Научная статья на тему 'О разложении и анализе обобщенных нечетких автоматов и языков'

О разложении и анализе обобщенных нечетких автоматов и языков Текст научной статьи по специальности «Математика»

CC BY
135
49
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ОБОБЩЕННЫЙ НЕЧЕТКИЙ АВТОМАТ / НЕЧЕТКИЙ ЯЗЫК / РАЗЛОЖЕНИЕ АВТОМАТОВ / УРОВЕНЬ НЕЧЕТКОСТИ / СТЕПЕНЬ ПРИНАДЛЕЖНОСТИ / АБСТРАКТНЫЙ АНАЛИЗ / GENERALIZED FUZZY AUTOMATON / FUZZY REGULAR LANGUAGE / DECOMPOSITION OF AUTOMATA / LEVEL OF FUZZINESS / GRADE OF MEMBERSHIP / ABSTRACT ANALYSIS

Аннотация научной статьи по математике, автор научной работы — Хохулина В. А.

Показана возможность представления обобщенного нечеткого автомата и представляемого этим автоматом нечеткого регулярного языка в виде дизъюнкции конечного множества недетерминированных автоматов и соответственно дизъюнкции представляемых ими четких регулярных языков с учетом степеней их принадлежности исходному нечеткому автомату и языку. Исследованы специальные задачи анализа нечетких автоматов и языков и методы их решения. Приведены примеры решения рассмотренных задач. Библиогр. 6 назв.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

On decomposition and analysis of generalized fuzzy automata and languages

The possibility of representation of generalized fuzzy automaton and a fuzzy regular language in the form of disjunction of a non-deterministic automata finite set and disjunction of clear regular languages taking into account the grades of their membership to these fuzzy automaton and language is shown. Special problems of fuzzy automata and languages analysis and methods of their solution are investigated. The examples of solution of the problems examined are presented.

Текст научной работы на тему «О разложении и анализе обобщенных нечетких автоматов и языков»

Сер. 10. 2009. Вып. 4

ВЕСТНИК САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОГО УНИВЕРСИТЕТА

УДК 519.71 В. А. Хохулина

О РАЗЛОЖЕНИИ И АНАЛИЗЕ ОБОБЩЕННЫХ НЕЧЕТКИХ АВТОМАТОВ И ЯЗЫКОВ*)

1. Введение. В теории нечетких множеств [1] показана возможность представления любого конечного нечеткого множества в виде дизъюнкции его уровневых четких множеств, умноженных на соответствующий уровень нечеткости. В теории вероятностных автоматов известен метод синтеза любого вероятностного автомата в виде детерминированного автомата со случайным входом, фактически представляющего собой объединение конечного числа детерминированных автоматов, каждому из которых сопоставлена некоторая вероятность его выбора [2]. Поэтому вполне очевидна целесообразность исследования подобной проблемы для случая нечетких автоматных моделей [3, 4].

Задача абстрактного анализа языков, представляемых автоматными моделями различного вида, является одной из классических проблем математической теории таких моделей. В этом смысле не являются исключением и так называемые обобщенные автоматы, в том числе основанные на методах теории нечетких множеств [1-6]. Доказательство возможности разложения любого обобщенного нечеткого автомата на конечное множество недетерминированных автоматов, соответствующих разным уровням нечеткости, сопоставленного с разложением представляемого им нечеткого регулярного языка на конечное множество регулярных языков, также отвечающих различным уровням нечеткости, позволяет предложить менее трудоемкий метод решения задачи абстрактного анализа нечеткого автомата, сведя ее к абстрактному анализу более простых недетерминированных автоматов.

Именно таким вопросам, применительно к так называемым обобщенным нечетким конечным автоматам, посвящена настоящая работа.

2. Основные определения. Будем рассматривать полную дистрибутивную решетку L = ([0,1], max, min, ^), т. е. замкнутый интервал [0,1] с операциями (где a,b G [0,1])

a + b = max(a, b), ab =min(a, b), (1)

условно называемыми «сложением» и «умножением», и обычным упорядочиванием. Условимся также обозначать £m,n множество всех (m х п)-матриц над L.

Если U = {z} есть некоторое универсальное множество элементов z G U, то обычное (четкое) подмножество Z С U можно задавать как множество упорядоченных пар Z = {(z, fj,z(z))}, z G U, где nz{z) = 1 при -г G Z и цг{%) = 0 при z G Z - характеристическая функция подмножества Z.

Хохулина Виктория Александровна — программист лаборатории математических проблем информатики математико-механического факультета Санкт-Петербургского государственного университета. Научный руководитель: действительный член РАЕН, доктор физико-математических наук, проф. М. К. Чирков. Количество опубликованных работ: 3. Научное направление: автоматное моделирование. E-mail: [email protected].

+ ) Работа выполнена при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (грант № 07-01-00355).

© В. А. Хохулина, 2009

В отличие от четкого подмножества, нечеткое подмножество Z универсального множества и определяется как множество упорядоченных пар Z = {г,^z(г)}, где

степени принадлежности элемента г нечеткому подмножеству Z.

Нечетким языком Z в алфавите X называется любое нечеткое подмножество Z = {(w,^zV))}, V € X*, ^V) € [0,1], множества всех слов X* в этом алфавите. Иначе, нечеткий язык в алфавите X можно трактовать как однозначное отображение Z = |J>z : X* ^ [0,1]. Значение |J>z V) соответствует степени принадлежности слова V нечеткому подмножеству Z. «Пустой» язык Z условимся обозначать Z = 0.

Элементарными нечеткими языками в алфавите X = {х\, х2, ■■■,хп} называют нечеткие языки Z = е («пустое» слово) и Z = х8, в = 1,п, определяемые соотношениями

Элементарные нечеткие языки обозначают (как и в обычной алгебре регулярных языков) символами е, Х1,Х2, ■■■, хп, однако в выражениях нечетких языков это нечеткие множества с функциями принадлежности (2).

Скалярным произведением элемента а € [0,1] и нечеткого языка Z называются нечеткие языки, обозначаемые соответственно а^ и Zа и определяемые следующими выражениями:

для всех V Є X* (далее в скалярном произведении будем символ пустого слова е опускать: ае = еа = а).

Дизъюнкцией нечетких языков Z\ и Z2 называется язык, обозначаемый Z = Z\ и Z2 и определяемый по формуле

для всех V € X*.

Произведением нечетких языков Zl и Z2 называется нечеткий язык, обозначаемый Z = ZlZ2 и определяемый выражением

для всех V € X*, где П - множество всевозможных пар слов (ш1,ш2) € X* таких, что Ш1Ш2 = V.

Итерация нечеткого языка Z обозначается Z* и определяется соотношением

для всех V Є X*, где П - множество всевозможных представлений V в виде последовательности конечного числа V, 1 ^ V ^ і, і = |и>|, непустых отрезков слова V = .

Всякий нечеткий язык, который может быть получен из элементарных нечетких языков с помощью конечного числа операций скалярного произведения, дизъюнкции,

цz (г) € [0,1] для всех г € и. Функция jлz(г) в этом случае называется функцией

при V = е, при V = е,

при V = х3, при V = х8.

(2)

МаяV) = тіп(а, мяV)), Мяа(ы) = тіп(мя V), а)

МяV) = тах(мя1 V), Мя2 V))

НиV) = тах тіп(мя1 (^і),мя2 (^2))

тах

произведения и итерации, называется регулярным нечетким языком. С использованием введенных обозначений для элементарных нечетких языков и операций каждый регулярный нечеткий язык может быть задан его регулярным выражением, причем регулярный нечеткий язык может иметь множество различных регулярных выражений, эквивалентных друг другу.

Обобщенным нечетким конечным автоматом называют [4] систему

Af = (X, А, У, r, {F(x,y)}, q), (3)

где X,A,Y есть алфавиты входов, состояний и выходов, \X\ = п, |А| = m, \Y\ = k; r € C1,m - начальный вектор-строка (степеней принадлежности состояний множеству начальных состояний); q € Cm>1 - финальный вектор-столбец (степеней принадлежности состояний множеству конечных состояний) и {F(x, y)}; F(x,y) € Cm’m, x € X, y € Y, есть совокупность матриц переходов (степеней принадлежности переходов состояний множеству различных переходов), задающая отображение X х Y ^ Cm’m.

Нечеткое отображение Фf : Xd х Yd ^ [0,1], d = 0,1, 2,..., индуцируемое нечетким автоматом Af, определяется функцией принадлежности (где под «сложением» и «умножением» понимаются операции (1))

d

<^f (w,v) = rJ|F(xSt ,yit )q (4)

t=1

для всех (w, v) € Xd х Yd, d = 0,1, 2,..., и тем самым задает нечеткое подмножество пар слов одной, но сколь угодно большой длины, с функцией принадлежности (4).

В частном случае, когда дистрибутивная решетка C является булевой решеткой

C1 = ({0,1}, V, &, 1 > 0),

система (3) называется обобщенным недетерминированным автоматом [5]

And = (X,A,Y, d, {D(x,y)}, g), (5)

здесь вектор-строка начальных состояний d € Cl’m, вектор-столбец конечных состояний g € Cm’1 и {D(x, y)}, D(x,y) € Cm,m, x € X, y € Y, есть совокупность матриц переходов. Недетерминированный автомат A^ld индуцирует недетерминированное отображение $nd : Xd х Yd ^ {0,1}, d = 0,1, 2,..., определяемое выражением

d

$nd (w,v) = dJ|D(xSt ,yit ^ (6)

t=i

где под «сложением» и «умножением» подразумеваются операции V и &.

Пусть задан обобщенный нечеткий конечный автомат Af (3) и выделено подмножество Y(к) С Y его выходных символов. Говорят, что нечеткий язык Z = j^z : X* ^ [0; 1] представлен в Af подмножеством Y(к), если для индуцируемого обобщенным нечетким автоматом Af нечеткого отображения (4) выполняется

У2 У2 ф (w,vyi)= max ф (w,vyi )= Mz(w) (7)

— — vEY* viE Y(к)

vEY* ylEY(к) V^Y ’Vl^Y

для всех w € X*, где |w| = |vy^.

Соответственно недетерминированный автомат Лпй (5) подмножеством У(к) С У

выходных символов будет представлять четкий язык Z = |лz : X* ^ {0,1}, если для индуцируемого этим автоматом недетерминированного отображения (6) выполняется

Из теории автоматов известно [2, 4], что нечеткие автоматы представляют нечеткие регулярные языки, а недетерминированные автоматы - обычные (четкие) регулярные языки.

3. Разложение нечетких матриц. Рассмотрим конечное множество нечетких (тхт)-матриц¥(х,у] €Оп,т, х € X, у € У, ¥(х,у) = (Е^(х,у))т,т, Е^(х,у) € [0,1]. Учитывая конечность алфавитов Х,У и индексов г,], матрицы Е(х, у), х € X, у € У, содержат конечное число значений Е^(х,у). Обозначим множество таких различных значений, которые условимся называть уровнями нечеткости, как

В таком случае, согласно теории нечетких множеств [1], учитывая вид операций (1), каждую нечеткую матрицу Е(х, у) можно представить в виде «суммы» «произведений»

Выражение (11) будем называть разложением нечеткой матрицы Е(х,у) по различ-

Пусть теперь (и>,-у) есть любая пара слов длины ! > 0 в алфавитах Х,У, т. е. V = х31 х32 .. ,хВЛ, V = у^у12 .. ,у1Л, и рассмотрим «произведение» матриц вида

При каждом £ = 1, й для матрицы Е(ж84, у1г) справедливо разложение вида (11)

(8)

уЕУ* у1еУ(к)

(9)

(10)

матриц О*-1') (ж, у) на соответствующие уровни нечеткости V = 1, </:

9

(11)

О) 1—

ным уровням нечеткости , V = 1,д.

4

(12)

г=1

9

Для «произведения» матриц (12) справедливо следующее утверждение.

Лемма 1. Пусть Е(х84 ,у3ь), х8ь € X, у8± € У, есть нечеткие (т х т)-матрицы, каждой из которых соответствует ее разложение вида (13) по различным уровням нечеткости (9), тогда для любой пары слов (ад, V), ад = х31 х32 ... х3л, V = у;1 у\2 ■■■У1Л,

й =1, 2,.., «произведение» этих нечетких матриц (12) может быть представлено

как его разложение по разным уровням нечеткости (9)

ч

Е(ад^) = ^ Бм (ад^)/, (14)

и=1

где

d

Бм(ад,V) = ^Б^*у). (15)

г=1

Доказательство. Будем доказывать справедливость выражений (14), (15) индукцией по длине слов ад и V. При й =1 справедливость утверждения теоремы вытекает из выражения (13) при Ь =1. Предположим, что утверждение теоремы справедливо для слов длины Ь = й, т. е. при Ь = й выполняются соотношения (14), (15), и покажем,

что из этого следует справедливость разложения вида (14), (15) для слов адх, vy длины

Ь = й +1.

В соответствии с выражением (12) справедливо равенство

Е(адх, vy) = Е(ад, V )Е(х,у), (16)

и, следовательно, Е(адх, vy) есть нечеткая (т х т)-матрица, у которой, учитывая операции (1), все элементы принадлежат множеству уровней нечеткости (9), а в этом случае для нее должно существовать разложение типа (14) по различным уровням нечеткости

ч

Е(адх^у)=^^ Б(^ (юх^у)/^1. (17)

^=1

В таком случае остается необходимым доказать, что для матриц Б(^ (адх, vy) в выражении (17) выполняется соотношение типа (15), т. е. что

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Бм (адх^у) = Б^ад^Б^ (х,у). (18)

Согласно выражениям (11), (14), (16), должно выполняться

Е(адх^у)= (]Г Б(ш) (ад^)^) ПТ Б(а)(х, у)^) =

= 1 / \а = 1

ч ч

'Б(ш)^„ „,т(^)/„

]Т]ТБ(ш)(ад^)Б(а) (х,у)^] /. (19)

ш = 1а = 1

Из соотношений (17), (19), принимая во внимание принятую упорядоченность зна-

V (ш) (а) . ( (ш) (<у)\ (V)

чений м/ , получаем, что м/ М/ = шт(^^ ,М/ ) = М/ тогда и только тогда, когда

а ^ ш = V или ш ^ а = V, а тогда

Б(^(адх^у) = Б(^(ад^)^ Б(а)(х,у) + ^ Б(ш)(ад, v)Б(v)(х,у). (20)

Из выражения (20), учитывая, что элементы матриц Б(а)(х, у), Б(ш)(ю,у) удовлетворяют условию (10), следует, что

^Б(ст) (я, у) = Б(^(х,у), ^Б(ш)(ю,«) = Б(^ (ю,у)

Б(^ (юх^у) = Б(и)(т,у)Б(и) (х,у)+Б(и) (т,у)Б(и) (х,у) = Б(и)(т, у)Б(и) (х,у),

т. е. оказывается справедливым выражение (18). Тем самым показано, что утверждения (14), (15) леммы 1 выполняются при любых ! = 1, 2,... .

4. Разложение нечетких автоматов. На основе леммы 1 очевидна справедливость утверждений, касающихся разложения нечетких отображений и нечетких автоматов. Поскольку для обобщенного нечеткого автомата (3) г € С1’™, q € С™’1, то, если считать, что множество уровней нечеткости (9) учитывает и элементы векторов г и q, эти векторы можно представить в виде разложений

гМ ,,м

v=1 v=1

где с!^ - это т-мерный вектор-строка, а g('гУ-) - т-мерный вектор-столбец, V = 1,д, с элементами

,( V) I 1 при гг > №, (V) \ 1 при Чг > /Г)Г),

' = 1 п ^ [*) дг ) = 1 п ^ (V) (22)

^ 0 при гг < / , [0 при чг < / .

В таком случае, с учетом выражения (4) и леммы 1, оказываются справедливыми следующие утверждения.

Лемма 2. Нечеткое отображение Ф/, индуцируемое обобщенным нечетким автоматом (3), может быть записано как разложение

Ф/ = ЁфПМ" ), (23)

= 1

в котором Ф^1, V = 1, </, есть недетерминированные отображения Ф^1 : Ха х —> [0,1], ! = 0,1,..., такие, что

жМ, ч Г а( 1,)Б( 1,) (w,v)g( 1,) при !> 0,

<<(».»> = { а("^(;-) при ! = <>,

где а( ,'), б(1/) ( ю,у), g( 1/) определяются выражениями (15), (22).

Теорема 1. Обобщенный нечеткий автомат А/ (3) может быть представлен в виде разложения

а, = £ а(:У; >, (24)

V=1

АV = 1,ч, есть обобщенные недетерминированные автоматы

А£ = X, а, у, аЧ {б(^(х,у)}, g(v)),

и

а суммирование в (24) означает, что векторы г, q и матрицы ¥(х,у) автомата Af определяются по формулам (21), (22), (10), (11).

5. Метод абстрактного анализа автомата. Задача абстрактного анализа заданного автомата Af (And) с заданным подмножеством выходных символов У<к) состоит в нахождении регулярного выражения языка, представленного в этом автомате подмножеством У<к). Один из вариантов процедуры решения данной задачи для обобщенного нечеткого автомата Af состоит в следующем [4, 6]:

1) построить матрицу прямых переходов автомата

п / к \

й =и !>(хя ,у) х„ (25)

8=1 \ 1=1 /

где

пп

(хв)хв ( ПШХ (х8,У1)\ хв ;

в = 1 в = 1 ' '

2) найти финальные векторы для в = 1,пс помощью выражения

q(s) = F(xs,yг)q; (26)

У1 еУ(к)

3) составить и решить систему

^ и ГЬ 3 = !> т> (27)

и определить Zj для всех ], для которых найдется хотя бы одно значение в, такое,

что ъ (в) = 0;

4) получить регулярное выражение нечеткого языка 2 по формуле

п т

2 = и UZj ^ (в)х8 ■ (28)

Я=1j=1

Процедура абстрактного анализа автомата А^ (5) аналогична процедуре анализа

автомата Af с учетом изменения обозначений элементов автомата и операций.

6. Разложение нечетких регулярных языков. На основе леммы 2, теоремы 1 и выражений (7), (8) оказывается справедливым следующее утверждение.

Теорема 2. Пусть обобщенный нечеткий конечный автомат Af (3), приведенный в виде разложения (24), представляет подмножеством У<к) С У нечеткий регулярный язык Zf, а недетерминированные автоматы АV = 1,</, представляют подмножеством У<к) регулярные языки V = 1, тогда справедливо разложение

~ 4 ~

Zf = и 2<")М<1') ■ (29)

^=1

Доказательство. Пусть т = х81 ■ ■ ■х8ь, ъу\ = У\1 ■■■ У1ь-1 Уи тогда, воспользовавшись выражением (23), получим

(Ю,УУ1 ) = ф<пс1(ш,уУ1 )м{f),

и=1

откуда, после «суммирования» левой и правой частей этого равенства по V € У * У1 € У<к), имеем

^ ^ (™^У1 )= ^ ^ ф<П](ш,Щ1)] М^^

уЕУ* у1еУ(к) ^=1 ^ уЕУ* у1еУ(к) '

Далее, учитывая выражения (7), (8), следует, что для языков ^ и V = 1, </,

9

(V)

М2} (т) =Х) М^ м Мм/ ■ (30)

V=1

Полученное выражение (30) непосредственно подтверждает справедливость разложения (29). Теорема доказана.

Рассмотрим Л € [0,1] такое, что для некоторого п €{!,■■■,?}

м/п) ^ Л > м/ 1), (31)

и будем рассматривать регулярный язык 2^\, соответствующий языку уровня Л в нечетком регулярном языке Zf. С учетом того, что для языков V = 1, </, согласно принятой упорядоченности уровней нечеткости (9), выполняется

2<9) с 2<9-1) с ■■■ с 2<1),

вытекает справедливость следующих двух утверждений.

Следствие 1. Регулярное выражение языка может быть получено из регу-

Z <1) <п-1)

лярного выражения нечеткого языка 2/ путем замены в нем скаляров м/ ,■■■, М/

на пустой язык 0, а скаляров м/1^, ■ ■ ■ , М/9) на 1.

Следствие 2. Регулярное выражение языка может быть получено путем абстрактного анализа недетерминированного автомата .

7. Специальный абстрактный анализ нечеткого автомата. Задача специального анализа обобщенного нечеткого автомата Af (3) с заданными подмножеством выходных символов У<к) и уровнем нечеткости Л (31) состоит в нахождении регулярного выражения языка 2\, представленным в автомате Af подмножеством У< к) с уровнем нечеткости не менее чем Л. В соответствии со следствиями 1 и 2 могут быть предложены два метода решения этой задачи.

Первый метод состоит в абстрактном анализе нечеткого автомата Af, построении нечеткого регулярного выражения языка Zf и использовании следствия 1.

Второй метод состоит в соответствии со следствием 2 в абстрактном анализе недетерминированного автомата Anl,l), построенного с учетом условия (31), согласно выражениям (9), (10), (21), (22).

8. Пример. Рассмотрим нечеткий автомат Af (3), где X = {х1, х2}, А = {а,1, а,2, аз},

F(xl,Уl) =

F(x2,Уl)=( 0 0.6 0] , F(x2,У2)

0), Т q1 = ю

/0.2 0 0 \

0 0.3 0

0 0 0.4/

/0.4 0 0\

0 0.6 0 ,

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

0 0.7 0

0.6 0 0

0.5 0 0

0 0 0.2.

0.3 0 0\

0 0.5 0

0.3 0.2 0

Требуется найти регулярное выражение языка ^0.5, включающего в себя все слова V € X*, уровень принадлежности которых нечеткому языку 2, представленному в автомате А/ подмножеством У<к) = {У2}, удовлетворяет условию М2<ш) ^ 0^5.

Используя первый метод, выполняем абстрактный анализ нечеткого автомата А/ . Согласно процедуре, изложенной в п. 5, последовательно получаем

1. Матрицу прямых переходов (см. (25))

/ 0.6*1 и 0.4х2 0 0 \

8 = I 0.5ж1 0.3ж1 и 0.6х2 0 I ■

\ 0.3х2 0.7х2 0.4ж1 )

2. Финальные векторы (см. (26))

q(1) = (0^5; 0^5; 0^2)Т, q(2) = (0^3; 0^5; 0^2)Т■

3. Систему уравнений (см. (27))

21 = 21(0.6x1 и 0^4x2) и 220^5x1 и 2з0.3х2 и 0^4,

22 = 22(0^3x1 и 0^6x2) и 2з0■ 7x2 и 0^7, = 2з0^4х1

и ее решения

23 = 0, 22 = 0 ■ 7(0 ■ 3х1 и 0 ■ 6х2)*, 21 = (0 ■ 5(0 ■ 3х1 и 0 ■ 6х2)*х1 и 0 ■ 4)(0 ■ 6х1 и 0 ■ 4х2)*^

4. Регулярное выражение нечеткого языка 22 (согласно формуле (28) с учетом простейших преобразований)

22 = (0^3x1 и 0^6x2)*х1(0^6х1 и 0^4х2)*(0^5х1 и 0^3х2)и и(0^6х1 и 0^4х2)*(0^4х1 и 0^3х2) и 0^5(0^3х1 и 0^6х2)*(х1 и х2)■

5. Искомое регулярное выражение языка 2о.5 (в соответствии со следствием 1, заменяя скаляры, меньшие 0.5, на 0, а скаляры, большие или равные 0.5, - на 1)

2^0.5 = х2(х1х* и х2)

Теперь для сравнения воспользуемся вторым методом, использующим разложение автомата А/ по уровням нечеткости. Для этого найдем недетерминированный автомат Ап,а = (X, А, У, а, {В(х8,У;)}, g}, заменив в автомате А/ в г, F(s,/) и q все числа, меньшие 0.5, на 0, а все числа, большие или равные 0.5, на 1, и удалив недостижимое состояние аз, таким образом, получим а = (0; 1), gT = (1; 1),

В(х1 ,У1)= (° , Б(х1 ,У2)= ^ 0

х0 оу ^ 0

0(х2,уі)= (0 ^ , Б(х2,у2)= 1

Далее производим абстрактный анализ недетерминированного автомата Лай • В результате последовательно находим

8=(х «), ®(1)=(!), *(2)=(1,

Zi = Z\x\ U Z2X1, Z2 = Z2X2 U e, Z2 = x2, Zi = X2xix*,

Z0.5 = x2xix1 xi U x2(xi U X2) = x2(xixl U X2).

Таким образом, второй метод решения задачи поиска языка, представленного в автомате Af с заданным уровнем нечеткости, оказывается в этом случае существенно менее трудоемким, чем общий метод.

9. Заключение. В работе доказано, что любой обобщенный нечеткий конечный автомат Af может быть представлен в виде дизъюнкции («суммы») обобщенных недетерминированных конечных автоматов *4^, v = l,q, соответствующих различным уровням нечеткости MfV), а любой нечеткий регулярный язык - как объединение регулярных языков, соответствующих разным степеням принадлежности исходному языку. Установлена связь такого разложения нечеткого регулярного языка с соответствующим разложением обобщенного нечеткого автомата, представляющего этот язык, на основе чего сформулирован специальный метод абстрактного анализа обобщенного нечеткого автомата для заданного уровня нечеткости.

Результат имеет важное значение для разработки в дальнейшем специальных методов решения проблем абстрактного анализа и синтеза обобщенных нечетких автоматных моделей путем их сведения к анализу и синтезу обобщенных недетерминированных автоматных моделей для различных уровней нечеткости.

Литература

1. Кофман А. Введение в теорию нечетких множеств. М.: Радио и связь, 1982. 432 с.

2. Чирков М. К., Пономарёва А. Ю. Стационарные детерминированные и вероятностные автоматы: Теория автоматных моделей. СПб.: Изд-во С.-Петерб. ун-та, 2008. 248 с.

3. Kandel A., Lee S. C. Fuzzy Switching and Automata: Theory and Applications. New York: Crane Russak & Comp. Inc., 1979. 303 p.

4. Скорикова Я. И., Чирков М. К. Абстрактный анализ обобщенных нечетких автоматов // Математические модели. Теория и приложения. Вып. 6. СПб.: ВВМ, 2005. С. 110—122.

5. Пономарёва А. Ю., Сандрыкина Н. В., Чирков М. К. Оптимизация абстрактной структуры недетерминированных автоматов // Математические модели. Теория и приложения. Вып. 3. СПб.: Научн.-исслед. ин-т химии С.-Петерб. ун-та, 2003. С. 94—102.

6. Чирков М. К., Кабаве М. Абстрактный анализ обобщенных конечных автоматов // Теория и приложения дискретных систем / под ред. М. К. Чиркова, С. П. Маслова. СПб.: Изд-во С.-Петерб. ун-та, 1995. С. 3—36.

Статья рекомендована к печати член-кор. РАН, проф. Г. А. Леоновым.

Статья принята к печати 28 мая 2009 г.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.