Труды семинара

Райхлин В.А. Конструктивное моделирование систем. –
Казань: Изд-во «Фэн» («Наука»), 2005. – 304 с.

В монографии систематизированы оригинальные материалы, ранее опубликованные в ряде книг, журнальных статей и отчетов по НИР. Ретроспективный анализ логики проведенных исследований позволил сформировать единую концепцию конструктивного моделирования систе м как методологическую основу развиваемого научного направления. Цель настоящей книги – показать перспектив н ость такого моделирования и позитивность сформулированной концепции на примерах исследований, которые проводились в разное время.

В первой главе показываются истоки направления и польза эвристики при построении математической модели. Но если такая модель найдена, то дальнейшие исследования проводятся строго дедуктивно с привлечением эксперимента.

Во второй главе обсуждается методология и связь конструктивного моделирования систем с эволюционизмом и искусственным интеллектом. Уточняется концепция неформальной модели синтеза с иллюстрацией ее отдельных положений на ряде моде-лей, которые детально рассматривается в последующих главах.

На этой основе в главах 3 – 9 развиваются элементы теории

•  цифровых автоматов : неполностью структурированная модель синтеза автоматов по неформальному заданию, фреймовая модель синтеза, псевдоасинхронные модели реализации;

•  операционных сред : неформальная модель синтеза, моделирование процессов распознавания стилизованных бинарных изображений;

•  процессорных матриц : элементы неформальной теории систем горизонтальной обработки, модельная архитектура, модельные оценки эффективности, нечисловые применения ;

В гл. 10, 11 обсуждаются связанные с этим вопросы маскиро-вания бинарных изображений (вероятностная модель) и синтеза кластеров баз данных (модально-логическая модель).

 

                     Содержание 

ПРЕДИСЛОВИЕ ............................................................................................ 3

I. ИСТОКИ И МЕТОДОЛОГИЯ .............................................................. 6

Глава 1. Истоки ......................................................................................................... 6

§ 1.1. Рассматриваемая задача .................................................................................... 6

§ 1.2. Элементы математической теории биполиномиальных бесселевых фильтров ........ 9

Расширение класса полиномиальных фильтров.Биполино-миальные бесселевы фильтры.
Эквивалентность двух оценок поведения фазовой функции в начале координат.
Единственность полиномиальных решений с бесселевыми коэффициентами. Реализуемость
и единственность биполиномиальных бесселевых фильтров.

§ 1.3. Биполиномиальные фильтры регулярной структуры ............................................. 22

Переход к композиционным фильтрам. Структурная регулярность. Улучшение временной реакции.
Связь с вопросами реализации.

§ 1.4. Обсуждение ...................................................................................................... 29

О корректности введенного постулата. Биполиномиальные бесселевы фильтры.
По поводу регуляризации. Заключение.

Глава 2. Основы конструктивного моделирования систем ........................................ 34

§ 2.1. Методологические основы построения моделей синтеза ....................................... 34

§ 2.2. Три стороны эволюционизма ................................................................................37

Узкий эволюционизм. Синергетика. Системная сторона эво-люционизма.

§ 2.3. Неформальные модели синтеза. Уточнение понятий ............................................. 46

Модели и теории. Модель системы как конструктивный метод. Иерархические модели синтеза.

§ 2.4. Ретроспективный анализ ...................................................................................... 56

Унитарные представления. Иерархические представления. Замечания по внутреннему IS- моделированию.

§ 2.5. Обсуждение ........................................................................................................ 66

Связь с искусственным интеллектом. О сути сформулированной концепции. По поводу IS- моделирования.

II . ЦИФРОВЫЕ АВТОМАТЫ ..................................................................... 71

Глава 3. Синтез автоматов ........................................................................................... 71

§ 3.1. Посылки конструктивного моделирования .............................................................. 71

Оператор системы. Предпосылки постулата и разметка состояний.

§ 3.2. Случай отсутствия лабиринтов .............................................................................. 78

Модельная процедура. Поиск компактной разметки. Формализация полной компактной разметки.

§ 3.3. Задания с лабиринтами ......................................................................................... 87

Понятие лабиринта. Примеры заданий с лабиринтами.

§ 3.4. Обсуждение ......................................................................................................... 92

Особенности предлагаемого подхода. Язык спецификации состояний.

Глава 4. Фреймово-продукционная модель ................................................................. 95

§ 4.1. Посылка структуризации знаний и предлагаемая модель ........................................... 95

§ 4.2. Область вне лабиринта ......................................................................................... 101

§ 4.3. Область лабиринта и заключительный этап ............................................................ 104

Область лабиринта. Заключительный этап.

§ 4.4. Обсуждение ........................................................................................................ 110

Релевантность предлагаемой модели. О выборе инструментального средства. По поводу валидации системы.

Глава 5. Реализация автоматов ................................................................................... 114

§ 5.1. Способы реализации ............................................................................................ 115

Прямой способ. Понятие псевдоасинхронной схемы. Асинхронная регистровая схема.

§ 5.2. Построение таблиц переходов С-асинхронных схем ................................................ 122

Асинхронный автомат. Синхронный автомат. Сопоставление размеров таблиц.

§ 5.3. С-асинхронные схемы ............................................................................................ 128

Асинхронный автомат. Синхронный автомат. Сравнительная оценка сложности.

§ 5.4. Обсуждение ......................................................................................................... 134

Асинхронный автомат. Синхронный автомат. Ассоциированные задержки. Заключение.

III. ОПЕРАЦИОННЫЕ СРЕДЫ .................................................................... 139

Глава 6. Синтез ............................................................................................................. 139

§ 6.1. Понятие операционной среды ................................................................................ 139

Определение. Связь с автоматами. Преобразование тактности. Случай бесконечной области.
Связь с битовой обработкой.

§ 6.2. Подход к синтезу ................................................................................................... 145

Рассматриваемые виды обработки. Суть подхода.

§ 6.3. Примеры ............................................................................................................... 148

Среда числового поиска. Деление массива на три части. Поиск минимума. Объединение решений.

Поиск минимального покрытия . Алгоритм поиска. Реализация алгоритма. Схемы элементов.

§ 6.4. Обсуждение .......................................................................................................... 157

Конструктивность введенного постулата. Связь с ассоциативной обработкой. Гипотеза эффективности.
Проблемная ориентация процессорных матриц.

Глава 7. Матрицы распознавания .................................................................................. 162

§ 7.1. Среда однотактного распознавания .......................................................................... 162

Решаемая задача. Базовая матрица.

§ 7.2. Многотактное распознавание ................................................................................... 167

Необходимость. Параллельный алгоритм. Структура спецпроцессора.

§ 7.3. Сравнительные оценки производительности ............................................................. 174

Функционирование комплекса. Искомые сравнительные оценки.

§ 7.4. Обсуждение ........................................................................................................... 177

Производительность. Предварительные замечания. Неординарность параллельных алгоритмов.
Системная производительность. Эффективность. Гипотеза Минского. Основная перспектива.

IV. ПРОЦЕССОРНЫЕ МАТРИЦЫ .................................................................. 184

Глава 8. Процессоры массивов ........................................................................................ 184

§ 8.1. Элементы неформальной теории .............................................................................. 184

Базовые принципы. Разъяснение основных положений постулата 2.2. Матричные команды процессора.

§ 8.2. Модельная архитектура ............................................................................................ 191

Регистровая структура ПМА. Процессорный элемент. Контроллер. Характеристика состава команд.
Разбиение на поля. Функционирование комплекса.

§ 8.3. Кросс-система и модельный эксперимент ................................................................... 201

Кросс-система. Результаты модельного эксперимента.

§ 8.4. Обсуждение ............................................................................................................. 206

Анализ результатов. Классы задач для комплекса. Адекватность горизонтальной обработки нечисловым применениям.
Заключение.

Глава 9. Нечисловые применения ..................................................................................... 210

§ 9.1. Сортировка ............................................................................................................... 210

Алгоритм. Анализ алгоритма.

§ 9.2. Распознавание двоичных образов ................................................................................ 21 4

Постановка задачи. Алгоритм первого этапа. Алгоритм второго этапа. Сравнительные оценки быстродействия.

§ 9.3. Работы с базами данных ............................................................................................. 222

Операции реляционной алгебры. Исходные посылки. Функционирование системы.

§ 9.4. Обсуждение ............................................................................................................. 231

Замечания по архитектуре. Ограничения по масштабированию. Заключение.

Приложение. «Быстрый» алгоритм байтовой идентификации для последовательной ЭВМ ........ 234

V. ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ .............................................................. 237

Глава 10. Двумерно-ассоциативное маскирование бинарных объектов картографии ..... 237

§ 10.1. Особенности решаемой задачи .................................................................................. 238

Наметки двумерно-ассоциативного подхода к маскированию. Формулировка задачи. Позиции S- моделирования.

§ 10.2. Базовый алгоритм маскирования ................................................................................ 246

Формулировка АЛГОРИТМА. Свойства АЛГОРИТМА.

§ 10.3. Анализ стойкости шифра ........................................................................................... 254

По поводу стойкости. Некоторые атаки.

§ 10.4. Оценка сложности .................................................................................................... 262

Уточнение задачи. Критерий рандомизации. Найденная оценка.

§ 10.5. Обсуждение ............................................................................................................. 267

Сравнение с другими методами. О достижимом уровне стойкости. Замечания по градуировке. Заключение.

Глава 11. Элементы теории кластеров баз данных ........................................................... 272

§ 11.1. Устойчивая архитектурная основа модели .................................................................. 272

§ 11.2. «Избранные модели для процедурной компоненты ...................................................... 275

§ 11.3. Процедура нечеткого вывода ..................................................................................... 280

§ 11.4. Обсуждение ............................................................................................................. 282

Перспектива. Решаемые задачи. По поводу однозначного отображения универсума. По поводу оптимизации запросов. Заключение

ЛИТЕРАТУРА .......................................................................................................... 288

 

   
www.kai.ru