведущих стран мира и возрастающими требованиями к профессиональной подготовке и готовности к новациям; во–вторых, важен международный контекст развития научно-технического творчества общества в общей логике Европейской образовательной хартии. Болонский процесс, заложил основы общего европейского образовательного процесса, в числе приоритетов которого не только соответствующие образовательные стандарты, но и развитие научно–технического творчества учащейся молодежи.

Таким образом, современный этап развития общества характеризуется ускоренными темпами освоения техники и технологий. Непрерывно требуются новые идеи для создания конкурентоспособной продукции, подготовки высококвалифицированных кадров. Внешние условия служат предпосылкой для реализации творческих возможностей личности, имеющей в биологическом отношении безграничный потенциал. Становится актуальной задача поиска подходов, методик, технологий для реализации потенциалов, выявления скрытых резервов личности.

Объектом исследования является техническое творчество.

Предметом исследования являются способы визуализации проектируемых объектов.

Целью исследования является раскрытие и описание современных тенденций в техническом творчестве на примере изучения способов визуализации проектируемых объектов.

Для достижения цели должны быть решены следующие задачи:

1) Проанализировать процесс развития технического творчества как вида человеческой деятельности.

2) Дать характеристику видам технического творчества на современном этапе развития науки.

3) Раскрыть способы визуализации объектов.

4) Рассмотреть программу визуализации 3–D моделирования как универсальный инструмент проектирования объектов.

5) Описать программные средства визуализации проектируемых объектов на примере программы 3–D моделирования «Blender».

Методы исследования – теоретический анализ литературных источников по проблеме исследования, обобщение данных полученных эмпирических путем.

Курсовая работа состоит из введения, двух разделов, выводам по разделам, заключения и списка использованных источников.

В первом разделе мы проанализировали процесс развития технического творчества как вида человеческой деятельности; охарактеризовали виды технического творчества на современном этапе развития науки и раскрыли способы визуализации объектов. Во втором разделе главе изучены технологические аспекты проблемы визуализации проектируемых объектов в техническом творчестве; рассмотрена Визуализация 3–D моделирования как универсальный инструмент проектирования объектов; Описаны программные средства визуализации проектируемых объектов на примере программы 3–D моделирования «Blender».

При написании курсовой работы было использовано 34 литературных источников, 27 рисунков, 1 таблица.

ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРОБЛЕМЫ РАЗВИТИЯ СОВРЕМЕННЫХ ТЕНДЕНЦИЙ В ТЕХНИЧЕСКОМ ТВОРЧЕСТВЕ

В первом разделе проведен анализ развития технического творчества как вида деятельности человека. Раскрыты виды технического творчества на современном этапе развития общества. Описаны способы визуализаци.

 

Способы визуализации

 

В ряде научных дисциплин визуализация применяется для кодирования информации и специально конструируются иконические и идеографические языки. Конструирование таких искусственных языков требует большой изобретательности и художественного воображения.

Без визуализации в широком смысле – воображения – научное творчество было бы невозможным. В своей основе оно опирается на знаково-символическую природу сознания, познающего мир опосредованно через целенаправленное создание искусственных языков и моделей. Визуализация в узком смысле в виде наглядных рисунков, графиков, чертежей выполняет многие функции: понимания, прояснения, доказательства, открытия и изобретения нового через наглядный образ и аналитическую работу мышления. В математике примерами могут служить процедуры геометрических доказательств, а в современной форме математического моделирования – анимационные компьютерные сценарии.

В настоящее время многие творческие люди с развитой способностью визуализации, рисуют трехмерный физический предмет с любого ракурса, даже из расположения в пространстве, которое физическое тело в принципе занять не может. Проведенные исследования феномена зрения и видения позволяют сделать выводы о разумности глаза, другими словами, наше видение в большей степени зависит от ментального конструирования предмета или ментальной визуализации. Мы видит то, что хотим видеть и то, что можем знать. Причем знание, сопровождающее видение, не обязательно представимо в речи. Визуальное понимание может быть ясным (ясновидение), но не обязательно четко осознанным и понятым через слово.

Сначала визуализация выполнялась вручную и представляла себе акварельный рисунок или отмывку тушью. Отмывка – это процесс нанесения кисточкой множества слоев воды подкрашенной тушью. Эти работы смело можно отнести к произведениям искусства (Рисунок 13) [4].

Рисунок 13 – Визуализация акварельным рисунком

 

Метод визуализации является также современным методом работы с абстрактными материями.

Компьютерная графика – это область информатики, в которой рассматриваются алгоритмы и технологии визуализации данных. Развитие компьютерной графики определяется в основном двумя факторами: реальными потребностями потенциальных пользователей и возможностями аппаратного и программного обеспечения. Потребности потребителей и возможности техники неуклонно растут, и на сегодняшний день компьютерная графика активно используется в самых различных сферах. Можно выделить следующие области применения компьютерной графики:

1) Визуализация информации.

2) Моделирование процессов и явлений.

3) Проектирование технических объектов.

4) Организация пользовательского интерфеса.

Визуализация информации

В большинстве научных статей и отчетов не обойтись без визуализации данных. Достойная форма представления данных – это хорошо структурированная таблица с точными значениями функции в зависимости от некоторых переменных. Но часто более наглядной и эффективной формой визуализации данных является графическая, а, например, при моделировании и обработке изображений – единственно возможная (Рисунок 14).

Рисунок 14 – Секторная диаграмма

 

Некоторые виды отображения информации различного происхождения перечислены в следующей таблице 1 [3].

 

Таблица 1 – Виды информации различного происхождения

1D–визуализация	2D–визуализация	3D-визуализация
- гистограмма; - секторная диаграмма	- ломанная кривая; - точечная диаграмма; - векторная диаграмма; - полутоновое изображение; - топографическая карта; - карта уровней	- поверхность; - векторная диаграмма; - карта объёма

 

Многие программы для финансовых, научных, технических расчётов используют эти и некоторые другие способы визуализации данных. Визуальное представление информации является прекрасным инструментом при проведении научных исследований, наглядным и веским аргументом в научных статьях и дискуссиях.

Моделирование процессов и явлений

Современные графические системы обладают достаточной производительностью для создания сложных анимационных и динамических изображений. В системах моделирования, которые также называются симуляторами, пытаются получить и визуализировать картину процессов и явлений, которые происходят или могли бы происходить в реальности. Самым известным и наиболее сложным примером такой системы является симулятор полётов, который используют для моделирования обстановки и процесса полёта при обучении пилотов (Рисунок 15) [33].

.

Рисунок 15 – Симуляция полетов

 

 В оптике симуляторы используются для моделирования сложных, дорогостоящих или опасных явлений. Например, моделирование формирования изображения или моделирования процессов в лазерных резонаторах.

Проектирование технических объектов

Проектирование является одной из основных стадий создания изделия в технике. Современные графические системы позволяют наглядно визуализировать проектируемый объект, что способствует скорейшему выявлению и решению многих проблем. Разработчик судит о своей работе не только по цифрам и косвенным параметрам, он видит предмет проектирования на своем экране. Компьютерные системы позволяют организовать интерактивное взаимодействие с проектируемым объектом и имитировать изготовление макета из пластичного материала. CAD–системы существенно упрощают и ускоряют работу инженера–конструктора, освобождая его от рутинного процесса черчения (Рисунок 16) [17].

Рисунок 16 – Проект технического объекта

 

В последние 5–7 лет визуальная парадигма при организации интерфейса между компьютером и конечным пользователем стала доминирующей. Оконный графический интерфейс встроен во многие современные операционные системы. Уже достаточно стандартизован набор элементов управления, которые используются при построении такого интерфейса. Большинство пользователей уже привыкло к такой организации интерфейса, который позволяет пользователям чувствовать себя более комфортно и повышать эффективность взаимодействия.

Всё это, говорит о том, что в самой операционной системе должны быть уже реализованы достаточно большое количество функций для визуализации элементов управления. Например, операционная система Windows предоставляет разработчикам GDI (Graphics Device Interface). Как показывает практика, для некоторых приложений возможностей, предоставляемых системной API, вполне достаточно для визуализации обрабатываемых данных (построения простейших графиков, представления моделируемых объектов и явлений). Но такие недостатки, как низкая скорость отображения, отсутствие поддержки трехмерной графики не способствуют ее использованию для визуализации научных данных и компьютерного моделирования. В некоторых научных и технических программах со сложным графическим выводом требуются функции для более быстрой, мощной и гибкой визуализации вычисленных данных, моделируемых явлений, проектируемых объектов.

Технологии компьютерной графики

В современных научных и технических приложениях сложная графическая вызуализация реализуется с использованием библиотеки OpenGL, которая стала стандартом de facto в области трёхмерной визуализации. Библиотека OpenGL представляет собой высокоэффективный программный интерфейс к графическому аппаратному обеспечению. Наибольшую производительность эта библиотека позволяет достичь в аппаратных системах, работающих на основе современных графических ускорителей (аппаратное обеспечение, освобождающее процессор и выполняющее вычисления, необходимые для визуализации) (Рисунок 17) [22].

Рисунок 17 – Графический проект автомобиля

 

Архитектура и алгоритмы были библиотеки разработаны в 1992 году специалистами фирмы Silicon Graphics, Inc. (SGI) для собственного аппаратного обеспечения графических рабочих станций Iris. Через несколько лет библиотека была портирована на многие аппаратно–программные платформы (в том числе Intel+Windows) и сегодня является надёжной многоплатформенной библиотекой.

Библиотека OpenGL является бесплатно распространяемой, что является ее несомненным достоинством и причиной столь широкого использования.

OpenGL является не объектно-ориентированной, а процедурной библиотекой (около сотни комманд и функций), написанная на языке С. С одной стороны – это недостаток (компьютерная графика – благодатная область использования объектно-ориентированного программирования), но зато работать с OpenGL могут программисты работающие на C++, Delphi, Fortran и даже Java и Python.

Совместно с OpenGL обычно используется несколько вспомогательных библиотек, которые помогают наcтроить работу библиотеки в данной среде или выполнить более сложные, комплексные функции визуализации, которые реализуются посредством примитивных функций OpenGL. Кроме того существует большое количество графических библиотек специализированного назначения, которые используют библиотеку OpenGL в качестве низкоуровневого базиса, своеобразного ассемблера, на основе которого строятся сложные функции графического вывода (OpenInventor, vtk, IFL и многие другие).

Фирма Microsoft тоже разработала и предлагает использовать для подобных целей мультимедийную библиотеку DirectX. Эта библиотека широко используется в игровых и мультимедийных приложениях, а в научных и технических приложениях распространения не получила. Причина заключатся, скорее всего, в том, что DirectX работает только под Windows [3].

Выводы по первому разделу

Анализ процесса развития технического творчества как вида человеческой деятельности показал, что это процесс по освоению технических знаний и созданию технических систем на основе предшествующего опыта и знаний, результатом которой является технический объект, обладающий признаками полезности и субъективной личности новизны. Целью технического творчества является создание принципиально нового технического объекта для удовлетворения общественной потребности.

Изучение видов технического творчества на современном этапе развития науки позволило сделать вывод, что в течение многих веков в истории изучения творчества «мирно сосуществовали» различные взгляды – научные и околонаучные представления, здравый смысл и предрассудки. Вечность этой проблемы заключена в самом динамизме становления реальных человеческих способностей, в их бесконечно разнообразных линиях формирования, проявлениях, применении.

Анализ способов визуализации объектов дает основание считать, что без визуализации в широком смысле – воображения – научное творчество было бы невозможным. В своей основе оно опирается на знаково*символическую природу сознания, познающего мир опосредованно через целенаправленное создание искусственных языков и моделей. Визуализация в узком смысле в виде наглядных рисунков, графиков, чертежей выполняет многие функции: понимания, прояснения, доказательства, открытия и изобретения нового через наглядный образ и аналитическую работу мышления. В математике примерами могут служить процедуры геометрических доказательств, а в современной форме математического моделирования – анимационные компьютерные сценарии. В ряде научных дисциплин визуализация применяется для кодирования информации и специально конструируются иконические и идеографические языки. Конструирование таких искусственных языков требует большой изобретательности и художественного воображения.

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

 

В настоящее время проблемы технического творчества и конкретно способов визуализации проектируемых объектов находятся в процессе активного изучения. Развитие науки и техники, внедрение в жизнь достижений научно–технического прогресса способствует доказательству самых современных теорий и выдвижению новых гипотез в этой области. Успехи в изучении способов визуализации проектируемых объектов дают дополнительные возможности в процессе развития технического творчества человеческой личности и общества в целом.

Изучение технического творчества, творчествоведение на современном этапе в условиях непростой экономической и социальной обстановки особенно актуально и способно придать человечеству новые силы на пути самосовершенствования и дальнейшего экономического, социального и духовного развития.

Современное производство невозможно представить без производственного моделирования продукции. С появлением 3D-теxнологий производители получили возможность значительной экономии материалов и уменьшения финансовых затрат на инженерное проектирование. С помощью 3D-моделирования дизайнеры-графики создают трехмерные изображения деталей и объектов, которые в дальнейшем можно использовать для создания пресс–форм и прототипов объекта. Компьютерная техника дала возможность автоматизированного проектирования: создание на экране компьютера виртуального мира, в котором изделие уже существует, как оно есть

Анализ программы 3-D моделирования «Blender» показал, что он является полнофункциональным программным обеспечением. Он разрабатывается сообществом разработчиков Свободного Программного Обеспечения, где люди со всего мира вносят свой вклад в развитие программы для общего успеха. Blender является свободно распространяемой средой рендеринга (анимации и создания игр) с открытым исходным кодом и поддерживается организацией Blender Foundation.

Таким образом, анализ литературы по проблеме изучения современных тенденций в техническом творчестве, в общем, и способов визуализации проектируемых объектов в частности, показал актуальность и своевременность данной темы. Цель курсовой работы достигнута, задачи выполнены.

При написании курсовой работы было использовано 34 литературных источников, 27 рисунков, 1 таблица.

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Актуальность темы исследования обуславливается постоянно возрастающей ролью научно-исследовательской и инновационной составляющей технического творчества. Традиционно техническое творчество трактуется как вид деятельности, результатом которой является технический объект, обладающий признаками полезности и субъективной (для личности) или объективной новизны. Техническое творчество развивает интерес к технике как объекту творчества, способствует формированию к познанию, учению и выбору профессии. Техническое творчество обогащает личностное развитие, содействуя приобретению практических умений, развитию творческих способностей талантливой молодежи.

Актуальность технического творчества определяется, во-первых, постоянно возрастающими требованиями к инновационной составляющей современного технико–технологического развития ведущих стран мира и возрастающими требованиями к профессиональной подготовке и готовности к новациям; во–вторых, важен международный контекст развития научно-технического творчества общества в общей логике Европейской образовательной хартии. Болонский процесс, заложил основы общего европейского образовательного процесса, в числе приоритетов которого не только соответствующие образовательные стандарты, но и развитие научно–технического творчества учащейся молодежи.

Таким образом, современный этап развития общества характеризуется ускоренными темпами освоения техники и технологий. Непрерывно требуются новые идеи для создания конкурентоспособной продукции, подготовки высококвалифицированных кадров. Внешние условия служат предпосылкой для реализации творческих возможностей личности, имеющей в биологическом отношении безграничный потенциал. Становится актуальной задача поиска подходов, методик, технологий для реализации потенциалов, выявления скрытых резервов личности.

Объектом исследования является техническое творчество.

Предметом исследования являются способы визуализации проектируемых объектов.

Целью исследования является раскрытие и описание современных тенденций в техническом творчестве на примере изучения способов визуализации проектируемых объектов.

Для достижения цели должны быть решены следующие задачи:

1) Проанализировать процесс развития технического творчества как вида человеческой деятельности.

2) Дать характеристику видам технического творчества на современном этапе развития науки.

3) Раскрыть способы визуализации объектов.

4) Рассмотреть программу визуализации 3–D моделирования как универсальный инструмент проектирования объектов.

5) Описать программные средства визуализации проектируемых объектов на примере программы 3–D моделирования «Blender».

Методы исследования – теоретический анализ литературных источников по проблеме исследования, обобщение данных полученных эмпирических путем.

Курсовая работа состоит из введения, двух разделов, выводам по разделам, заключения и списка использованных источников.

В первом разделе мы проанализировали процесс развития технического творчества как вида человеческой деятельности; охарактеризовали виды технического творчества на современном этапе развития науки и раскрыли способы визуализации объектов. Во втором разделе главе изучены технологические аспекты проблемы визуализации проектируемых объектов в техническом творчестве; рассмотрена Визуализация 3–D моделирования как универсальный инструмент проектирования объектов; Описаны программные средства визуализации проектируемых объектов на примере программы 3–D моделирования «Blender».

При написании курсовой работы было использовано 34 литературных источников, 27 рисунков, 1 таблица.

ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРОБЛЕМЫ РАЗВИТИЯ СОВРЕМЕННЫХ ТЕНДЕНЦИЙ В ТЕХНИЧЕСКОМ ТВОРЧЕСТВЕ

В первом разделе проведен анализ развития технического творчества как вида деятельности человека. Раскрыты виды технического творчества на современном этапе развития общества. Описаны способы визуализаци.