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■「GPUを使った物理計算プログラム」と「スクリプト言語」　

　日経エレクトロニクスを読んでいると、「GPUを使った並列計算で物理シミュレーションを高速化」という記事があった。PC用のグラフィックボードに搭載されている描画処理LSI(GPU)での物理計算の解説記事で、流体などの挙動を粒子群として計算するプロメテック・ソフトウェアの計算ソフトウェアを題材に、GPUで物理計算をする効果や注意点などを解説したものだった。そういえば、つい最近、「NVIDAがGPUベースのレンダリングソフトNVIDIA Gelato Proを無償提供開始」というニュースもあった。

　ところで、GPUを使ったシェーダプログラム言語であるGLSL (OpenGL Shading Language)に触れたときに感じた新鮮さは、「GLSLで書かれたプログラムは、実行時にコンパイルされる」ということだった。シェーダのソースコードを書き換えると、そのシェーダを使ったアプリケーション実行すると、その実行時にシェーダプログラムがコンパイルされ動くのである。

　その感覚はとても新鮮で、「Ｃ言語のようでＣでない変なスクリプト言語」をいじっているような面白い感覚を味わった。また、自然に並列計算される具合が、何だか非同期で動くアプリケーションをスクリプト言語で書く感じに似ているのだろうか、と感じたりもした。

　JavascriptやRubyや…といったスクリプト言語を使うプログラマが、GPUを使ったプログラムをいじってみると、これが結構ハマったり楽しむことができたりするものかもしれない。

■体感・実感バストシミュレータの内側（粒子群）を見る　

　「GPUを使った物理計算プログラム」と「スクリプト言語」で読んだ日経エレクトロニクスの、「粒子が動いて流体を表現するさまを示した図」が見ていて綺麗だったので、先日作ったプログラム、粒子法を使った（加速度センサ対応）体感・実感バストシミュレータにも表面レンダリングだけでなく粒子レンダリングの機能を付けてみました（バイナリはここに置いておきます）。

　アプリケーションを実行させて、「皮膚」＝表面層の内側を眺めたさまは下の動画のようになります。

■「計測・解析ソフトのハック」が実験系技術者の一番のLifeHack…かもしれない。　

　「計測・解析ソフトウェア/ハードウェアのハック」が実験系技術者の一番のLifeHack…かもしれない、と思っています。それを逆に言うならば、実験系技術者が費やす多くの時間を、計測・解析ソフトが消費しているということになります。つまり、一番時間を消費している部分の高速化をすることが、全体の高速化に効果的だろう、ということです。

　そんなこんなで、何を今更…という、Perlで「シリアル通信とユーザインターフェース自動制御」のやり方を整理しておくことにしました。なぜかというと、経験的に「計測・解析ソフトウェア/ハードウェアのハック」は、シリアル通信制御とユーザインターフェース自動制御でほとんどの場合対応できることが多いから、です。しかも、計測・解析ソフトウェア/ハードウェアを外注したりすると、時間や費用が無視できないほどかかったりするわけで、そういったシステムを簡単に作ることができるということを知っていると、結構便利であるわけです。

　たとえば、RBIOシリーズのような汎用(入)出力ボードは、お小遣い程度の価格で「シリアル通信経由でのハードウェア制御をする」ことが簡単にできます。それは、「計測ハードウェアのハック」がとても簡単にできる、ということです。
　そして、Windows上（あるいはWindows上で動くソフトウェア）の作業を”勝手に”プログラミングすることができれば、「計測・解析ソフトウェアのハック」も簡単にすることができます。

　というわけで、「シリアル通信とユーザインターフェース自動制御」ができれば、「計測・解析ソフトウェア/ハードウェアのハック」を簡単に実現することができるわけです。

　とりあえず、たとえば、Perlで「シリアル通信とユーザインターフェース自動制御」を使うには、Win32::SerialPort と Win32::GuiTest という二つのライブラリが必要です。それらのインストールは、コマンドプロンプトから、

ppm install Win32-SerialPort
ppm install http://www.bribes.org/perl/ppm/Win32-GuiTest.ppd

という風に行うことができます。もっとも、インターネットに直接アクセスすることができない Proxy 内部からであれば、

set HTTP_proxy=http://proxy.hoge.com:8080
set HTTP_proxy_user=hogehoge
set HTTP_proxy_pass=hogehoge

といったような、Proxy対策の環境変数設定をコマンドプロンプトから前もって行っておくことが必要になります。

　あとは、シリアルポート通信ようのConfigファイルを作る、プログラムを書く、ということだけです。たとえば、

!c:\perl\bin\perl
use Win32::SerialPort;
use Win32::GuiTest qw( FindWindowLike GetWindowText SetForegroundWindow MouseMoveAbsPix SendMouse GetWindowRect SendKeys);

といったライブラリを読み込む宣言をした後に、ソフトウェアのユーザインターフェース周りは、

MouseMoveAbsPix(320, 160);
SendMouse("{LEFTCLICK}");
SendKeys($fileName);
SendKeys("{ENTER}");

というような感じで、マウスやボタンやキーボードを自動で動かすことができます。また、ハードウェア周りは、

my $conf_file="serialport.conf";
tie *PORT, 'Win32::SerialPort',$conf_file or die; pushSwitch(0);
close PORT or warn "Can't close serialport:COM*";

sub pushSwitch{
my ($portNo) = @_;
my $text=sprintf "PCT%d%d\n",$portNo,1;
print PORT $text;
}

という感じで*、スイッチやモータを適当にシリアル通信（とRB-IOのようなお手軽I/Fボードで）制御すれば良い、という具合です。午前中に秋葉原に行って部品を買って、午後にスクリプトを2,30行書けば、それで自動計測・制御システムのできあがり、というわけです。

　＊（なお、ここで使用している"serialport_conf"は、こういったserialport_conf.plで作成します）

■「Windows操作を再現するPerlスクリプト」を自動で作る"Win32GuiTest.exe"　

　PerlでWindowsのGui操作を記述することができるライブラリ Win32::GuiTest を、ppmからインストールするのではなくてWin32-GuiTest-1.56.tar.gzとしてダウンロードしてみると、"Win32-GuiTest Recorder"というwindows アプリケーションが付属していることに気づきました。

　"Win32-GuiTest Recorder"が行う動作を「ひとこと」で言ってしまえば、「マウスイベントとキーボードイベントをフックし、得られたマウス操作やキーボード操作をPerlのソースコードとして保存してくれる」というものです。たとえば、「（ "Win32-GuiTest Recorder" の）"Record"ボタンを押し、適当にキーボードとマウス作業をしてから、"Stop"ボタンを押す」と、こういったPerlソースコードが自動作成されます。

#!/usr/bin/perl
use Win32::GuiTest qw/:ALL/;
$Win32::GuiTest::debug = 0;

MouseMoveAbsPix(303, 484);
SendMouse('{LEFTCLICK}');
SendKeys('{ENT}test{ENT}');
SendRawKey(VK_LCONTROL, 
  KEYEVENTF_EXTENDEDKEY);
SendKeys('s');
SendRawKey(VK_LCONTROL, 
  KEYEVENTF_EXTENDEDKEY | 
  KEYEVENTF_KEYUP);
MouseMoveAbsPix(169, 484);
SendMouse('{LEFTCLICK}');
SendKeys('{BAC}{ENT}');
SendRawKey(VK_LCONTROL, 
  KEYEVENTF_EXTENDEDKEY);
SendKeys('s');
SendRawKey(VK_LCONTROL, 
  KEYEVENTF_EXTENDEDKEY | 
  KEYEVENTF_KEYUP);

　

ソースを眺めてみれば、結局、Windows操作を、MouseMoveAbsPix と SendMouse と SendKeys と SendRawKey として記録するだけになります。しかし、Windows上の操作を一回するだけで、スクリプトが自動生成されるというのは、とても便利です。しかも、マウスイベントとキーボードイベントだけを記録するだけでなくて、起動時に表示されるダイアログで"Windows Hint"オプションを付けておけば、「操作を行ったWindowの名前やクラス」を（ソースコード内にコメントとして）記録しておいてくれるのです。これは、後からfindWindowなどを使った処理に変える際に非常に便利です。Windowのクラスや名前を自動で記録しておいてもらえると、たとえば、（画面サイズが異なる他の人のPCで動くように）後でPerlスクリプトを修正したりする作業が実に簡単になります。

　単純作業をスクリプトで書く場合には、ソースコードをゼロから書き始めるよりは、叩き台・スケルトンからスタートする方が「とっつきやすい」ものです。もちろん、「とっつきやすい」コースが最終的に楽なコースかどうかは場合によりけりだと思いますが、いじり始める叩き台が自動的に作ってくれるツールというのは、とても便利なものだと思います。

■"Win32GuiTest.exe"で「Windows操作を再現するRubyスクリプト」を自動で作る　

　PerlでWindowsのGui操作を記述することができるライブラリ Win32::GuiTest を Ruby に移植した Win32GuiTest クラスをバージョンアップし win32GuiTest.rb として、ここに置きました)。変更点の一つめは、"pushButton" ""pushChildButton" "sendMessage" "postMessage" "getTopWindow" といった関数を増やしたことです。

　そして、もう一つが「マウスイベントとキーボードイベントをフックし、得られたマウス操作やキーボード操作を Perlのソースコードとして保存してくれる」"Win32-GuiTest Recorder"(ここに Recorder.lzh としてコピーを置いておきます)が出力したPerlのソースコードをRubyスクリプトに変更する処理を、クラスメソッドとして実装したことです。たとえば、

require 'win32GuiTest'
Win32GuiTest.convertPerlScript("pl.pl")

といったコードを書けば、"Win32-GuiTest Recorder"が出力したPerlスクリプト"pl.pl"をもとに、Rubyスクリプトが出力されます。(たとえば、pl.plを変換した結果がpl2rb.rbになります)。

　これで、PerlユーザだけでなくRubyユーザも（とはいえ、きっとPerlを使うことができる人はRubyも使うことができるだろうし、Rubyを使うことができる人はPerlも使えるだろう・・・と思っているのですが）、"Win32-GuiTest Recorder"を使ったWindows 操作のスクリプト自動生成のありがたみを味わえる、ということになります。

　ちなみに、"Win32-GuiTest Recorder"の設定は、ダイアログのチェックボタンを下に示したスクリーンショットのように（とりあえずは）ユーザが処理した待ち時間やウィンドー情報を保持しておくのと、後で便利でお勧めです。