25 MEDSOFT 2021 Jiří Kofránek, Tomáš Kulhánek STANDARDIZACE – CESTA K OPEN SOURCE TECHNOLOGIÍM PRO WEBOVÉ SIMULÁTORY DOI: 10.35191/medsoft_2021_1_33_25 _34 STANDARDIZACE – CESTA K OPEN SOURCE TECHNOLOGIÍM PRO WEBOVÉ SIMULÁTORY Jiří Kofránek, Tomáš Kulhánek Abstrakt Nové webové (HTML 5, WebAssembly, JavaScript, Web Compo- nents) a modelovací (FMI) standardy otevírají možnosti vytvá- ření webových simulátorů propojujících simulační modely, gra- fku, hypertext a multimédia, které lze spouštět na jakémkoliv zařízení s internetovým prohlížečem. Na těchto standardech je založena i naše technologie BodyLight.js. 1 Úvod Tvorbě simulačních modelů a výukových simulátorů se věnuji řadu (více než čtyřicet) let. Tak, jak šel technologický pokrok, se nám postupně měnily pod rukama jak technologie tvorby simu- lačních modelů, tak i technologie tvorby vlastních simulátorů. Původně jsem simulační modely vytvářel v klasických progra- movacích jazycích - ve Fortranu, C++, Pascalu [1,2]. Dnes je situace jiná. V současné době jsou pro vývoj, ladění a verifkaci simulač- ních modelů k dispozici specializovaná softwarová simulační prostředí, v nichž je možné vytvářet model v grafcké podobě a poté i testovat jeho chování. Již dávno pryč je doba, kdy vytváření výukových programů s uplatněním simulačních her bylo otázkou entuziasmu a píle skupin nadšenců. Tvorba moderních výukových aplikací je ná- ročný a komplikovaný projekt, vyžadující týmovou spolupráci řady profesí – od zkušených učitelů, jejichž scénář je základem kvalitní výukové aplikace, přes systémové analytiky, kteří jsou ve spolupráci s profesionály daného oboru odpovědni za vytvo- ření simulačních modelů pro výukové simulační hry, výtvarníky, kteří vytvářejí vnější vizuální podobu, až po programátory, kteří celou aplikaci „sešijí“ do výsledné podoby. Aby mezioborová spolupráce byla účinná, je zapotřebí pro každou etapu vývoje mít k dispozici řadu specifckých vývo- jových nástrojů a metodologií, které práci jednotlivých členů týmu usnadní a pomohou jim překonat mezioborové bariéry. Propojením různých profesí a technologií se tvorba výukového softwaru stává efektivnější, pozvolna přestává být výsledkem kreativity a pracovitosti jedinců a stále více získává rysy inženýr- ské práce, kde se do popředí stále více dostává problematika standardů. 2 Od Fortranu k Modelice při tvorbě simulačních modelů V roce 1972 v renomovaném odborném lékařském časopise Annual Review of Physiology byl publikován článek [3], který se svou podobou na již první pohled naprosto vymykal na- vyklé podobě fyziologických článků té doby. Jeho podstatnou část tvořilo rozsáhlé schéma na vlepené příloze. Schéma plné čar a propojených prvků na první pohled vzdáleně připomíná nákres nějakého elektronického zařízení (obr. 1). Avšak místo odporů, kondenzátorů, cívek, tranzistorů či jiných elektrotech- nických součástek zde byly zobrazeny propojené výpočetní bloky (násobičky, děličky, sumátory, integrátory, funkční bloky), které symbolizovaly matematické operace prováděné s fyziolo- gickými veličinami (obr. 2). Svazky propojovacích vodičů mezi bloky na první pohled vy- jadřovaly složité zpětnovazebné propojení fyziologických veli- čin. Bloky byly seskupeny do osmnácti skupin, které představo- valy jednotlivé propojené fyziologické subsystémy. Centrálním byl subsystém reprezentující cirkulační dynamiku – s ním byly Obrázek 1 - grafcky vyjádřená struktura modelu Guytona a spol. z roku 1972 Obrázek 2 - Guytonův model byl tvořen kalkulačními prvky (děličkami, násobičkami, integrátory, funkčními bloky) propojenými spojnicemi, které reprezentovaly přenos hodnot jednotlivých proměnných mezi jednotlivý- mi elementy. Dohromady pak celé grafcké schéma reprezentovalo sou- stavu algebrodiferenciálních rovnic názorně popisujících matematický model regulace oběhu s návaznými subsystémy. V sedmdesátých a osm- desátých letech se Guytonova notace stala nepsanou normou, kterou užívali i další autoři. do jednoho celku zpětnovazebně provázány ostatní bloky: od ledvin, přes tkáňové tekutiny, elektrolyty, až po autonomní ner- vovou regulaci a hormonální řízení zahrnující ADH, angiotenzin a aldosteron (obr. 3). Autoři tímto tehdy naprosto novým způsobem pomocí grafc- ky vyjádřených matematických symbolů popisovali fyziologické regulace cirkulačního systému a jeho širší fyziologické souvis- losti a návaznost na ostatní subsystémy organismu – ledviny, regulaci objemové a elektrolytové rovnováhy aj. Místo vypiso- vání soustavy matematických rovnic se v článku využívalo gra- fcké znázornění matematických vztahů. Tato syntaxe umožnila grafcky zobrazit souvislosti mezi jednotlivými fyziologickými veličinami ve formě propojených bloků reprezentujících mate- matické operace. Celé schéma tak představovalo formalizovaný popis fyziologických vztahů v oběhovém systému pomocí gra- fcky vyjádřeného matematického modelu. Guytonův model byl jedním z prvních rozsáhlých matema- tických popisů fyziologických funkcí propojených subsysté- mů organismu a odstartoval oblast fyziologického výzkumu, která je dnes někdy popisována jako „integrativní fyziologie“ [4]. Obdobně jako se teoretická fyzika formálními prostředky snaží popsat fyzikální realitu a vysvětlit výsledky experimen-