محاسبات نرم

محاسبات نرم

۴ مطلب در دی ۱۳۹۴ ثبت شده است

 نیم مشبکه Semilattice

 مجموعه ی مرتب جزئی S همراه با عمل دوتایی را یک رسند-نیم مشبکه (meet-semilattice) گوییم هرگاه برای هر دو عضو x و y از S بزرگترین کران پایین (Greatest Lower Bound) {x,y} موجود باشد.

 بزرگترین کران پایین {x,y} را با inf{x,y} یا x˄y نمایش می دهیم.

 به همین ترتیب وست-نیم مشکبه را تعریف می کنیم.

 در وست-نیم مشبکه (join-semilattice)، به ازای هر دو عضو x و y از S، کوچکترین کران بالای (Least Upper Bound) {x,y} موجود است.

 کوچکترین کران بالای {x,y} را با sup{x,y} یا x˅y نمایش می دهیم.

 

 می توانیم تعریفی جبری از نیم مشبکه ارائه دهیم.

 برای این منظور مجموعه ی S را همراه با عمل دوتایی ˄ در نظر می گیریم به طوریکه  شرایط زیر برقرار باشد:

x˄x=x

x˄y=y˄x

x˄(y˄z)=(x˄y)˄z

 در این صورت S را رسند-نیم مشبکه گویند.

 و به همین نحو وست-نیم مشبکه تعریف می شود.

 مثال:

                                                       

 این نمودار هاسه، نمایش دهنده ی یک رسند-نیم مشبکه (و وست-نیم مشبکه) است. زیرا meet join) هر دو عضو موجود است و شرایط ذکر شده در بالا برقرار است:

 به وضوح دو شرط اول برقرارند. شرط سوم را بررسی می کنیم:

a˄(b˄c) = a˄a = a

(a˄b)˄c = a˄c = a

 پس دو طرف تساوی با هم برابرند. با بررسی شرط سوم بر تک تک عناصر، نیم مشبکه بودن نمودار فوق، بدست می‌آید.

 

سوال: نشان دهید شکل زیر هیچ یک از انواع نیم مشبکه نیست.

                                            


نکته: با رابطه ی زیر می توان نشان داد دو تعریف فوق (تعریف ترتیبی و تعریف جبری) از نیم مشبکه با هم معادلند:

x y x˅y=y

x y x˄y=x


 

مرور بر مطالب قبل:

                                                           


  • تکراری

 نمودار هاسه Hasse Diagram

 فرض کنید (A,≤) یک مجموعه ی مرتب جزئی باشد. نمودار هاسه این مجموعه به صورت زیر ساخته می‌شود:


1.      به ازای هر یک از اعضای A یک نقطه در صفحه در نظر می‌گیریم. اگر a و b دو عضو متمایز از A باشند که a≤b ارتفاع b بیشتر از a باشد.

2.      اگر a و b دو عضو متمایز باشند و a≤b آنگاه با یک منحنی صعودی نقطه نظیر a را به نقطه نظیر b وصل می‌کنیم.

3.      تمام منحنی‌های رسم شده در گام 2 را برای خواص تعدی حذف می‌کنیم.

یعنی اگر a≤b نقطه نظیر a را به نقطه نظیر b با یک منحنی وصل می‌کنیم هرگاه عنصر c متمایز از a و b نداشته باشیم که a≤c≤b.


مثال: زوج های مرتب روی مجموعه اعداد طبیعی را با رابطه ی زیر در نظر بگیریم:

  (a,b) ≤ (c,d) if a ≤ c and b ≤d                                                                          

  نمودار هاسه به شکل زیر خواهد بود:


                                           


توجه1: برای رسم نمودار هاسه روش های متعددی وجود دارد، اما معمولا برای رسم ابتدا نقطه مینیمم (در صورت وجود) را قرار می دهند و باتوجه به رابطه ترتیب، نقاط و خطوط دیگر را اضافه می کنند. بنابراین نمودار هاسه هر مجموعه مرتب جزئی یکتا نیست.


توجه2: در نمودار هاسه دور و طوقه وجود ندارد. (با توجه به الگوریتم رسم واضح است.)

  • تکراری

مجموعه مرتب جزئی Partial Order Set (poset)

رابطه ی  را مرتب جزئی گوییم هرگاه به ازای هر x و y و z در A داشته باشیم:

خودتوان باشد:

پادتقارنی باشد:

تعدی باشد:

مجموعه ی A همراه با رابطه ترتیب را مجموعه مرتب جزئی گوییم.

مثال: مجموعه ی اعداد طبیعی همراه با رابطه ی عاد کردن، مجموعه ای جزئی مرتب است.

 

اگر هر دو عضو در مجموعه ی A قابل مقایسه باشند، آنگاه مجموعه A را کلی مرتب (Total Order) می نامیم. به عبارتی به ازای هر x و y در A، داشته باشیم:



مثال: مجموعه ی اعداد طبیعی با رابطه ی ترتیب معمولی، مجموعه ای کلی مرتب است.

مثال: عاد کردن رابطه ای کلی مرتب نیست، زیرا مثلا 2 و 3 هیچ یک برهم بخش پذیر نیستند، بنابراین در رابطه ی عاد کردن صدق نمی کنند.


  • تکراری

بسم الله الرحمن الرحیم


هنگامی که چندین سال درگیر ریاضی باشید و سعی کنید در حل تمام مسائل از راه حل های دقیق و بدون کوچکترین خطا، استفاده کنید، نهایتا به این نتیجه خواهید رسید که هر چیزی با منطق ریاضی قابل حل نخواهد بود.

وقتی عادت کرده باشید که هر کسی و یا هر چیزی را با منطق صفر و یک بسنجید، به بن بست خواهید خورد.

اینها تنها گوشه ای از معضلاتی است که ممکن است دغدغه ی یک دانشجوی ریاضی باشد. اما مشکلات بزرگتری هم وجود دارند که با منطق مطلق ریاضی قابل حل نیستند.

به طور مثال وقتی یک پزشک نیاز به مدلسازی روند رشد سلول های سرطانی دارد، ممکن است داده های دقیقی نداشته باشد؛ مثلا میزان آلودگی هوا که ممکن است بر روند رشد تاثیرگذار باشد، عدد دقیقی نیست. به عبارتی نمی توان گفت اگر شاخص آلودگی روی عدد x باشد، هوا آلوده و اگر روی عدد y باشد، هوا پاک است. یعنی منطق صفر و یک ،دیگر در اینجا کارساز نیست.

این تنها یک نمونه از مسائلی بود که ریاضیات، به تنهایی قادر به حل آن نیست.

محاسبات نرم، شیوه ی جدید محاسباتی است که با بهره بردن از علومی چون ریاضی، کامپیوتر، هوش مصنوعی و ... سعی در حل چنین مسائلی دارد که شیوه های دقیق راه حلی برای آنها نیافته اند و یا راه حل های دقیق موجود، زمان برند.

ان شاءالله در این وبلاگ به معرفی این رشته ی جدید و سرفصل دروس آن خواهیم پرداخت.

  • تکراری