Таблица истинности для всех функций двух переменных

↑

⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 7Следующая ⇒

Технологии Big Data.

Для краткой и наглядной характеристики технологии "большие данные" традиционно выделяют «три V»: объём (volume, обрабатываются большие объемы данных), скорость (velocity высокоскоростная обработка и оперативное получение результатов), многообразие (variety возможность обработки различных типов структурированных и слабоструктурированных данных). Наряду с методами класса Data Mining: кластерный анализ, регрессионный анализ и др., в Big Data используется ряд новых подходов. К таким подходам можно отнести  краудсорсинг - привлечение к решению проблем широкого круга лиц для использования их творческих способностей, знаний и опыта на добровольных началах с применением инфокоммуникационных технологий,  смешение и интеграция данных - набор приемов, позволяющих интегрировать разнородные данные из разнообразных источников для возможности глубинного анализа и др. Использование новых подходов и позволило выделить Big Data в качестве отдельного направления.

Облачные вычисления

Облачные вычисления - модель обеспечения удобного сетевого доступа по требованию к некоторому общему фонду конфигурируемых вычислительных ресурсов (например, сетям передачи данных, серверам, устройствам хранения данных, приложениям и сервисам — как вместе, так и по отдельности), которые могут быть оперативно предоставлены и освобождены с минимальными эксплуатационными затратами или обращениями к провайдеру.

Термин «Облачные технологии» используется в качестве метафоры, когда от пользователя скрыта (закрыта облаком) сложная инфраструктура сетевого доступа к вычислительным ресурсам. Потребители облачных вычислений могут значительно уменьшить расходы на инфраструктуру информационных технологий и гибко реагировать на изменения вычислительных потребностей.

Важным преимуществом "облачного" подхода является использование новых версий программных продуктов, возможность доступа с любого устройства, подключенного к Интернет, возможность организации совместной работы с данными и др.

Основные модели облачных вычислений:

SaaS  программное обеспечение как услуга - для конечных пользователей

PaaS  платформа как услуга для разработчиков приложений

IaaS  инфраструктура как услуга - для разработчиков сети

К основным недостаткам относят проблему безопасности при работе с «облаком», особенно в отношении конфиденциальных и приватных данных. Однако, для строительных приложений этот вопрос стоит не менее остро, чем, например, для финансовых.

Граничные вычисления

За последнее время появились термины граничные вычисления, периферийные вычисления (Edge computing), иногда сюда же относят так называемые туманные вычисления. Самое важное отличие граничных вычислений от облачных заключается в том, что сбор и анализ данных проводится не в централизованной вычислительной среде, такой как ЦОД, а в том месте, где происходит генерация потоков данных.  

Организации переносят свои ИТ-ресурсы на «край», для их сбора оборудуются средства локальной коммутации, которые устраняют необходимость отправки всей или части информации в корпоративный ЦОД.  Для такого переноса имеются веские основания. Поток информации от предприятия слишком велик и может «забить» канал передачи данных предприятия, будь то Интернет или частная сеть; технические специалисты и менеджеры получают доступ к оперативной аналитике на удаленных объектах. Обработка информации «на местах» предоставляет полезные возможности в плане информационной безопасности. В заключении отметим, что облачные и граничные вычисления не противоречат, а дополняют друг друга.

Интернет вещей

Одно из перспективных направлений цифровых технологий. связано концепцией «Интернет вещей» IoT (Internet of Thing) . Интернет вещей IoT (Internet of Thing) основана на применении средств радиочастотной связи для взаимодействия физических предметов между собой и с внешним окружением. Использование дистанционного взаимодействия, интернет и др. использовалось и ранее, однако организация в единый комплекс и использование ряда современных IT приемов позволило говорить о новом направлении. Технология востребована в строительной отрасли (автоматизированные системы мониторинга состояния здания, «Умный дом» и др.). Различают два направления - IoT и IIoT. 

IoT предполагает исключительно бытовое применение. На его основе функционируют: свет и отопление, электронные замки дверей, камеры наблюдения и т. п. IIoT -индустриальный Интернет Вещей (Industrial Internet of Things) – интернет вещей для корпоративного  и отраслевого применения - система объединенных компьютерных сетей и подключенных промышленных (производственных) объектов со встроенными датчиками.

Интернет вещей связан с другим новым решением в IT технологиях - IPv6 — новой версия интернет-протокола (IP), призванная решить проблемы, с которыми столкнулась предыдущая версия (IPv4) при её использовании в Интернете, за счёт целого ряда принципиальных изменений. Здесь укажем один из важных моментов использования этого протокола, непосредственно касающийся концепции "Интернет вещей". Действительно, ключевым моментом  в использовании  Интернета вещей является идентификация объектов в интернет-пространстве. Для объектов, непосредственно подключённых к интернет,  традиционным идентификатором является MAC-адрес. Однако для существующего протокола IPv4 уже с начала 2000 годов стала актуальной проблема исчерпаемости адресного пространства. Более широкие возможности по идентификации даёт протокол IPv6, обеспечивающий уникальными адресами астрономическое число Интернет -устройств.

Интернет вещей дал импульс к развитию целого класса беспроводных технологий. Обычно при выборе беспроводных средств   прежде всего обращают внимание на пропускную способность и информационную безопасность  При этом используются протоколы ряда IEEE 802.11 (последние 802.11ax и 802.11 be (до 30 Гбит.с.) К беспроводным средствам, используемым в интернете вещей, предъявляют несколько другие требования: надежная работа в условиях низких скоростей, адаптивность, способность к самоорганизации. В этом плане интерес представляет стандарт IEEE 802.15.4, является базовой основой для протоколов типа ZigBee . Основная особенность технологии ZigBee заключается в том, что она при малом энергопотреблении поддерживает не только простые топологии сети («точка-точка», «дерево» и «звезда»), но и самоорганизующуюся и самовосстанавливающуюся ячеистую (mesh) топологию с ретрансляцией и маршрутизацией сообщений.  

Цифровой двойник

Одно из перспективных направлений использования цифровых технологий в  производственных процессах связано концепцией цифровых двойников (Digital Twin). Цифровой двойник) - цифровая копия физического объекта или процесса, помогающая оптимизировать эффективность функционирования физического объекта или бизнес - процессы предприятия. Цифровой двойник может быть определён как постоянно меняющийся цифровой профиль, содержащий исторические и наиболее актуальные данные о физическом объекте или процессе, что позволяет проводить оптимизацию. Он основан на огромном объёме накопленных данных, полученных в ходе измерений целого ряда показателей объекта в реальном мире. Анализ накопленных данных позволяет формулировать выводы о необходимости во внесении изменений. Цифровой двойник — это виртуальная интерактивная копия реального объекта, которая помогает эффективно управлять этим объектом, оптимизируя бизнес-операции.

Машинное зрение

Одной из составляющих IT технологий, позволяющих вывести на качественно иной уровень ряд важных приложений в строительной отрасли, является направление, называемое «Машинным зрением». Машинное зрение — это применение компьютерного зрения для производственных целей. В то время как компьютерное зрение — это общий набор методов, позволяющих компьютерам видеть, областью интереса машинного зрения, как инженерного направления, являются цифровые устройства ввода-вывода, компьютерные сети, ряд взаимосвязанных аппаратных и программных средств, предназначенные для технического контроля качества изделий и выполненной работы. В строительной отрасли имеется ряд приложений, где использование машинного зрения представляется весьма перспективным. Такими направлениями являются: «умный дом и умный город»,  контроль качества швов сварных конструкций, контроль трещин в объекте строительства.

ЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЭВМ

При проектировании ЭВМ и ее элементов широко используется аппарат алгебры логики (булевой алгебры). Это обусловлено тем, что электронные элементы, в частности устройства памяти, имеют два устойчивых состояния – одному из них приписывают значение логической единицы, а другому – логического нуля.

Двоичными булевыми переменными a, b, c, называют переменные, которые принимают только два значения – логический нуль и логическая единица.

Двоичная (булева) функция принимает тоже два значения – логический нуль  и логическая единица. Любая логическая функция также имеет только два значения – логический нуль и логическая единица. Логическая функция может быть описана двумя путями: во-первых, с помощью таблицы истинности, в которой указаны все наборы логических переменных и соответствующие им значения логических функций; во-вторых, с помощью соответствующих формул, по которым для любого набора логических переменных можно определить значение логической функции. Обычно вначале используется метод задания функции с помощью таблицы истинности, далее получают соответствующие формулы. Технологию получения и минимизации логических функций будет рассмотрена в лабораторной работе 2. Здесь мы приведем наиболее часто встречающиеся логические функции.

Вначале рассмотрим логическую функцию одной переменной. Здесь реально применяется только одна функция – инверсия f = Øa,      т. е. если логическая переменная истинна, то функция ложна и наоборот. Отдельно изучать эту функцию не будем – здесь и так все предельно ясно. В дальнейшем будем использовать ее при изучении более сложных функций. Приведем условное обозначение (рис. 1).

Рис. 1. Логическая функция «инверсия»

Теперь перейдем к функции двух переменных. Многие знают логические функции «И», «ИЛИ», «исключающее ИЛИ» (XOR). Возникает естественный вопрос: а есть ли другие и сколько их. Ответить на вопрос помогает таблица истинности (табл. 1).

Т а б л и ц а 1.1

a

b

f0

f1

f2

f3

f4

f5

f6

f7

f8

f9

f10

f11

f12

f 13

f14

f15

В табл. 1 приведены все наборы логических переменных a и b, им соответствует 16 возможных наборов логических функций. Таким образом, если количество наборов логических переменных обозначить через m, причем m = 2^l, где l – число логических переменных, а число логических функций обозначить через n, то имеет место соотношение

                         n = 2^m .                                                          (1)

Таким образом, для двух переменных возможно 16 логических функций f0…f15. Некоторые логические функции не зависят от одной или даже от двух переменных. Так, функция f0 тождественно равна 0 при любом наборе переменных, а f15 – тождественно равна 1 при любом наборе переменных

f3 = Øa, f12 = a, f5 = Øb, f10 = b.

Эти функции зависят от одной из переменных.

Указанные выше функции почти не применяются на практике и мы их рассматривать не будем. Рассмотрим подробней другие функции, причем для удобства «повернем» на 90 градусов таблицу истинности, что принципиально ничего не меняет. Начнем с самых распространенных логических функций.

Функция «И», конъюнкция, логическое умножение

                               f = aÙb.                                                           (2)

Иногда применяются другие обозначения: f = a&b; f = a.b; f = ab.

Далее приведена таблица истинности для логической функции «И» (табл. 2).

Т а б л и ц а 2

Таблица истинности для логической функции «И»

a

b

f8

Из табл. 2 следует, что функция равна 1, когда обе переменные равны 1 и нулю – в остальных случаях. Или, по-другому: функция истинна только тогда, когда все переменные истинны.

Функция имеет следующее обозначение (рис. 2):

Рис. 1.2. Логическая функция «И»

Отметим важный момент – функция «И» и вышеприведенные правила ее функционирования распространяются на любое число переменных.

Функция «ИЛИ», дизъюнкция, логическое сложение

                               F = aÚb.                                                  (3)

Иногда применяются другие обозначения, в частности f = a + b.

Далее приведена таблица истинности для логической функции «ИЛИ» (табл. 3).

Т а б л и ц а 3

Таблица истинности для логической функции «ИЛИ»

a

b

f14

Из табл. 3 следует, что функция равна 0, когда обе переменные равны 0 и нулю – в остальных случаях. Или, по-другому: функция ложна только тогда, когда все переменные ложны.

Функция имеет следующее обозначение (рис. 3):

Рис. 3. Логическая функция «ИЛИ»

Функция «И» и вышеприведенные правила ее функционирования распространяются на любое число переменных.

Функция «И – НЕ», отрицание конъюнкции, штрих Шеффера

                                  f = Ø(aÙb).                                                    (4)

Иногда применяются другие обозначения, в частности f = a/b.

Далее приведена таблица истинности для логической функции «И – НЕ» (табл. 4).

Т а б л и ц а 4

Познавательные статьи:



Техника прыжка в длину с разбега

Тактические действия в защите

История Олимпийских игр

История развития права интеллектуальной собственности