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

19480. НГМД, НЖМД 27 KB
  НГМД НЖМД НГМД Цей пристрій використовує як носія інформації гнучкі магнітні диски дискети які можуть бути 5ти або 3х дюймовими. Дискета це магнітний диск начебто пластинки поміщений в конверт. В залежності від розміру дискети змінюється її ємність в байтах. Якщ...
19481. Основні характеристики ЗП 23.5 KB
  Основні характеристики ЗП 1Інформаційна ємність. Виміряється в кілобайтах мегабайтах гігабайтах і терабайтах. 2 Час доступу. Визначається як усереднений інтервал від видачі запиту на передачу блока даних до фактичного початку передачі. Дискові накопичувачі мають
19482. Паралельні компютерні архітектури 42.8 KB
  Паралельні комп'ютерні архітектури Швидкість роботи комп'ютерів стає все вище а й вимоги до них постійно зростають. Астрономи намагаються відтворити всю історію Всесвіту з моменту великого вибуху і до сьогоднішнього дня. Фармацевти хотіли б розробляти нові лікарськ
19483. Принцип організації системи BIOS 30.5 KB
  Принцип організації системи BIOS BIOS англ. Basic Input/Output System базова система введення/виведення є набором спеціальних підпрограм які використовуються комп'ютерами архітектури x86 для ініціалізації компонентів персональної платформи необхідних для її первинного завантаж...
19484. Принципи дії системи переривань 27 KB
  Принципи дії системи переривань Система переривань будьякого комп'ютера є його найважливішою частиною що дозволяє швидко реагувати на події обробка яких повинна виконаються негайно: сигнали від машинних таймерів натиснення клавіш клавіатури або миші збої пам'яті і ...
19485. Способи адресації 28.5 KB
  Способи адресації Спо́соби адреса́ції па́м'яті комплекс стандартизованих для певної архітектури системи команд центрального процесора способів для визначення обчислення місця розташування операндів в пам'яті ЕОМ або адреси наступної команди при виконанні команд
19486. Типи та формат команд 29 KB
  Типи та формат команд Количество команд и их сложность являютса важнейшым фактом при выборе Архітектуры системи командАСК.По етому виделяют следуйщие видиАСК: 1.Стековая 2.Акумуляторная 3.Регистровая 4.С виделеним доступом к памяти Стекові архітектури У стек
19487. Флеш та кеш память 27.5 KB
  Флеш та кеш пам'ять Кешпам’ять від Cache – тайник – це засіб копіювання і зберігання блоків даних основної пам’яті типу DRAM в процесі виконання програми. Кешпам’ять побудована на швидкодіючих тригерних ЕП але має невелику ємність порівняно з основною динамічною пам’яттю...
19488. Основні характеристики шини 16.34 KB
  Основні характеристики шини Розрядність шини визначається числом паралельних провідників що входять в неї. Перша шина ISA для IBM PC була восьмирозрядний тобто по ній можна було одночасно передавати 8 біт. Системні шини сучасних ПК наприклад Pentium IV 64розрядні. Пропус...