Solucionador TK

TK Solver (originalmente TK!Solver ) ^{[ 1 ]} es un sistema de software de modelado matemático y resolución de problemas basado en un lenguaje declarativo basado en reglas , comercializado por Universal Technical Systems, Inc. ^{[ 2 ]}

Inventado por Milos Konopasek a finales de la década de 1970 y desarrollado inicialmente en 1982 por Software Arts , la empresa detrás de VisiCalc , ^{[ 1 ]} el objetivo de Konopasek al inventar el concepto TK Solver era crear un entorno de resolución de problemas en el que un modelo matemático dado, construido para resolver un problema específico, pudiera usarse para resolver problemas relacionados (con una redistribución de las variables de entrada y salida) con una programación adicional mínima o nula: una vez que un usuario ingresa una ecuación, TK Solver puede evaluar esa ecuación tal cual , sin aislar las variables desconocidas en un lado del signo igual.

TK Solver se vendió a través de distribuidores regionales, las propias ventas de Software Arts en el noreste de Estados Unidos y Digital Equipment Corporation para las versiones DEC Professional y DEC Rainbow . ^{[ 3 ]} Software Arts también lanzó una serie de " Solverpacks ", "versiones listas para usar de algunas de las fórmulas más utilizadas en áreas de aplicación específicas". ^{[ 4 ]}

El New York Times describió TK Solver como haciendo "por la ciencia y la ingeniería lo que el procesamiento de textos hizo por las comunicaciones corporativas [sic] y los paquetes de cálculo por las finanzas". ^{[ 1 ]}

Las tecnologías centrales de TK Solver son un lenguaje de programación declarativo , un solucionador de ecuaciones algebraicas, ^{[ 1 ]} un solucionador de ecuaciones iterativo y una interfaz estructurada basada en objetos, que utiliza una estructura de comandos. ^{[ 1 ] [ 8 ]} La interfaz comprende nueve clases de objetos que se pueden compartir y fusionar en otros archivos TK:

• Reglas: ecuaciones, fórmulas, llamadas a funciones que pueden incluir condiciones lógicas.
• Variables: una lista de las variables que se utilizan en las reglas, junto con los valores (numéricos o no numéricos) que ha introducido el usuario o que ha calculado el software.
• Unidades: todos los factores de conversión de unidades, en un solo lugar, para permitir la actualización automática de los valores cuando se cambian las unidades.
• Listas: rangos de valores numéricos y no numéricos que pueden asociarse a una variable o procesarse directamente ^{[ 1 ]} mediante funciones de procedimiento.
• Tablas: colecciones de listas mostradas juntas
• Gráficos: gráficos de líneas, diagramas de dispersión, gráficos de barras y gráficos circulares.
• Funciones: componentes de programación basados ​​en reglas, búsqueda en tablas y programación procedimental.
• Formatos: configuración para mostrar valores numéricos y de cadena.
• Comentarios: para explicación y documentación.

Cada clase de objeto se lista y almacena en su propia hoja de cálculo: la Hoja de Reglas, la Hoja de Variables, la Hoja de Unidades, etc. Dentro de cada hoja de cálculo, cada objeto tiene propiedades resumidas en subhojas o visualizadas en una ventana de propiedades. La interfaz utiliza barras de herramientas y una barra de navegación jerárquica que se asemeja al árbol de directorios que se ve en el lado izquierdo del Explorador de Windows .

La estructura de programación declarativa se materializa en las reglas, funciones y variables que forman el núcleo de un modelo matemático. ^{[ 9 ]}

Todas las reglas se introducen en la Hoja de Reglas o en funciones definidas por el usuario. A diferencia de una hoja de cálculo o un entorno de programación imperativa , las reglas pueden estar en cualquier orden o secuencia y no se expresan como sentencias de asignación. "A + B = C / D" es una regla válida en TK Solver y puede resolverse para cualquiera de sus cuatro variables. Las reglas se pueden añadir y eliminar según sea necesario en la Hoja de Reglas, sin importar su orden, e incorporarse a otros modelos. Un modelo de TK Solver puede incluir hasta 32 000 reglas, y la biblioteca que se incluye con la versión actual contiene utilidades para matemáticas superiores, estadística, ingeniería y ciencias, finanzas y programación.

Las variables de una regla se registran automáticamente en la Hoja de variables al introducir la regla, la cual se muestra en formato matemático en la ventana Vista matemática situada en la parte inferior de la pantalla. Cualquier variable puede funcionar como entrada o salida, y el modelo ^{[ 9 ]} se resolverá para las variables de salida en función de la selección de las entradas.

TK Solver también incluye una base de datos de factores de conversión de unidades, y los usuarios pueden agregar, eliminar o importar conversiones de unidades de forma similar a como se hace con las reglas. Cada variable está asociada a una unidad de cálculo, pero también se les pueden asignar unidades de visualización, y TK convierte automáticamente los valores. Por ejemplo, las reglas pueden basarse en metros y kilogramos, pero se pueden usar pulgadas y libras para la entrada y la salida.

TK Solver tiene tres formas de resolver sistemas de ecuaciones. El "solucionador directo" resuelve un sistema algebraicamente mediante el principio de sustitución consecutiva. Cuando varias reglas contienen varias incógnitas, el programa puede activar un solucionador iterativo que utiliza el algoritmo de Newton-Raphson para aproximar sucesivamente basándose en estimaciones iniciales para una o más de las variables de salida. También se pueden usar funciones de procedimiento para resolver sistemas de ecuaciones. Las bibliotecas de dichos procedimientos se incluyen con el programa y se pueden combinar en archivos según sea necesario. Una función de solucionador de listas permite asociar variables con rangos de datos o distribuciones de probabilidad, resolviendo para múltiples valores, lo que es útil para generar tablas y gráficos y para ejecutar simulaciones de Monte Carlo . La versión premium ahora también incluye un "Optimizador de soluciones" para establecer directamente límites y restricciones en la resolución de modelos ^{[ 9 ]} para condiciones mínimas, máximas o específicas.

TK Solver incluye aproximadamente 150 funciones integradas : matemáticas, trigonométricas , booleanas , de cálculo numérico , operaciones matriciales, acceso a bases de datos y funciones de programación, incluyendo manejo de cadenas y llamadas a rutinas compiladas externamente. Los usuarios también pueden definir tres tipos de funciones: funciones de reglas declarativas; funciones de listas, para búsquedas en tablas y otras operaciones que involucran pares de listas; y funciones de procedimiento, para bucles y otras operaciones procedimentales que también pueden procesar o generar matrices (listas de listas). Se incluye la base de datos completa del NIST de propiedades termodinámicas y de transporte, con funciones integradas para acceder a ella. TK Solver también es la plataforma para aplicaciones de ingeniería comercializadas por UTS, ^{[ 10 ]} incluyendo Diseño Avanzado de Muelles, Software Integrado de Engranajes, Fórmulas Interactivas de Roark, Transferencia de Calor en TK y Análisis de Dinámica y Vibración.

Las tablas, los gráficos, los comentarios y la herramienta de visualización de notación MathLook pueden utilizarse para enriquecer los modelos de TK Solver. Estos modelos pueden vincularse a otros componentes mediante herramientas de Microsoft Visual Basic y .NET , o bien integrarse en la web con RuleMaster o vincularse con hojas de cálculo de Excel mediante Excel Toolkit. También existe la opción DesignLink, que permite vincular los modelos de TK Solver con dibujos CAD y modelos sólidos. En la versión premium, los modelos independientes pueden compartirse con usuarios que no dispongan de una licencia de TK, abriéndolos en Excel o en el reproductor gratuito TK Player.

La reseña de BYTE de 1982 sobre TK Solver decía que era "un programa interesante que hace por la resolución de ecuaciones lo que la calculadora de bolsillo hace por la aritmética: reemplaza el trabajo tedioso y la posibilidad de error con velocidad y precisión". ^{[ 11 ]} La reseña de la revista de 1984 afirmaba que "TK!Solver es excelente para resolver casi cualquier tipo de ecuación", pero que no manejaba matrices y que un lenguaje de programación como Fortran o APL era superior para la solución simultánea de ecuaciones lineales . La revista concluía que, a pesar de las limitaciones, era una "herramienta poderosa, útil para científicos e ingenieros. No existe ningún producto similar". ^{[ 12 ]} En la versión 5.0, TK Solver añadió la funcionalidad de manejo de matrices. ^{[ 7 ]}

A mediados de 1988 aparecieron productos de la competencia: Mathcad de Mathsoft y Eureka: The Solver de Borland . ^{[ 13 ] [ 14 ] [ 15 ]}

Dan Bricklin , conocido por VisiCalc y el desarrollo inicial de TK Solver por parte de Software Arts , declaró que el mercado "no era tan grande como pensábamos porque no mucha gente piensa en ecuaciones". ^{[ 15 ]}

• Optimización (matemáticas)
• Optimización del diseño multidisciplinario