نظرية نموذج الممثل

في علم الحاسوب النظري ، تهتم نظرية نموذج الممثل بالقضايا النظرية المتعلقة بنموذج الممثل .

تُعدّ العناصر الفاعلة هي العناصر الأساسية التي تُشكّل أساس نموذج العنصر الفاعل للحوسبة الرقمية المتزامنة. يستطيع العنصر الفاعل، استجابةً لرسالة يتلقاها، اتخاذ قرارات محلية، وإنشاء عناصر فاعلة أخرى، وإرسال المزيد من الرسائل، وتحديد كيفية الاستجابة للرسالة التالية التي يتلقاها. تتضمن نظرية نموذج العنصر الفاعل نظريات أحداث وهياكل حسابات العنصر الفاعل، ونظرية إثباتها ، ونماذجها الدلالية .

الأحداث وترتيبها

من تعريف الفاعل، يمكن ملاحظة أن العديد من الأحداث تحدث: القرارات المحلية، وإنشاء الفاعلين، وإرسال الرسائل، واستقبال الرسائل، وتحديد كيفية الاستجابة للرسالة التالية التي يتم تلقيها.

ومع ذلك، تركز هذه المقالة فقط على تلك الأحداث التي تتمثل في وصول رسالة مرسلة إلى ممثل.

تتناول هذه المقالة النتائج المنشورة في هيويت [2006].

قانون العد : يوجد على الأكثر عدد من الأحداث يمكن عده.

ترتيب التفعيل

ترتيب التنشيط ( -≈→) هو ترتيب أساسي يقوم بنمذجة حدث واحد يقوم بتنشيط حدث آخر (يجب أن يكون هناك تدفق للطاقة في الرسالة التي تنتقل من حدث إلى حدث يقوم بتنشيطه).

  • بسبب انتقال الطاقة، فإن ترتيب التنشيط ثابت نسبيًا ؛ أي أنه بالنسبة لجميع الأحداث ، إذا كان ، فإن وقت يسبق وقت في الأطر المرجعية النسبية لجميع المراقبين.e1e2e1 -≈→ e2e1e2
  • قانون السببية الصارمة لترتيب التنشيط : لأنه لا يوجد حدث يفعل ذلك e -≈→ e.
  • قانون التتابع المحدود في ترتيب التنشيط : بالنسبة لجميع الأحداث، تكون المجموعة محدودة.e1{e|e -≈→ e1}

طلبات الوصول

يُمثل ترتيب وصول الأحداث للممثل x( -x→ ) الترتيب الكلي للأحداث التي تصل بها الرسالة إلى x. ويُحدد ترتيب الوصول عن طريق التحكيم في معالجة الرسائل (غالبًا باستخدام دائرة رقمية تُسمى المُحكِّم ). تقع أحداث وصول الأحداث للممثل على خط العالم الخاص به . ويعني ترتيب الوصول أن نموذج الممثل يتسم بطبيعته بعدم التحديد (انظر: عدم التحديد في الحوسبة المتزامنة ).

  • بما أن جميع أحداث ترتيب وصول الفاعل xتقع على خط العالم x، فإن ترتيب وصول الفاعل ثابت نسبيًا . أي ، بالنسبة لجميع الفاعلين xوالأحداث ، إذا كان ، فإن وقت يسبق وقت في الأطر المرجعية النسبية لجميع المراقبين .e1e2e1 -x→ e2e1e2
  • قانون الترتيب المحدود في ترتيب الوصول : بالنسبة لجميع الأحداث والفاعلين، تكون المجموعة محدودة.e1x{e|e -x→ e1}

الطلب المجمع

يُعرَّف الترتيب المدمج (المشار إليه بـ ) بأنه الإغلاق المتعدي لترتيب التنشيط وترتيبات الوصول لجميع الجهات الفاعلة.

  • الترتيب المُدمج ثابت نسبيًا لأنه الإغلاق المتعدي للترتيبات الثابتة نسبيًا. أي ، بالنسبة لجميع الأحداث ، إذا كان ، فإن زمن يسبق زمن في الأطر المرجعية النسبية لجميع المراقبين.e1e2e1→e2e1e2
  • قانون السببية الصارمة للترتيب المركب : لأنه لا يوجد حدث يفعل ذلك e→e.

من الواضح أن الترتيب المدمج متعدٍ بحكم التعريف.

في [Baker and Hewitt 197؟]، تم التكهن بأن القوانين المذكورة أعلاه قد تستلزم القانون التالي:

قانون السلاسل المحدودة بين الأحداث في الترتيب المركب : لا توجد سلاسل لانهائية ( أي مجموعات مرتبة خطيًا) من الأحداث بين حدثين في الترتيب المركب →.

استقلالية قانون السلاسل المحدودة بين الأحداث في الترتيب المركب

ومع ذلك، أثبت [كلينجر 1981] بشكل مفاجئ أن قانون السلاسل المحدودة بين الأحداث في الترتيب المركب مستقل عن القوانين السابقة ، أي

نظرية. قانون السلاسل المحدودة بين الأحداث في الترتيب المركب لا يتبع من القوانين المذكورة سابقًا.

البرهان. يكفي أن نبين أن هناك حسابًا للممثل يفي بالقوانين المذكورة سابقًا ولكنه ينتهك قانون السلاسل المحدودة بين الأحداث في الترتيب المدمج.

لنفترض عملية حسابية تبدأ عندما يتم إرسال رسالة إلى الممثل "Initial"Start مما يؤدي إلى قيامه بالإجراءات التالية
  1. أنشئ ممثلاً جديداً باسم Greeter والذي يتم إرسال رسالة SayHelloToإليه بعنوان Greeter 1.
  2. أرسل الرسالة الأوليةAgain مع عنوان المُرحِّب 1
بعد ذلك، يكون سلوك Initial كما يلي عند استلام رسالة Againبعنوان Greeter i (والتي سنسميها الحدث ): Againi
  1. أنشئ ممثلاً جديداً باسم Greeter i+1، والذي يتم إرسال الرسالة إليه SayHelloToعلى العنوان Greeter i
  2. أرسل الرسالة الأوليةAgain بعنوان المُرحِّب i+1
من الواضح أن عملية حساب إرسال الرسائل الأوليةAgain لا تنتهي أبداً.
يكون سلوك كل ممثل من ممثلي الترحيب (i) كما يلي:
  • عندما يستقبل رسالةً SayHelloToبعنوان Greeter i-1 (والتي سنسميها الحدث )، فإنه يرسل رسالةً إلى Greeter i-1SayHelloToiHello
  • عندما يتلقى Helloرسالة (والتي سنسميها الحدث )، فإنه لا يفعل شيئًا.Helloi
الآن من الممكن أن يحدث ذلك في كل مرة، وبالتالي ...Helloi -GreeteriSayHelloToiHelloiSayHelloToi
وكذلك في كل مرة، وبالتالي ...Againi -≈→ Againi+1AgainiAgaini+1
علاوة على ذلك، فإن جميع القوانين المذكورة قبل قانون السببية الصارمة للترتيب المشترك مستوفاة.
ومع ذلك، قد يكون هناك عدد لا نهائي من الأحداث في الترتيب المشترك بين و على النحو التالي:Again1SayHelloTo1
Again1→...→Againi→...{\displaystyle \infty }...→HelloiSayHelloToi→...→Hello1SayHelloTo1

لكننا نعلم من الفيزياء أن الطاقة اللانهائية لا يمكن استهلاكها على مسار محدود. لذلك، وبما أن نموذج الفاعل قائم على الفيزياء، فقد اعتُبر قانون السلاسل المحدودة بين الأحداث في الترتيب المُركّب بديهيةً لنموذج الفاعل.

قانون التكتم

يرتبط قانون السلاسل المحدودة بين الأحداث في الترتيب المركب ارتباطًا وثيقًا بالقانون التالي:

قانون التقطع : بالنسبة لجميع الأحداث و ، تكون المجموعة منتهية.e1e2{e|e1→e→e2}

في الواقع، ثبت أن القانونين السابقين متكافئان:

نظرية [كلينجر 1981]. قانون التقطع مكافئ لقانون السلاسل المحدودة بين الأحداث في الترتيب المركب (بدون استخدام بديهية الاختيار ).

يستبعد قانون التقطيع آلات زينو ويرتبط بالنتائج المتعلقة بشبكات بيتري [Best et al. 1984, 1987].

ينص قانون التقطع على خاصية عدم الحتمية غير المحدودة . وقد استخدم [كلينجر 1981] الترتيب المدمج في بناء نموذج دلالي للفاعلين (انظر الدلالات الدلالية ).

الدلالات الدلالية

استخدم كلينجر [1981] نموذج حدث الفاعل الموصوف أعلاه لبناء نموذج دلالي للفاعلين باستخدام مجالات القوة . وفي وقت لاحق، قام هيويت [2006] بتوسيع المخططات بأوقات الوصول لبناء نموذج دلالي أبسط تقنيًا وأسهل للفهم.

انظر أيضاً

مراجع

  • كارل هيويت وآخرون . وقائع مؤتمر الاستقراء الفاعل والتقييم الميتا لندوة ACM حول مبادئ لغات البرمجة، يناير 1974.
  • إيرين غريف. دلالات العمليات المتوازية المتصلة. أطروحة دكتوراه في قسم الهندسة الكهربائية وعلوم الحاسوب بمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا. أغسطس 1975.
  • إدسكار ديكسترا. منهج البرمجة. برنتيس هول. 1976.
  • كارل هيويت وهنري بيكر ، الممثلون والوظائف المستمرة، وقائع مؤتمر IFIP العملي حول الوصف الرسمي لمفاهيم البرمجة. 1-5 أغسطس 1977.
  • هنري بيكر وكارل هيويت، "التجميع التدريجي للنفايات في العمليات"، وقائع ندوة لغات برمجة الذكاء الاصطناعي. إشعارات SIGPLAN 12، أغسطس 1977.
  • كارل هيويت وهنري بيكر قوانين الاتصال بين العمليات المتوازية IFIP-77، أغسطس 1977.
  • أكي يونيزاوا، تقنيات تحديد المواصفات والتحقق للبرامج المتوازية القائمة على دلالات تمرير الرسائل، أطروحة دكتوراه في قسم الهندسة الكهربائية وعلوم الحاسوب بمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، ديسمبر 1977.
  • بيتر بيشوب، أنظمة حاسوب قابلة للتوسيع بشكل معياري مع مساحة عناوين كبيرة جدًا، أطروحة دكتوراه في قسم الهندسة الكهربائية وعلوم الحاسوب بمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، يونيو 1977.
  • كارل هيويت. النظر إلى هياكل التحكم كأنماط لتمرير الرسائل. مجلة الذكاء الاصطناعي. يونيو 1977.
  • هنري بيكر. أنظمة الممثلين للحوسبة في الوقت الحقيقي. أطروحة دكتوراه في قسم الهندسة الكهربائية وعلوم الحاسوب بمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا. يناير 1978.
  • كارل هيويت وروس أتكينسون. تقنيات تحديد المواصفات وإثباتها للمُسلسلات. مجلة IEEE لهندسة البرمجيات. يناير 1979.
  • كارل هيويت، وبيبي أتاردي، وهنري ليبرمان. وقائع المؤتمر الدولي الأول حول الأنظمة الموزعة في هانتسفيل، ألاباما. أكتوبر 1979.
  • روس أتكينسون. التحقق التلقائي من التسلسلات. أطروحة دكتوراه من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا. يونيو 1980.
  • بيل كورنفيلد وكارل هيويت. استعارة المجتمع العلمي. معاملات IEEE في الأنظمة والإنسان وعلم التحكم الآلي. يناير 1981.
  • جيري باربر. التفكير المنطقي حول التغيير في أنظمة المكاتب القائمة على المعرفة. أطروحة دكتوراه في قسم الهندسة الكهربائية وعلوم الحاسوب بمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا. أغسطس 1981.
  • بيل كورنفيلد. التوازي في حل المشكلات. أطروحة دكتوراه في قسم الهندسة الكهربائية وعلوم الحاسوب بمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا. أغسطس 1981.
  • ويل كلينجر. أسس دلالات الفاعلين. أطروحة دكتوراه في الرياضيات من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا. يونيو 1981.
  • إيك بيست . السلوك المتزامن: التسلسلات والعمليات والمسلمات. محاضرات في علوم الحاسوب المجلد 197 1984.
  • غول آغا. الممثلون: نموذج للحوسبة المتزامنة في الأنظمة الموزعة. أطروحة دكتوراه. 1986.
  • إيك بيست و ر. ديفيلرز. السلوك المتسلسل والمتزامن في نظرية شبكة بيتري، علوم الحاسوب النظرية، المجلد 55/1، 1987.
  • غول آغا، إيان ماسون، سكوت سميث، وكارولين تالكوت. أساس لحساب الممثل، مجلة البرمجة الوظيفية، يناير 1993.
  • ساتوشي ماتسوكا وأكينوري يونيزاوا . تحليل شذوذ الوراثة في لغات البرمجة المتزامنة الموجهة للكائنات في اتجاهات البحث في البرمجة المتزامنة الموجهة للكائنات. 1993.
  • جايديف ميسرا. منطق البرمجة المتزامنة: مجلة السلامة لهندسة برمجيات الحاسوب. 1995.
  • لوكا دي ألفارو، زوهار مناع، هنري سيبما وتوماس أوريبي. التحقق البصري من الأنظمة التفاعلية TACAS 1997.
  • ثاتي، براسانا، كارولين تالكوت، وجول آغا. تقنيات لتنفيذ مخططات المواصفات والاستدلال عليها. المؤتمر الدولي حول المنهجية الجبرية وتكنولوجيا البرمجيات (AMAST)، 2004.
  • جوزيبي ميليسيا وفلاديميرو ساسوني. شذوذ الميراث: بعد عشر سنوات من وقائع ندوة ACM لعام 2004 حول الحوسبة التطبيقية (SAC)، نيقوسيا، قبرص، 14-17 مارس 2004.
  • بيتروس بوتجيتر. آلات زينو والحوسبة الفائقة 2005
  • كارل هيويت: ما هو الالتزام؟ الالتزام المادي والتنظيمي والاجتماعي. COINS@AAMAS. 2006.