В продолжение этой темы, решил разобраться с тем, как обстоят дела у «западных партнеров» в плане контроля загрязнения воздуха. Дело оказалось интересное, по-своему увлекательное, однако, что больше всего порадовало (говорю без сарказма) — так это подход зарубежных коллег к распространению специализированного софта для экологов-проектировщиков. Их подход, с одной стороны, может показаться кому-то странным, но, с другой стороны — это наиболее подходящий способ сделать так, чтобы получаемые результаты расчётов могли быть однозначно проверены и интерпретированы. Собственно, результат моих «похождений» по epa.gov и вылился в итоге в эту статью и, ещё, как минимум одну, посвященные работе с консольными приложениями.
Разработка и поддержка специализированного софта в экологии — дело достаточно сложное и интересное. В законодательстве по экологии (причём в любой стране мира, где такое законодательство есть) существует презумпция виновности — любой промышленный объект, сооружение является потенциально опасным для человека пока не доказано обратное.
Вот и разрабатываются разного рода методики, программы, приложения, позволяющие облегчить труд проектировщиков и оценить на этапе проектирования возможный вред производственного объекта, который он нанесет окружающей среде. И, если с отходами производства всё более или менее понятно, то вода и воздух — дело не простое. Как ещё на этапе проектирования оценить вред, который нанесет новый объект в ближайшей жилой зоне? Как объективно доказать, что то или иное предприятие виновно или, наоборот, не виновно в том, что людям нечем было дышать, если на момент разбирательства выброс «исчез»?
Для таких случаев (и не только), ещё в начале XX века было разработано большое количество математических моделей, как у нас — в России, так и за рубежом, которые позволяют оценивать самые разные параметры загрязнения окружающей среды — рассчитывать концентрации в воздухе в любой точке местности, определять концентрации в воде на разных расстояниях от точки сброса и так далее. Конечно, любая мат.модель не может в точности описать абсолютно все наблюдаемые процессы в атмосфере — есть специальные модели для транспорта, для расчёта осаждения пыли на поверхностях и так далее. Кто сталкивался с подобными моделями, тот не даст соврать, что большая часть таких моделей (до момента «превращения» их в методики) — это решение дифуров разного порядка, тройные интегралы, матрицы — в общем всё то, что так любят технари и ненавидят гуманитарии. Да и методики, основанные на этих моделях, часто «не по зубам» тем, кто считает, что экология — это сугубо гуманитарная наука.
Так вот, под эти все модели и методики во всем мире разрабатывается специализированный софт, но подходы к разработке и распространению у каждого свои.
Как дела обстоят в России?
В РФ весь специализированный софт для расчёта загрязнения атмосферы сплошь проприетарный. По-большому счёту серьезными разработками такого ПО занимаются три организации — в Питере, Новосибирске и Воронеже. Стоимость такого софта обычно начинается с $500 и, в зависимости, от «хотелок» может вырасти до $2000, а то и более. На руки пользователь получает программный продукт, состоящий из геоинформационной системы и, собственно, программы для расчёта, а также USB-ключ, без которого софт — не софт.
Схема распространения простая: заплатил — получил — работаешь пока не вырастет номер версии — покупаешь по-новой и так по кругу.
При этом, никто и никогда не даст вам исходник. Даже кусок исходника. Всё закрыто/зашифровано.
Плюсы для пользователя:
- по крайней мере 2 из 3-х организаций продают достаточно удобный и не глючный софт с юзабельным интерфейсом, кучей плюшек прямо «из коробки»
- поддержка 24х7
- доступ к обновлениям и т.д.
Минусы:
- неизвестно, на сколько точно и правильно реализована модель в этом софте, а верифицировать данные вручную практически не реально.
- практически нет выбора. Три конторы на всю РФ — это не серьезно, а учитывая, что ценник для более или менее подходящей комплектации ПО «кусается», то становится совсем печально.
Кстати, первый пункт «минусов» — «новшество» 2017-го года, когда отменили обязательную сертификацию ПО в ГГО им. Воейкова. Теперь проектировщик может только верить на слово разработчику программы.
В результате имеем крайне ограниченный круг разработчиков софта с достаточно высокой ценой и, на данный момент, сомнительным качеством реализации мат.модели.
Как дела обстоят у «зарубежных партнеров»?
Здесь всё интереснее. Во-первых, если у нас под все задачи используется одна мат.модель (но хорошая и не одну сотню раз проверенная и выверенная), то «там» — моделей штук 20 всякого разного вида и содержания.
Есть организация — United States Environmental Protection Agency, которая сотрудничает с именитыми учёными, математиками, исследователями, которые по роду своей деятельности разрабатывают весь математический аппарат этих самых моделей, проводят полевые испытания, совершенствуют механизмы расчёта и так далее.
Эти же математики и учёные пишут на Фортране реализации своих моделей и публикуют свои разработки на сайте EPA. Обычно, архив таких разработок содержит абсолютно все исходники, консольное приложение для работы, небольшой файл справки и тестовые варианты исходных данных.
Когда та или иная модель проходит верификацию другими учёными, походит все полевые испытания и так далее её могут рекомендовать использовать для проектных решений. Например, сейчас в ходу модель AERMOD и любой желающий может скачать её реализацию на Фортране, запустить приложение, провести необходимые расчёты и вообще делать с ней всё, что захочет. И это всё абсолютно бесплатно (без регистраций и смс).
Помимо EPA и учёных в этой нише «варятся» и разработчики софта, которые пишут GUI под те самые консольные приложения.
Аналогичная картина, кстати, наблюдается и в Европе: консоль — бесплатно, исходники — можешь брать, GUI — сторонние разработчики продают за деньги.
Причём стоимость таких «гуёв» может составлять от $1000 и выше.
Что лично мне нравится в таком подходе:
- Я могу сам реализовать свой GUI для работы и при этом буду на 146% уверен, что расчёт ведется верно, по верифицированной методике;
- Я могу воспользоваться (если хватит денег) чужим программным продуктом и знать, что это ПО работает по верифициронной методике;
- Если у меня нет средств на покупку, то я могу скачать консольное приложение, приложить больше усилий на работу с исходными данными, но в результате получить тот же результат.
- От пользователя ничего не скрывается: хочешь посмотреть как решается уравнение турбулентной диффузии, с какими граничными условиями и допущениями — не вопрос. Качай исходник и смотри, нанимай программиста на Фортране, чтоб объяснил, если сам не понимаешь.
И, что самое интересное — всё, в итоге, остаются в плюсе:
- разработчики ПО — разрабатывают по-сути GUI для работы, не заморачиваясь над способами решения диф.уров и прочего и при этом неплохо зарабатывают.
- EPA и другие гос.учреждения — распространяют консольные приложения, которые любой может проверить на достоверность результатов. При этом идёт постоянное развитие возможностей мат.моделей.
- Учёные и исследователю практически без затратно могут получать отзывы по своей работе и корректировать развитие своих моделей.
Вот такой бы подход реализовать и у нас здесь. Понятно, что найдется масса желающих заполучить «халяву», которые будут пищать, страдать, но продолжать вручную собирать файл исходных данных, но ведь далеко не все враги своему здоровью? Такой подход к распространению софта может привести к расширению рынка разработки и продажи софта для экологов-проектировщиков и, что самое важное — повысит достоверность результатов.
Я и сам на данный момент пишу небольшой GUI под AERMOD. И как раз во второй части статьи рассмотрю вопросы, связанные с запуском и работой с консольными приложениями в Delphi.