Обзор Origin 9.1

Что нового?

Программные продукты компании OriginLab представляют собой промышленный стандарт для сбора и визуализации данных, полученных в ходе различных экспериментов, в том числе и экспериментов, проводимых в физических лабораториях. С 1993 года компания OriginLab каждые полгода выпускает обновления для своих продуктов, которые включают новые типы графиков, обновления пользовательского интерфейса, новые вычислительные алгоритмы и алгоритмы подгонки, а также механизмы хранения данных. Последнее обновление — Origin 9.1 — было посвящено улучшению механизмов визуализации и добавлению новых графиков. Помимо этого был сделан шаг в сторону упрощения пользовательского интерфейса.

Изменение интерфейса тут же бросается в глаза после установки последнего обновления. Он стал более плавным, стройным и если так можно выразиться, более располагающим к себе. В том время как научное программное обеспечение обычно обладает спартанским и аскетичным интерфейсом, различные иконки на панели инструментов в Origin 9.1 представлены яркими и интуитивно понятными символами. Сами панели инструментов заключены в аккуратные рамки, что придает интерфейсу ощущение открытости и порядка.

Когда я попытался построить мой первый график в этой системе, то столкнулся с абсолютно новой для меня вещью — как пользователь версии 7.5 я не имел никакого представления, что такое рабочая книга (workbook). Оказалось, вместо того, чтобы создавать все новые и новые окна с таблицами и графиками, теперь можно помещать их все в единую рабочую книгу, что позволяет консолидировать данные и максимально оптимизировать рабочее пространство. Интерфейс в данном случае напоминает Microsoft Excel, который, на мой взгляд, является оптимальным интерфейсом для хранения данных. В то же время все эти возможности окажутся знакомыми для пользователей, прежде работавших в 8 версии системы, хотя для них тоже есть несколько сюрпризов, например, значительно обновленные искрографики.

В обновлении также появилась возможность добавления комментариев к отдельным столбцам и строкам таблиц. Это могут быть, например, единицы измерения или средние значения. Для меня, как человека, который работает с данными каждый день, эти возможности представляют весьма ценный инструмент и заставляют лишний раз порадоваться тому, что в моем распоряжении оказалась версия 9.1.

Релиз 9.1 весьма плотно укомплектован новыми типами графиков, но в отличие от всех аналогичных программных продуктов, простота, с которой эти различные сложные графики можно построить, сравнима с простотой построения графика обычной прямой. В особенности меня поразили водопадные диаграммы. Они очень просто и ясно позволяют отобразить в трехмерном пространстве несколько массивов двухмерных данных. В дополнение ко всему, мне понравилась легкость, с которой можно вращать и рассматривать с различных ракурсов сложные трехмерные графики — это в значительной мере упрощает их понимание и оценку. Отдельно хотелось бы выделить тернарные графики. Несмотря на то, что они представляют собой лишь небольшую нишу в области обработки и визуализации данных, выглядят весьма эффектно и аккуратно, впрочем, как и все графики в системе Origin.

Любой пользователь, работающий в области анализа данных, скажет, что одной из самых важных возможностей специализированных программных продуктов является подгонка кривых, в том числе с учетом нелинейных компонентов и моделей, задаваемых пользователем. Тем не менее, в большинстве пакетов возможности данного функционала зачастую разочаровывают, ведь создать решатель, который бы одинаково эффективно решал задачи из различных областей весьма тяжело. Это касается и ПО Origin, которое как и большинство аналогичных программ, может столкнуться с трудностями при обработке абстрактных данных и сложных функциональных зависимостей. Тем не менее, обновленный алгоритм подгонки в большинстве случаев работает успешно и невероятно быстро, а благодаря робастному сглаживанию, решатель успешно справляется, например, с зашумленными синусоидальными зависимостями. В данном случае система также записывает значения параметров, характеризующих качество подгонки по различным моделям, что позволяет сравнивать их между собой внутри одной таблицы.

Помимо вышесказанного, мне хотелось бы выделить одну черту, которая делает Origin 9.1 обязательной к приобретению. Это обновления встроенной документации. Обычно документация программных продуктов является запутанной, излишне детальной и плохо структурированной. Документация Origin 9.1 написана простым языком и содержит множество скриншотов, облегчающих понимание. Также для новых пользователей предусмотрены обучающие материалы, позволяющие новичкам освоить не только базовые функции, но более продвинутые возможности программы. Когда бы мне ни захотелось освоить новый вид графиков, я легко и по шагам могу выполнить все соответствующие команды, руководствуясь документацией.

Определение структурных характеристик материалов

Джейсон Никель, аспирант университета Северной Каролины, также использует Origin в своих исследованиях, в частности для сбора отображения данных на высоком научном и профессиональном уровнях.

Его научная группа занимается проблемами определения структурных характеристик материалов. Основным инструментом их работы являются различные методики, основанные на дифракции рентгеновского излучения. Однако в лабораториях такие установки зачастую не обладают достаточной мощностью, чтобы целиком раскрыть структуру материалов или выявить структурные изменения. Поэтому Джейсон с коллегами периодически обращается за помощью к более мощным нейтронным дифрактометрам. Такие эксперименты предоставляют ученым огромные массивы данных, которые затем обрабатываются для выявления кристаллографической информации, с использованием метода уточнения Ритвельда.

Именно здесь на помощь исследователям приходит ПО Origin. Оно позволяет им относительно просто организовать наборы данных и затем построить совмещенные графики, визуализирующие исходные и обработанные данные, а также разницу между ними, в соответствии с какой-либо из метрик.

Из-за нелинейного отношения между значениями по оси Х и их физическим смыслом (d-spacing), научная группа активно использует функционал Origin, позволяющий на одном графике строить сразу несколько осей Х. Такой подход дает им возможность просто и понятно представлять весьма сложные кристаллические структуры.

Как уже сказано ранее, главное направление исследований данной научной группы — определение структурных характеристик с использованием дифракции рентгеновских лучей. Результаты многомерных экспериментов сложно представить в виде двухмерного графика. Поэтому Джейсону часто приходится строить трехмерные графики, для чего он и использует пакет Origin. Встроенный функционал для построения трехмерных поверхностей, основанный на OpenGL позволяет исследователям изобразить сложные отношения между структурными элементами в удобном и эстетичном виде.