39020

Веб-системы

Лекция

Информатика, кибернетика и программирование

Образующие Разделы Лекции 7: 7.1 Образующие Образующие это непроизводные атомарные элементы теории паттернов из которых составляются паттерновые сети. Образующие имеют неотделимые от них связи. В дискретной теории паттернов рассматриваются образующие обладающие конечными числами связей.

Русский

2013-09-30

69 KB

0 чел.

                    ЛЕКЦИЯ 8. Образующие

    Разделы Лекции  7:  7.1 Веб-системы,  7.2 Паттерновые (модульные) сети и  парадигма  модульного   мышления,   7.3   Модульные   свойства паттерновых сетей.

                          8.1 Образующие

    Образующие -   это   непроизводные  (атомарные)  элементы  теории паттернов,  из которых составляются паттерновые сети. Образующие имеют неотделимые    от   них   связи.   В   дискретной   теории   паттернов рассматриваются образующие, обладающие конечными числами связей.

    Образующая с  конечным  числом  связей  (дискретная   образующая) обозначается символом gi,  а конечное или счетное множество образующих - символом Gn,  где n=1,2,.... Образующая может иметь связи трех видов - входные,  выходные и неориентированные. Образующая с входными и /или выходными    связями    называется   ориентированной.   Образующая   с неориентированными связями называется неориентированной.

    Для практики   наибольший  интерес  представляют  ориентированные образующие,  поскольку они моделируют реальные модули с их  входами  и выходами.  Ориентированными  образующими  можно  формально  и наглядно представлять,  например,  модули  из  которых  состоят  гипертексты  и компьютерные программы.

    Из образующих  конструируются  паттерновые   сети,   моделирующие модульные  системы,  состоящие  из взаимосвязанных модулей.  Примерами таких модульных систем,  моделируемых  паттерновыми  сетями,  являются компьютерные  гипертексты,  нейросети мозга,  нейрокомпьютерные сети и многие другие системы.

    Поскольку образующие служат математическими и наглядными моделями логических и физических модулей реального  мира,  необходимо  пояснить смысл,  придаваемый термину "модуль" в дискретной теории паттернов.  В естественном  языке  слово  "модуль"  трактуется   очень   широко.   В дискретной   теории   паттернов  термин  "модуль"  имеет  более  узкое смысловое значение.  Он означает объект реального  мира,  который  его наблюдатель представил  в  виде  образующей.  Такой  объект называется "реальным   модулем",   а   его   наблюдатель   называется   "реальным наблюдателем".   Примерами   реальных   модулей  могут  служить  кадры гипертекстов,  веб-страниц и учебных веб-курсов,  модули  компьютерных программ,  операции  технологических и иных процессов,  нейроны мозга, операционные  усилители  нейрокомпьютеров  и  другие  объекты.   Любой объект,  обладающий  модульными  свойствами,  может  быть  представлен соответствующей образующей.

    Наблюдатель, рассматривающий реальный  модуль  может,  во-первых, мысленно  представить его в виде схемы образующей и затем использовать этот зрительный  образ  в  своих  рассуждениях.  Во-вторых,  он  может описать модуль формально. Наконец, наблюдатель может изобразить модуль в  виде  схемы  образующей,  нарисованной  на   плоской   поверхности, например,   на   бумаге.   Для  решения  практических  задач,  обычно, достаточно нарисовать схемы образующих и не описывать их формально.

    В некоторых  случаях,  например  при  модульном моделировании баз данных, образующими можно изображать не только объекты реального мира, но и бинарные отношения между  ними.  Это  означает,  что  наблюдатель представляет отношения между объектами в виде модулей.

            8.2 Параметрический вектор компонент образующих

    Практика решения инженерных  задач  показала,  что  логические  и физические   модули  с  входами  и  выходами  эффективно  моделируются ориентированными образующими,  определяемыми следующим параметрическим вектором компонент:

       a(gi)=a(i,    ,   il     ,   inim, outir    )                   (1)

где i-порядковый номер образующей gi в конечном множестве образующих Gn   ;  il   - атрибуты образующей;   , inim, outir      - показатели входных и выходных связей  образующей  gi ;  l,m,r - параметры компонент вектора (1).

    Компоненты  il , inim, outir параметрической образующей gi делятся на две  группы. Компоненты первой группы, представленные символами с нижними индексами, называются  атрибутами образующей.  Если  l=1, то

образующая  gi  имеет только  один  атрибут i1.  Компоненты   второй группы,  представленные  в векторе (1) символами      ,  называются  в общей  теории  паттернов показателями  связей образующей. В дискретной теории   паттернов  показатели   связей    и  атрибуты    вектора (1) трактуются как переменные, имеющие соответствующие области значений.

    Параметры l,m,r, фигурирующие в нижних индексах переменных  и образующей  gi,   могут   принимать   различные   числовые   значения: l=1,2,...;  m=0,1,2,...; r=0,1,2,....  В результате изменения значений параметров m,r  из вектора (1) получаются векторы компонент образующих с разными числами входных и выходных связей.

    Образующие, определяемые    параметрическим     вектором     (1), представляют в обобщенной форме лишь структуры реальных модулей. Чтобы образующие моделировали не только   структуры,  но  и   информационное содержание модулей, в дискретной теории паттернов переменным il, inim, outir  вектора  (1)  ставятся в соответствие  множества:

              Dil , Dinim , Doutir                   (2),

называемые доменами.

    В доменах помещаются данные присваиваемые переменным      и векторов компонент образующих.

    Для получения образующих с разными  числами  входных  и  выходных связей  параметры  m,r  в  векторе (1) заменяются конкретными числами. Одновременно эти параметры заменяются в доменах (2) такими же числами.

    Очевидно, что   параметрический  вектор  (1)  и  его  домены  (2) представляют собой параметрические образы структур и содержаний многих образующих, имеющих различные числа входных и выходных связей.

    Особыми являются  случаи,  когда  параметры  m  и  r  принимают в векторе (1) и доменах (2) значения равные нулю.  В случае,  когда  m=0 переменная  inim    и домен Dinim    исключаются из соотношений (1) и (2).   В случае, когда r=0 из соотношений (1), (2) исключаются переменная  outir  и домен Doutir  .   Благодаря   этим   условиям   обнуления параметров  m,r обеспечивается моделирование образующих, не имеющих входных и выходных связей.

     В дискретной  теории паттернов применяются три вида образующих - абстрактные, конкретные и ассоциированные.

    Абстрактная образующая  определяется  следующим  образом.  Во все домены  образующей    помещается   неопределенное   значение   данных, обозначаемое символом 0    . Образующая называется абстрактной, если во всех ее доменах содержится только символ  0 и ни в одном из них нет конкретных данных,   характеризующих   реальные   модульные   объекты. Следовательно  абстрактная  образующая  не  определена  на  какой-либо конкретной  информационной  среде.  Образно  говоря,  все  абстрактные образующие определены на "пустой" информационной  среде,  обозначаемой символом 0.

    Образующая, в доменах которой помимо символа 0 помещены  данные об одном  или  нескольких  реальных  модулях,  называется  конкретной. Абстрактная образующая превращается в конкретную после размещения в ее доменах данных о  реальных  модулях.  Конкретные  образующие  занимают промежуточное положение    между   абстрактными   и   ассоциированными образующими. Домены конкретных образующих определяются в общем  случае как конечные или счетные множества значений переменных   и  . В этом они аналогичны  доменам  атрибутов  реляционных   отношений,   которые определяются в теории реляционных баз данных как конечные или  счетные множества значений атрибутов.

    Если переменным  и    конкретной образующей присваиваются взятые из доменов  данные  о  реальном  модуле,  то   образующая   становится ассоциированной с данными и служит паттерновой моделью этого модуля.

    Кратко, абстрактные,  конкретные  и  ассоциированные   образующие можно охарактеризовать следующим образом. Абстрактные образующие имеют абстрактные вектора компонент и "пустые" домены, содержащие символы 0. Конкретные  образующие  имеют  абстрактные  вектора компонент и домены, содержащие конкретные данные  об  одном  или  многих  реальных модулях.   Ассоциированные   образующие   имеют   вектора   компонент, ассоциированные  с  данными  об  одном  реальном  модуле   и   домены, содержащие конкретные данные об одном или многих реальных модулях.

    Абстрактные, конкретные  и ассоциированные образующие,  не только представляются  своими  векторами  компонент  и  доменами.  Они  также изображаются  наглядными  схемами,  рисуемыми  на  бумаге  или экранах дисплеев.  Наличие у образующих наряду с формальными представлениями в виде  векторов  компонент также наглядных схем исключительно важно для практики.

                    8.3 Виды образующих

    Путем замены в векторе (1) параметров m и r  конкретными  числами получаются  многие  виды  образующих  с  различными  числами входных и выходных  связей.  Естественно,  что   не   все   они   пригодны   для представления    модульных    объектов    компьютерных   систем.   Для моделирования большинства  реальных  компьютерных  модулей  достаточно использовать   шесть   видов   образующих   -   линейные   образующие, крест-образующие,  сложные образующие,  образующие анализа, образующие синтеза,  начальные образующие,  конечные образующие.  Наглядные схемы шести видов образующих представлены на Рис.8.1.

                                РИС.8.1

    Показанные на схемах точки называются  вершинами  образующих,  по аналогии  с  вершинами  графа.  Стрелки  с  треугольниками  на  схемах изображают связи образующих.  Направленные к точкам (вершинам) стрелки с треугольниками изображают входные связи образующих. Стрелки обратных направлений и их треугольники изображают  выходные  связи  образующих. Поскольку  образующая рассматривается в теории паттернов как атомарный элемент,  то стрелки с треугольниками (связи)  нельзя  отсоединять  от вершин образующих.

    На Рис.  8.1a показано,  что при условии m=1,  r=1 из вектора (1) получается линейная образующая. Переменным ini1   и outi1   линейной образующей поставлены в соответствие их домены.  У образующих других видов домены не показаны,  но для образующих приведены числовые значения параметров m и r, а также соответствующие вектора компонент.

    Образующими, показанными   на  Рис.8.1, представляются  различные компьютерные   объекты.   Например,   линейными    образующими   можно моделировать текстовые строки,  хранящиеся в памяти компьютера.  Крест образующими моделируются пиксели.

    Реальные модули,    как    было    сказано   выше,   моделируются ассоциированными образующими. Образующая является ассоциированной, если ее переменным    и    присвоены данные, определяющие реальный модуль.

    К ассоциированным    образующим    можно    применять    операции преобразования подобия. В общем случае операция преобразования подобия обозначается символом s.  В результате  применения  к  ассоциированной образующей  преобразования подобия s присвоенные ее переменным данные, определяющие некоторый реальный  модуль,  заменяются  новыми  данными, определяющими другой модуль.

                 8.4 Образующие анализа и синтеза

    Особый интерес  для  компьютерной  науки и практики,  а также для исследований нейросетей мозга и нейрокомпьютерных  сетей  представляют образующие синтеза (S-образующие) и образующие анализа (А-образующие). Их схемы представлены на Рис.8.1d,e.  Как видно  из  схем,  образующие анализа и  синтеза  зеркально  симметричны   при   условии   изменения направлений стрелок   и  перемены  мест  параметров  m  и  r.  Если  в показанном на  Рис.8.1  векторе компонент  А-образующей  поменять  все индексы  in  на  индексы out и заменить параметр m на r,  то получится S-образующая.  И,  наоборот,  если в  векторе  признаков  S-образующей поменять  индексы  out  на  индексы in и заменить параметр r на m,  то получится А-образующая.  Взаимная наглядная  и  формальная  зеркальная симметрия  образующих анализа и синтеза раскрывает взаимосвязь анализа и синтеза информации.

    S-образующими можно моделировать  нейроны  мозга  и  операционные усилители нейрокомпьютеров. Если S-образующая моделирует нейрон мозга, то,  i - порядковый номер нейрона  среди  n  нейронов,  входные  связи S-образующей представляют волокна дендритов нейрона,  а выходная связь представляет  аксон.  Далее,  в  Лекции   10   будет   показано,   что многочисленные выходные волокна аксона,  моделируются копиями выходной связи  S-образующей.

    А-образующими можно моделировать,  например, функциональные столы систем   Windows   и   страницы  (кадры)  веб-страниц.  Входная  связь А-образующей может иметь копии.

    Образующие анализа  и  синтеза,  а  также образующие других видов являются элементарными логическими "кирпичиками",  из которых строятся паттерновые  сети,  моделирующие  компьютерные  системы,  состоящие из модулей.

    В дискретной  теории  паттернов помимо ориентированных образующих используются    также    неориентированные     образующие.     Обычно, неориентированная    связь    образующей    является   сверткой   двух ориентированных связей (входной и выходной).


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

23593. Типы экспериментальных методов в лингвистике 17.5 KB
  Типы экспериментальных методов в лингвистике Экспериментальные методы в лингвистике это методы позволяющие изучать факты языка в условиях. что текст как таковой будучи данностью не может быть объектом ЭМ; именно поэтому ЭМ не применимы к изучению истории языка особенностей стиля автора и т. Объектом ЭМ является человек носитель языка порождающий текст воспринимающий тексты и выступающий как информант для исследователя. в лингвистическом эксперименте исследователь может иметь в качестве подобного объекта самого себя или других...
23594. Общенаучный метод моделирования и специфика его применения в лингвистике 11 KB
  Моделью можно назвать образ какоголибо объекта используемый в определенных условиях в качестве его заместителя фотография в паспорте модель человека. Свойства моделей: условность образ может быть не только материальным но и мысленным и передаваться посредством знаковой системы моделью может быть не только образ но и праобраз оригинала модель чаще всего является гомоморфной оригиналу то есть многим элементам оригинала соответствует меньшее количество элементов модели в отличие от изоморфизма Модель в лингвистике искусственно...
23595. Синтез речи 30.5 KB
  1 Ограничения на синтез речи. Cуществуют различные методы синтеза речи. Возможности синтезированной речи зависят от того в какой области она будет применятся.
23596. Типы лингвистических моделей; основные требования к ним и критерии их оценки 12.5 KB
  по гносеологическому статусу: модели языка модели лингвистических знаний различные фонетические школы модели деятельности лингвиста 4. по отраженному аспекту языка и речевой деятельности: Модели различаются не только по направленности на определенный объект но и по используемым средствам моделирования алгоритму или исчислению Алгоритм строгая последовательность предписывающих правил Исчисление множество разрешающих правил порядок выполнения не важен анализирующие модели моделируют процесс понимания используют логическое средство...
23597. Синтаксический анализ 184 KB
  При использовании синтаксического анализа происходит интерпретация отдельных частей высказывания а не всего высказывания в целом. Деревья анализа и свободноконтекстные грамматики. Большинство способов синтаксического анализа реализовано в виде деревьев. Свободноконтекстная грамматика широко используется в машинных языках и с ее помощью созданы высокоэффективные методы анализа.
23598. Метаязыки формального описания семантических структур 17.5 KB
  Метаязыки формального описания семантических структур. Семантические метаязыки различаются: по объекту который они описывают морфема лексема словосочетание предложение текст в целом. по аспекту языковой структуры который они отражают: парадигматический аспект синтагматический аспект Сходимость МЯ возможность переводить с одного МЯ на другой. значение словосочетаний исследуется в парадигматическом аспекте при помощи тех же МЯ описания что и лексемы в синтагматическом плане: язык лексических параметров и функций Апресян понятие...
23599. Автоматизация анализа письменного текста: основные подходы к решению проблемы 16 KB
  ТБД автоматизированная система инвентаризации и машинного представления терминологической лексики и ее семантизации в системах машинного и человекомашинного речевого общения. Научные задачи: моделирование терминологической системы РЯ как системы подсистем построение общенаучных и общетеоретических тезаурусов исследование русской терминологии Типы традиционного использования ТБД: справочноинформационное обслуживание специалистов различных областей знания обеспечение традиционного перевода научнотехнической литературы обеспечение АСОТ...
23600. Когнитивная лингвистика и ее основные исследовательские программы 19.5 KB
  Когнитивная лингвистика и ее основные исследовательские программы. Когнитивная наука некий раздел научного знания центральное понятие которого знание и репрезентация исследовательская дисциплина изучающая устройство человеческого сознания используя различные способы репрезентации и компьютерную метафору совокупность современных эмпирических знаний направленных на поиск ответов на давние эпистимологические вопросы особенно о природе знания Когнитивная лингвистика подход который допускает в лигвитсике применение методов когнитивной...
23601. Понимание речи 32.5 KB
  Системы понимания речи СПР имеют дело со связанными единицами речи такими как фразы предложения и даже параграфы так как понимание изолированных слов может означать только тривиальный процесс сопоставления некоторого значения к каждому слову словаря системы. Понимание связанной речи очень сложная задача и на проект СПР повлияли исследования в таких разных областях как акустическая обработка сигнала нейрофизиология психолингвистика психология. СПР была создана чтобы понимать всего нескольких дикторов одного диалекта производя...