Computer Aided Systems Theory - CAST '94 pdf epub mobi txt 電子書 下載2026

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出版者:Springer

作者:john wills

出品人:

頁數:448

译者:

出版時間:1996-8-16

價格:USD 89.95

裝幀:Paperback

isbn號碼:9783540614784

叢書系列:

圖書標籤:

• 計算機輔助係統
• 係統理論
• 計算機科學
• 工程學
• 建模
• 仿真
• 算法
• 控製係統
• 信息技術
• 數學模型

《計算機輔助係統理論：CAST '94》圖書簡介 核心議題與時代背景 《計算機輔助係統理論：CAST '94》匯集瞭1994年國際研討會上展示的前沿研究成果，聚焦於信息技術如何深度介入、革新和優化復雜係統的設計、建模、分析與管理。本書深入探討瞭在世紀之交前夕，計算工具和方法學在處理日益增長的係統復雜性、跨學科集成需求以及對實時決策能力要求的背景下所扮演的關鍵角色。 本書並非單純的技術手冊，而是對一整套理論框架和實踐範式的深入剖析。當時的係統工程和計算機科學正處於一個重要的交叉點，傳統的、基於紙筆和經驗的係統開發方法論已無法適應航空航天、大型製造、復雜控製網絡以及新興的全球化商業流程對精度和魯棒性的嚴苛要求。CAST '94 順應瞭這一時代需求，緻力於構建一套既具堅實數學基礎，又可被先進計算工具有效支持的係統理論。 第一部分：基礎理論與形式化方法 本部分奠定瞭全書的理論基石，重點關注如何利用數學語言對係統進行精確描述，並確保這些描述能夠在計算機環境中得到可靠的驗證和推理。 1. 離散事件係統與混閤係統建模： 探討瞭如何處理同時包含連續動態（如物理過程中的速率變化）和離散事件（如開關、故障、決策點）的係統。研究內容包括基於 Petri 網的擴展模型、混閤自動機（Hybrid Automata）的初步應用及其可達性分析。特彆是，書中詳細分析瞭如何剋服混閤係統中狀態爆炸的問題，強調瞭對關鍵不連續點附近行為的局部精確分析。 2. 基於代數的係統規範： 考察瞭代數規範理論在係統集成中的應用。通過引入抽象數據類型（ADT）和模塊化規範，作者展示瞭如何實現組件間的精確接口定義和行為契約（Contracts）。這對於構建大型分布式係統至關重要，它允許在不瞭解內部實現細節的情況下，依賴於規範對係統行為進行形式化驗證。 3. 可靠性與容錯理論的計算視角： 側重於將概率論和不確定性推理納入係統建模框架。涵蓋瞭貝葉斯網絡在故障診斷中的應用，以及如何使用馬爾可夫決策過程（MDPs）來設計具備自適應能力的控製策略。書中對“安全關鍵係統”（Safety-Critical Systems）的定義和形式化驗證方法進行瞭深入探討，強調瞭如何量化和降低係統失效的風險。 第二部分：計算機輔助設計與仿真技術 此部分將理論模型轉化為實際可操作的工程工具，核心在於如何利用強大的計算資源來模擬、分析和優化係統的運行。 4. 高性能仿真環境與模型驅動工程（MDE）： 闡述瞭當時高性能計算（HPC）架構（如並行處理）如何支持大規模係統的實時或近實時仿真。書中討論瞭從高層描述語言（如當時的SDL或UML的早期形態）到可執行代碼的自動生成流程。重點關注瞭仿真模型的保真度（Fidelity）問題，即如何平衡模型的復雜性與計算資源消耗，同時確保仿真結果的有效性。 5. 優化算法在係統閤成中的應用： 探討瞭運籌學和計算優化技術在係統參數選擇和結構設計中的集成。涉及的領域包括遺傳算法（GA）在復雜結構搜索空間中的應用、綫性規劃（LP）和二次規劃（QP）在資源分配和調度問題中的應用。書中提供瞭若乾案例研究，展示瞭如何利用迭代優化方法來逼近最優係統配置，尤其是在滿足多目標約束（如成本、性能、能耗）時。 6. 知識錶示與專傢係統的局限與發展： 雖然符號人工智能（Symbolic AI）在當時麵臨挑戰，但該部分仍探討瞭知識圖譜和語義網絡在輔助係統架構師決策中的作用。重點不在於構建完全自主的AI，而在於如何將領域專傢的經驗和規則結構化，以便計算機能對其進行一緻性檢查和輔助推理，避免設計過程中的人為疏漏。 第三部分：分布式係統與網絡化控製 隨著計算機互聯性的增強，本部分聚焦於處理物理世界與信息世界交織在一起的復雜網絡化係統。 7. 時間敏感網絡與實時性保證： 深入分析瞭在存在網絡延遲和抖動的情況下，如何確保控製迴路的實時性。研究瞭時間觸發協議（Time-Triggered Protocols）的設計原則，以及如何利用精確的時間戳和同步機製來維持跨節點的係統一緻性。這對於早期的工業現場總綫（Fieldbus）和分布式控製係統（DCS）的理論構建至關重要。 8. 互操作性與異構係統集成： 鑒於不同工程領域使用不同的建模語言和工具集，本部分探討瞭實現“工具集成”的技術途徑。內容涉及中間錶示（Intermediate Representations, IRs）的設計，以及如何建立適配器和轉換器，使得來自不同廠商、采用不同範式開發的軟件模塊和硬件組件能夠協同工作。 9. 安全性與隱私的早期考量： 在強調係統功能性的同時，CAST '94 也開始關注信息安全在係統理論中的地位。雖然當時的密碼學和網絡安全研究尚未完全成熟，但書中已開始探討基於訪問控製模型（Access Control Models）的係統級安全架構，以及在分布式環境中如何維護數據和控製流的完整性。 結語 《計算機輔助係統理論：CAST '94》代錶瞭係統工程領域在計算能力飛躍背景下的一次深刻反思與理論整閤。它不僅記錄瞭當時最先進的學術成果，更指明瞭未來幾十年係統科學的發展方嚮——即通過更嚴謹的數學形式化、更強大的計算支持，實現對前所未有的復雜係統的精確理解、可信設計與有效運行。本書對後續的Model-Based Systems Engineering (MBSE) 運動産生瞭深遠影響，是理解現代係統理論演化曆程不可或缺的文獻。

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