9 Основы кибернетики: В 2-х т. Т. 2. Основы кибернетических моделей. Учеб. пособие для вузов, — М.: Энергия, 1979. — 584 с., ил.
В пер.: 1 р. 60 к.
Книга содержит систематическое изложение основ кибернетических моделей. Рассматриваются общеметодологические вопросы построения кибернетических моделей, которые составляют основное содержание кибернетики как фундаментальной науки, дается последовательное изложение моделей массового обслуживания и надежности, теории игр, распознавания образов, теории графов и алгебраических моделей, включающих в себя модели систем искусственного интеллекта. Настоящая книга является продолжением книги «Основы кибернетики. Математические основы кибернетики» того же автора, вышедшей в 1973 г.
Учебное пособие предназначено для студентов старших курсов вузов. Оно может быть полезным аспирантам и инженерам, специализирующимся в области кибернетики.
ПРЕДИСЛОВИЕ
Данная книга посвящена рассмотрению кибернетических моделей.
Метод кибернетических моделей является основным в кибернетике и заключается в сведении исходной системы или явления к одной из кибернетических моделей. В дальнейшем все исследования проводятся на этой модели, а затем результаты этого исследования внедряются в реальную систему. Кибернетическая модель может быть одна и та же для разных исходных систем, будь то система управления аэропортом или телефонной сетью большого города. Однако, как будет видно из дальнейшего изложения, существуют кибернетические модели, настраиваемые или сразу ориентированные на предметную область (ПО), которую они моделируют.
Данное пособие сформировалось в результате чтения курсов лекций в Московском ордена Трудового Красного Знамени инженерно-физическом институте в течение 1965—1977 гг. студентам старших курсов, а также работникам промышленных предприятий.
Кибернетика, бурно развиваясь в последние годы, еще не вышла из так называемого индуктивного периода, когда происходит накопление различных методов, и далека еще от построения единой дедуктивной теории. Это положение, безусловно, оказало влияние на данное пособие.
Книга представляет собой продолжение общего руководства по «Основам кибернетики». Первая книга, посвященная математическим основам кибернетики, вышла в 1973 г. В данной книге рассматриваются пять типов моделей: 1) массового обслуживания и надежности; 2) теории игр; 3) распознавания образов; 4) потоковые; 5) алгебраические.
Описание этих моделей составляет пять частей настоящего учебного пособия. Кроме того, в книгу входит вводный раздел, содержащий общие сведения о методологии кибернетического
1* 3
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие................................... 3
Введение .................................... 5
ЧАСТЬ ПЕРВАЯ МОДЕЛИ МАССОВОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ И НАДЕЖНОСТИ
Глава первая. Общие сведения о моделях массового обслуживания
и надежности.................................. 15
1-1. Особенности моделей массового обслуживания и надежности 15
1-2. О критериях качества работы.................. 16
1-3. Простейшая блок-схема СМО................... 17
Глава.втора я. Модели потоков .................... 20
2-1. Классификация потоков...................... 20
2-2. Пуассоновский поток событий.................. 24
2-3. Потоки с ограниченным последействием............. 35
2-4. Нормальный поток событий.................... 37
2-5. Полумарковские потоки...................... 39
2-6. Предельные свойства для простейшего потока......... 39
Глава третья. Марковские СМО.................... 41
3-1. Законы обслуживания....................... 41
3-2. Одноканальная СМО с ожиданием................ 43
3-3. Многоканальные СМО...............•........ 46
3-4. Многоканальные СМО с взаимопомощью . .•.......... 51
3-5. Замкнутые системы ........................ 52
3-6. Сети СМО.............................. 56
а) Линейные стохастические сети ................ 57
б) Линейные показательные сети................. 59
Глава четвертая. Модели надежности кибернетических систем 62
4-1. Основные понятия теории надежности.............. 62
4-2. Динамика надежности систем................... 64
4-3. Динамика надежности обслуживаемых систем ......... 70
ЧАСТЬ ВТОРАЯ ИГРОВЫЕ МОДЕЛИ
Глава пятая. Общие сведения об игровых моделях.......... 74
5-1. Общие определения........................ 74
5-2, Классификация моделей игр................... 75
5-3. Примеры моделей игр....................... 80
Глава шестая. Модели матричных игр................ 82
6-1. Чистые и смешанные стратегии ................. 82
6-2. Теорема о минимаксе....................... 87
6-3. Процедура выделения активных стратегий........... 90
581
6-4. Методы решения игр ....................... 93
а) Метод выделения подматриц.................. 93
б) Геометрический метод..................... 95
в) Метод последовательных приближений............ 96
г) Решение игр методом линейного программирования..... 98
6-5. Коалиционные игры........................ 106
Глава седьмая. Модели непрерывных игр.............. 112
7-1. Основные понятия непрерывных игр............... 112
7-2. Свойства оптимальных стратегий................. 114
7-3. Методы решения непрерывных игр................ 116
а) Игры с выпуклой платежной функцией........... 117
б) Игры с выбором времени (дуэли)............... 118
ЧАСТЬ ТРЕТЬЯ МОДЕЛИ РАСПОЗНАВАНИЯ ОБРАЗОВ
Глава восьмая. Общие сведения о моделях распознавания образов 122
8-1. Предмет распознавания образов................. 122
8-2. Основные понятия теории распознавания образов....... 123
8-3. Классификация методов распознавания и обучения..... 127
Глава девятая. Методы распознавания образов.......... 129
9-1. Байесовский метод распознавания ............... 129
9-2. Геометрический метод распознавания.............. 131
9-3. Метод дискриминантных функций................ 138
Глава десятая. Модели обучения................... 149
10-1. Модели параметрического обучения............... 149
10-2. Модели непараметрического обучения ............. 154
одиннадцатая. Модели многослойных распознающих машин......................
11-1. Модели ассоциативных машин.................. 160
11-2. Геометрическая модель обучения 11-3. Модель пепсептппня
Глава
............................. 160
11-1. Модели ассоциативных машин.................. 160
11 " Геометрическая модель обучения ................ 164
Модель персептрона ....................... 167
Глава двенадцатая. Лингвистические модели распознавания 173
12-1. Общие сведения.......................... 173
12-2. Модели выделения признаков.................. 175
12-3. Модели построения и анализа описания изображения .... 177
а) Язык описания изображений PDL ............. 179
б) Иерархическое описание класса изображений....... 181
12-4. Пример использования лингвистической модели для анализа
изображений букв ......................... 182
ЧАСТЬ ЧЕТВЕРТАЯ ГРАФОВЫЕ МОДЕЛИ
Глава тринадцатая. Общие сведения о потоковых моделях ... 185
13-1. Задачи, решаемые методами теории потоков.......... 185
13-2. Основные понятия и определения теории потоков....... 186
13-3. Теорема о максимальном потоке (теорема Форда — Фалкер-
сона)....................................... 191
13-4. Задачи теории потоков и линейного программирования . . . 194
Глава четырнадцатая. Основные алгоритмы теории потоков 199
14-1. Алгоритм определения максимального потока......... 199
14-2. Венгерский алгоритм....................... 203
а) Задачи, решаемые венгерским алгоритмом......... 203
б) Формальное изложение венгерского алгоритма .... 0("
14-3. Алгоритм определения оптимального по стоимости плана . . . 215
а) Предварительные замечания................. 215
б) Формальная постановка задачи ............... 219
в) Формальное изложение алгоритма.............. 226
ЧАСТЬ ПЯТАЯ АЛГЕБРАИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ
Глава пятнадцатая. Логико-алгебраические модели...... 234
15-1. Классификация логико-алгебраических моделей....... 235
15-2. Основы лингвистического метода построения логико-алгебраических моделей.......................... 237
а) Общая схема изложения................... 237
б) Основные понятия языка................... 238
в) Метод построения объектов.................. 240
15-3. Элементы теории множеств ................... 246
а) Основные обозначения .................... 246,
б) Операции над множествами ................. 247
в) Декартово произведение множеств.............. 248
г) Отношения и функции .................... 249
15-4. Модели алгебры и исчисления высказываний......... 250
а) Алгебра высказываний.................... 251
б) Пропозициональные тавтологии ............... 254
в) Исчисление высказываний .................. 255
г) Булева алгебра ........................ 257
д) Булева алгебра и пропозициональные тавтологии..... 260
е) Булева алгебра и исчисление высказываний........ 262
ж) Прикладные вопросы пропозициональных исчислений . . . 262 15-5. Модели алгебры и исчисления предикатов........... 265
а) Общие сведения........................ 265
б) Основные понятия....................... 266
в) Алгебра предикатов. Синтаксис и семантика........ 270
г) Исчисление предикатов. Свободные и связанные переменные 274
д) Правила вывода исчисления предикатов.......... 276
е) Предложения исчисления предикатов............ 277
ж) Пример использования исчисления предикатов ...... 281
15-6. Модели реляционной алгебры и реляционного исчисления . . . 283
а) Общие сведения и основные понятия............ 283
б) Реляционная алгебра..................... 287
в) Реляционное исчисление................... 293
г) Связь реляционной алгебры и реляционного исчисления. Алгоритм редукции...................... 298
д) Нормализация реляционной модели данных........ 302
е) Прикладные примеры использования реляционного исчисления .............................. 309
15-7. Модели алгебры и исчисления нечетких множеств....... 312
а) Общие сведения........................ 312
б) Алгебра нечетких множеств ................. 312
в) Алгебра нечетких отношений................. 317
г) Лингвистические переменные................. 322
д) Исчисление нечетких высказываний............. 325
15-8. Модели ^-исчисления....................... 327
а) Общие сведения........................ 327
б) Основные понятия Х-исчисления............... 328
в) Синтаксис и семантика Я-исчисления............ 328
г) Связь с обычной формальной логикой............ 330
д) Применение ^.-исчисления в языках программирования 330 15-9. Модели комбинаторной логики................. 331
а) Общие сведения........................ 331
б) Основные понятия комбинаторной логики ...,,,,., 332
583
в) Синтаксис комбинаторной логики.............. 333
г) Семантика комбинаторной логики.............. 334
15-10. Модели сильной, средней и слабой алгебрапзации...... 335
а) Определение и основные понятия моделей......... 335
б) Модели сильной алгебраизации ............... 338
в) Модели средней и слабой алгебраизации.......... 341
Глава шестнадцатая. Автоматно-лингвистические модели . . . 347
16-1. Основные понятия теории формальных грамматик....... 348
16-2. Классификация грамматик по Хомскому............ 351
16-3. Грамматики непосредственных составляющих и КС-грамматики 354
16-4. Регулярные языки и автоматные грамматики......... 358
16-5. Промежуточные классы грамматик............... 360
а) Бесконтекстные программные и индексные грамматики 360
б) Модели бесконтекстных языков с формализованной семантикой .............................. 363
16-6. Распознающие устройства и автоматы............. 370
а) Конечные автоматы и регулярные языки.......... 370
б) Автоматы с магазинной памятью и бесконтекстные языки 378
в) Машины Тьюринга и линейно-ограниченные автоматы . . . 382 16-7. Грамматики и естественные языки............... 387
а) Грамматики, используемые в машинных лингвистических анализаторах..........................387
б) Сетевые грамматики Вудса..................395
Вероятностные автоматные модели...............403
Глава семнадцатая. Модели систем искусственного интеллекта 409
17-1. Общие сведения о моделях СИИ................ 409
а) Понятия ИИ, СИИ, интеллектуальной системы и моделей СИИ .............................. 409
б) Особенности СИИ....................... 415
в) Классификация СИИ. Разновидности СИИ.........418
17-2. Модели представления знаний..................426
а) Общие сведения о моделях представления знаний..... 426
б) Декларативные модели представления знаний....... 438
в) Процедуральные модели представления знаний....... 446
г) Модели специального типа.................. 461
17-3. Модели вывода решения..................... 486
а) Методы вывода решения в декларативных моделях представления знаний.......................486
б) Методы вывода решения в процедуральны-х моделях представления знаний.......................498
в) Методы вывода решения в специальных моделях представления знаний.........................504
17-4. Модели общения в СИИ..................... 511
а) Классификация моделей общения.............. 511
б) Модели, использующие табличный язык.......... 513
в) Модели, использующие дескрипторные языки........ 513
г) Предикатные модели...................... 514
д) Модели общения на естественном языке .......... 519
е) Процедуральные модели общения на ограниченном естественном языке ......................... 525
17-5. Примеры СИИ ..........................531
а) Системы искусственного интеллекта для управления роботом (система STRIPS).......................531
б) Интеллектуальная система программирования (ИСПрог) 537
Список литературы ........................ 574
Алфавитный указатель .....................577
Цена: 300руб.
