Encyklopedie publikačních formátů: MathML - Grafika.cz - vše o počítačové grafice

formaty

formaty

17. ledna 2005, 00.00 | Standard, postavený na jazyce XML, slibuje zajistit reprezentaci matematických výrazů na
Webu i mimo něj. Čím se MathML liší od dosavadních prostředků pro počítačové vyjádření
matematiky? Jak to vypadá s jeho současným stavem a výhledy? A jsou již dnes pro něj
nějaké použitelné nástroje?

I v oblasti publikačního průmyslu se stále častěji setkáváme se standardy, psanými pomocí jazyka XML. Některé z nich jsou určeny specificky pro potřebu publikačního průmyslu, ať už mluvíme o publikování na Webu (XHTML, SVG aj.) či v tištěné podobě (JDF, záhy zřejmě i zmíněné SVG, UP3I, AdsML aj.), jiné pak lze použít napříč odvětvími (například XForms). Do druhé skupiny je možno zařadit rovněž jazyk MathML, prostředek pro reprezentaci matematických výrazů. Někomu by se mohlo zdát, že výklad o takovémto typu prostředku již do encyklopedie, zabývající se publikačními formáty, nepatří. Každý, kdo se pohybuje v oblasti publikování jen trochu déle, ovšem ví, že takovýto závěr je zcela mylný, a že matematické výrazy, vyžadující často velmi náročné zpracování, nalezneme v mnoha elektronických i tištěných publikacích. Podívejme se tedy v tomto článku, co MathML do publikačního průmyslu i mimo něj přináší zajímavého či inovativního a jakým způsobem lze dnes (potažmo v blízké budoucnosti) uvedený prostředek využívat.

K dosavadnímu vývoji

MathML, neboli Mathematical Markup Language, je prostředkem, s jehož vývojem začalo na konci minulého tisíciletí konsorcium W3C. Cílem přitom bylo a je poskytnout platformu, umožňující kódovat matematické výrazy pomocí XML za účelem jejich prezentace v elektronické (primárně na World Wide Webu) i tištěné podobě a také výměny matematických informací mezi různými aplikacemi či systémy (nástroje pro tvorbu dokumentů, aplikace pro matematické výpočty a výuku matematiky, systémy správy obsahu aj.). Jako takový navazuje MathML na dřívější pokusy nalézt vhodnou platformu pro elektronické vyjádření matematiky - příkladem nám zde mohou být zejména TeX, SGML DTD ISO 12083 či OpenMath.

Matematický vzorec zapsaný pomocí MathML

První oficiální verze MathML (1.0 Recommendation) se objevila již v dubnu 1998, po řadě dílčích změn byla na podzim roku 2003 zveřejněna zatím poslední podoba MathML 2.0 Second Edition (Recommendation). Uvedená verze je plně synchronizována s Unicode 4.0 a provázána i s dalšími významnými standardy (XHTML, SVG, XSL, CSS aj.). Bez zajímavosti není, že dnes na vývoji, implementaci či propagaci standardu již nepracuje tzv. Working Group, ale Math Interest Group (zformována v roce 2004), k jejímž členům patří například American Mathematical Society, Design Science Inc., Boeing, MacKichan Software, Universita di Bologna, University of Western Ontario či Waterloo Maple Inc. - ve skupině tedy nalezneme profesní sdružení matematiků stejně dobře jako průmyslové giganty, edukační instituce či výrobce software pro publikování nebo zpracování matematiky.

Fungování a možnosti

MathML je značkovacím jazykem, umožňujícím popsat různé typy matematických výrazů (schopnosti jsou zde značné a lze je nejlépe posoudit studiem zmíněné specifikace.). K dispozici jsou přitom dvě sady tagů, jedna pro prezentaci matematického obsahu, druhá pak pro vyjádření jeho významu. Popis sémantiky zde přidává oproti dřívějším jazykům pro zápis matematických formulí (TeX atp.) nové možnosti zpracování matematického obsahu: příkladem zde může být výměna informací s různými matematickými aplikacemi, indexování a prohlížení obsahu na World Wide Webu (sémantický Web) či zpřístupnění obsahu matematických výrazů vizuálně postiženým osobám. Teoreticky by mělo být možno MathML výrazy, stejně jako jiný XML obsah, zpracovat "ručně", pomocí textového editoru, samotní tvůrci standardu ovšem takovouto možnost, vzhledem ke složitosti zápisu, spíše vylučují. K tvorbě a zpracování MathML informací je tedy zapotřebí použít specializovaný software, o kterém budeme hovořit dále.

Schéma, naznačující způsob nasazení MathML v rámci řešení MathFlow společnosti Design Science

Na tomto místě si každopádně ještě povšimněme principů, na kterých funguje publikování z MathML. Vzhledem k tomu, že samotný XML zápis neříká, jakým má být daný obsah zobrazen, lze využít různých prostředků. K renderování MathML se dnes takto na Webu využívá zejména technologie kaskádových stylů (CSS). Zatraktivnění prezentace matematického obsahu i nalezení nových aplikací (dynamicky vytvářené grafy apod.) by pak zde mělo napomoci užší provázání s SVG grafikou. Nic pak nebrání tomu, aby příslušná aplikace byla schopna MathML výraz vysázet do tiskové podoby (tzn. například postscriptového či PDF souboru) - stačí "jen" odpovídající podpora práce s daným typem obsahu.

Z toho, co jsme o možnostech prezentace řekli plyne, jak velký zde je - bohužel do značné míry zatím pouze teoreticky - potenciál dané metody. Například v případě Webu je přímý rendering rozhodně výrazně výhodnější, než stávající praxe publikování vzorců pomocí bitmapových obrázků. Zcela v intencích poslání XML je pak možnost souběžně publikovat tentýž MathML výraz bez úprav prostřednictvím Webu, mobilního zařízení či tištěné publikace.

Nástroje

MathML si již za dobu své existence našel cestu do řady aplikací, jako jsou zejména produkty pro matematické výpočty (Mathematica, Mapple aj.) či tvorbu matematických vzorců (MathType, MathFlow, WebEQ ad.) - podrobný přehled lze najít na odpovídající stránce W3C. Z hlediska primárního poslání MathML - tj. stát se univerzální platformou výměny matematických informací na Internetu - je nicméně současný stav standardu poměrně neuspokojivý. Problémem zde je zejména nedostatečná podpora v rámci internetových prohlížečů. To se týká především toho nejrozšířenějšího - Internet Exploreru, ve kterém lze MathML v omezené míře používat pouze s pomocí odpovídajících externích pluginů (Techexplorer, MathPlayer). To samozřejmě není něco, co by správci webových stránek kvitovali s nadšením. Poměrně lépe jsou dnes na tom browsery, stavějící na projektu Mozilla (tedy Mozilla, Netscape, Firefox, Netscape, Camino): ty ve svých současných verzích nabízejí něco, co bychom mohli s trochou tolerance označit za skutečně nativní podporu standardu. Zastoupení těchto prohlížečů je nicméně bohužel zatím velmi malé, totéž platí ještě vyšší měrou o prohlížeči a editoru Amaya, jež W3C poskytuje pro testování jim vyvíjených standardů, a který rovněž nabízí dobré možnosti práce s MathML.

Poměrně dobře lze MathML zobrazit v prohlížeči Mozilla

Ještě více neuspokojivá, potažmo nulová, je zatím podpora MathML na úrovni rozšířených profesionálních sázecích aplikací, resp. jejich příslušných rozšíření (pluginů). Možnost renderingu MathML do formátů jako jsou PDF či PostScript dnes každopádně poskytují různé dávkově fungující systémy, jako jsou například Antenna House XSL Formatter či makro nástavba TeXu ConTeXt - pro podrobnější výčet opět doporučujeme navštívit příslušnou stránku W3C.

MathML vysázený s pomocí Antenna House XSL Formatteru

Závěrem

MathML je standardem se značným potenciálem, který by mohl, na kvalitativně vyšší úrovni než kterýkoli jiný dosavadní formát, vyřešit stávající komplikace s tvorbou, zpracováním, výměnou a publikováním matematických výrazů. Obdobně jako v případě jiných nadějně vyhlížejících standardů (vzpomeňme přinejmenším SVG či JPEG2000) nicméně zatím naráží na nedostatečnou podporu v odpovídajících aplikacích. Další vývoj zde každopádně bude zajímavý.