Petri网模型的语用计算机.ppt

实现Petri网模型的语用计算机 赵维,2005-6-18 赵维创造的语用计算机 计算机到底怎么啦？问题与探索； 我对计算机的认识二元计算模型； 现阶段的研究与开发 语用计算机； 未来工作的注意要点； 我的拓展研究工作。 计算机问题的起源 自40年代计算机问世以来，如何编制符合 要求的程序一直是人们追求的目标。 软件主要是手工活动，软件开发远远落后 于硬件发展，远远满足不了社会的需求， 这就是叫“软件危机”的计算机问题。 软件危机无“银弹” 1968年NATO软件工程会议，提出软件工 程概念，软件工程只是缓解了软件危机。 计算机科学家Frederick Phillips Brooks，Jr （1999年近70高龄时获得了图灵奖。）在 没有银弹(1986)一文中提出了一个迄今 为止尚未被打破的著名论断：“没有一种单 纯的技术或管理上的进步，能够独立地承 诺在10年内大幅度地提高软件的生产率、 可靠性和简洁性”。 软件工程过程 软件工程 当前应 用逻辑 未来应 用逻辑 软件复用 程序代码 这个“想当然的”软件开发过程是不可能顺利进行下去的，不可能做 到有意义的软件复用。 软件工程过程（续） 应用的演化 软件生命周期的“锯齿”模型表明软件系统必然是“粗制滥造”的， 因而是“短命的”。 软件模块的版本更新 软件工程过程（续） 构件A 构件B 构件C 构件D 构件E 应用2 应用3 应用1 应用的演化 应用工程与软件构件的“网格”模型表明构件与应用的分离是解决软件 问题的必然出路。 软件构件的发展 曾一度被乐观派认为是“银弹” 90年代兴起的软件构件技术（黄柳青）； 2000年的.Net的元数据概念（陈榕）； 2004年的WSRF.net（微软）； 微软的WSRF.Net已经被longhorn取代，并正过渡到Blackcomb。 我认为这个blackcomb正是我所研究并实现的语用计算机。 WSRF.net软件构件系统 WSRF.net网格技术封装 WSRF.net元数据概念抽象 C#、J# 微软的WSRF.Net是“银弹”？ 我归纳的计算机问题 当前ERP已经成为了企业信息化的“怪兽”。 “软件构件的高构造性与应用工程的快演化性之间的矛盾”是我们 目前所面临的主要计算机问题。 WSRF.net 实现了“高构造性”，但忽略了“快演化 性”，因而没有解决计算机问题。 赵维创造的语用计算机 计算机到底怎么啦？问题与探索； 我对计算机的认识二元计算模型； 现阶段的研究与开发 语用计算机； 未来工作的注意要点； 我的拓展研究工作。 二元计算机模型 一般计算机系统模型均由两类元素构成：表示状态的元素 和表示变化的元素。如程序设计语言用变量表示状态，用 语句，特别是赋值语句，表示变化。 如何把两类元素联系起来构成完整的系统，不同的模型采 用不同的方法。 硬件计算机用控制流把机器指令（变化元素）串成全序， 而内存单元（状态元素）是指令的组成部分。程序设计语 言中变量（状态元素）是独立存在并且单独改变的，程序 语言用控制流把语句（变化元素）串在一起，变量则各自 出现在语句当中。 硬件系统的状态元素“同体”（包含）于变化元素，软件系 统的状态元素“分体”但从属于变化元素。 Petri网的状态元素“分体”于变化元素，且地位平等。 二元计算机模型 计算机 模型 模型名称状态元素变化元素关系联系机制规定内容 硬件 计算机 冯络伊曼 结构 内存单元机器指令同体于 变化 控制流机器指令 软件 计算机 图灵机变量程序分体/从属 于变化 控制流程序语言 语用 计算机 Petri网名词动词分体/平等信息流语用语法 本体 计算机 ？本体演化分体/从属 于状态 信息流语法知识 档案 计算机？ 档案引用同体于 状态 引用流知识真理 我认为二元计算机的发展历程 状态 - 变化 出现年代 201320122010 01二进制硬件计算机 机器指令操作系统、编译原理 汇编软件计算机 C、C+ 封装与抽象 语用计算机 C# 汉语 模型转换技术 本体计算机 汉 语 模型转换技术 档案计算机 物理计算 | 数学计算 任何其它语言 我提出计算机问题的 解决办法 分离“软件技术构件实现”与“应用逻 辑工程描述”； 实现描述计算。 赵维创造的语用计算机 计算机到底怎么啦？问题与探索； 我对计算机的认识二元计算模型； 现阶段的研究与开发 语用计算机； 未来工作的注意要点； 我的拓展研究工作。 网格计算之上存在Petri网模型 Petri网：N =（S，T；F） S_元由低层的状态资源支撑； T_元由低层的无状态的Web Service支撑； F是S_元与T_元之间的流关系； 通过定义流关系F来实现系统应用逻辑。 遵循Petri网原理的网格计算方法 申请专利号：20051004012.8 ; 利用特殊网论（special net theory）; 直接基于WSRF.net的元数据概念层之上， 解决网格计算的共享与协作问题； 这些用网模型表示的应用逻辑也应当能够 实现共享与协作； 为此作者设计了语用计算机来实现具体网 模型的共享与协作。 语用计算机的理论基础 运用通用网论（general net theory）的“并 发关系”、“出现结构”、“C/E系统”和信息流 网的四级抽象理论与技术的网结构； 对应于语用计算机的“造字”、“组词”、“造句 ”和“谋篇”四级抽象技术与过程的语用单位 。 所谓抽象就是“虚拟化”技术，使得与被抽象 概念对应的概念或其具体实现，可以因时 因地而各不相同。 WSRF.net软件构件系统 WSRF.net网格技术封装 WSRF.net元数据概念抽象 C#、J#语用计算机 汉语语用语言 语用计算机的图例 语用计算机的基础封装与抽象 封装技术：使得计算(存储)力全网可访问； 抽象技术：用元数据（metadata）概念实现 把计算力从低层的软件世界里提取出来，支 撑用Petri网描述的语用世界。 一切经过 “封装和抽象”处理的（软件）计算 力和存储力都可以成为语 用计算机的基础。 语用计算机的Petri网计算模型 Petri网：N =（S，T；F） S_元由低层的状态资源支撑； T_元由低层的无状态的Web Service支撑； F是S_元与T_元之间的流关系； 语用计算机正是通过定义流关系F来实现系 统功能的。 Petri网模型解析出语用语言 语用语言是Petri网的（反）串行化表达，因此相 互等价。 语用语言与Petri网模型的相互转化由符合Petri网 原理的通用网论的语用语法规则所定义。 语用语法规则恰就是汉语语法规则，因此语用语 言是汉语言（的子集）。 因此Petri网表达了汉语言的一个（语用真）子集 ，从而为人类自然语言建立了数学模型。 因此语用计算机实现了汉语的理解与表达。 语用计算机彻底解决了软件问题 应用逻辑由语用计算机的语用语言描述、 Petri网模型实现，应用是描述计算系统。 并发的软件构件属于（下层的）软件计算 层，与处于（上层的）描述计算层的应用 逻辑无关，独立存在。 语用计算机支持应用逻辑的快速演化，彻 底解决了软件（不能满足ERP等大型应用 的快速演化需求等）问题。 语用计算机的分解 WSRF.net软件构件系统 WSRF.net网格技术封装 WSRF.net元数据概念抽象 C#、J# 语用网（语用单位） 汉语语用语言 Petri网系统容器 解析器 语用计算机的构成 语用网，是基于P2P网络的DHT技术，是我专门设 计的实现语用单位集合（作为全局字词句典来）共 享的一个专利技术，是语用计算机的运行环境。 执行机构，是Petri网系统容器，存放所有语用应 用系统的Petri网模型（当分布式执行时，这个容 器、即该执行机构可以不存在）； 解析器，实现Petri网模型的（反）串行化，即实 现汉语言与网模型的相互转换。 语用单位 语用单位是语用计算机的基本元素，就如 同对象中的类，但对象系统中还有程序语 言，而语用计算机中就只有语用单位。 一切都抽象为一个语用单位，包括由元数 据直接抽象而来的原子语用单位和由原子 语用构造的词、词组和语句等复合语用单 位。 语用单位的存在环境叫语用网。 语用计算机的理解难点 经与任浩等专家的交流所得，我认为人们 不理解语用计算机，主要是因为： 1、计算机的概念从程序范畴拓展到描述范 畴，即从软件计算到描述计算。计算机不 就是软件，描述也可以实现计算。 2、对语用计算机能够理解汉语言持怀疑态 度，不相信，更不明白是如何实现的。 下面我分别阐述。 语用计算机框架 语用网（语用单位） Petri 网模型 解析器 汉语言 语用网（语用单位） 语用网，一个基于P2P网络的DHT技术，是我的 专门支持语用单位共享的专利技术。 设计软件是用程序语句来联结软件构件；而设计 语用则是用网关系来联接语用单位，语用单位包 括原子语用和复合语用。 程序必须编译成机器代码后执行，语用的运行时 也不改变其描述形态。 软件运行环境是有构件支持的操作系统，语用运 行环境就是由语用单位组成的语用网。 语用单位是语用网系统的基本构件。 语用计算机框架 语用网（语用单位） Petri 网模型 解析器 汉语言 Petri网模型 软件编译成机器代码后在操作系统中运行 ；语用则必须转化为Petri网模型后才能在 语用网中执行； 因此软件编译系统是关键，而语用则是通 过解析器实现语用语言（即汉语言）到 Petri网模型的转换（与反转换）的，其转 换规则Petri网语用学是关键。 语用计算机框架 语用网（语用单位） Petri 网模型 解析器 汉语言 重点阐述解析器 解析器实现汉语言到网模型的（反）转换 过程，称为Petri网模型的（反）串行化。 Petri网模型需要在网络中迁徙，且以汉语 言的形式实现与人的交互，因而语用计算 机要求实现汉语言的理解与表达。 解析器按照转换规则Petri网语用学的 定义实现汉语言到Petri网模型的相互转换 。 解析器转换原理 1、分字，分割汉语串为(最大)语用单位； 2、组词，找出语用单位之间的联系； 3、造句，找出语用单位串； 4、（按Petri网语用学）拼装成Petri网 模型。 5、以上的逆过程实现网模型到汉语言的转 换。 解析器的准备 解析器必须经过准备才能够接受汉语言文章的解析 。 解析器中包含系统中所有可能出现的字(典)、词(典 )、句(典)的集合，字词句都是语用单位。其中字是 原子语用，可以直接映射到一个具体元数据，从而 实现低层计算机的支持。 词、句表现为语用网中语用单位的一个组合。 解析器不能识别系统中没有出现的字词句。 字来自于系统中所有低层的元数据抽象，一个元 数据对应一个字，字都有可能出现在文章中，文 章中不允许出现系统中没有的字； 词来自于所有字的可能组合，称其过程为组词。 元数据有加工（Web Service）和被加工两类元 素（WSRF）。加工具有选择性，即只能加工某 些被加工元素；被加工具有限定性，即只能被某 些加工元素所加工。这种选择性与限定性就表现 为词单位。词都有可能出现在文章中，不是词的 组合是错误的组合，系统不予识别或者报错。 字、词是文章的基础，文章中不能被识别为字词 的文字单位是错误。 解析器的准备（续） 词组是在组词的基础上再组词，如ab是词，abc也是词， 则称这个abc为词组。词组也是都有可能在文章中出现的 语用单位。字词和词组是观察到基本现象后的表达。 句是一个长的词列，如在ab、bc、cd、de、ef都是词的情 况下，abc、abcd、abcde和abcdef等都是语句，称这一 过程为造句。不是每一个语句都有可能出现在文章中，如 有“虎吃狼吃兔吃草”的字词，而语句“兔吃狼”却是永远不 可能出现在文章中的，但如果出现了的话，（这个实际上 的错误）系统却不认为是错。这是语用系统中句（法）规 则的缺陷，将是下一代计算机的克服和模型化的地方。 有意义的造句称为成语，可以作为一个独立的语用单位以 类似于原子语用的形式存在。 解析器的准备（续） 以上字、词、词组和成语都是系统的语用单位（ 在Petri网语用学里都有定义与其对应的网结 构），解析器在解析前就把系统所需的常用语用 单位都准备好了，识别的过程就是用对应的网结 构拼装成网系统的过程。 当出现非常用（即本地识别不了的）语用单位时 ，则需要在语用网中搜索了（这是我发明那个 P2P的DHT的主要用处）。 所有可被解析器解析的文章的集合称为语用计算 机的可理解域，是字词词组和句按语用学方法生 成的幂集合，即生成空间，存在于语用网中。 解析器的工作 语用计算机下一步工作 现在我假定汉语文章对语用系统行为的表 达是完全正确和经优化的（即正确性由设 计者保证），事实上应用系统完全有可能 设计出错，我们需要一个容错、优化的辅 助设计系统，相当于软件的集成开发环境 。 这是Petri网分析技术的应用领域，是下一 步的实现目标。 赵维创造的语用计算机 计算机到底怎么啦？问题与探索； 我对计算机的认识二元计算模型； 现阶段的研究与开发 语用计算机； 未来工作的注意要点； 我的拓展研究工作。 语用计算机开发的注意要点 语用网中语用单位Caching技术是利用局部性原 理，实际上遵循巴普罗夫的条件反射原理，因此 局部性Caching表要定期与社会系统交流，避免 长期脱离社会，形成危害。 自然决定虚拟，自然演化快于系统反映，解析器 总会产生一些语用盲点，即无法找到对应的语法 解释，语用计算机里我建立一个应急处理机构， 在社会高度实现情绪干预来专门解决这个盲点问 题。否则这将会成为语用系统病毒的落脚点。 图灵机模型中未能研究解决这个问题，所以软件 世界里病毒肆虐。 赵维创造的语用计算机 计算机到底怎么啦？问题与探索； 我对计算机的认识二元计算模型； 现阶段的研究与开发 语用计算机； 未来工作的注意要点； 我的拓展研究工作。 Petri网语用学是关键 FinFout T_元 AsAs Fin Fout As S_ 元 T_元 Ah 语用单位是一个有触角的Petri网基本构件， 具有天然的自组织特性。(参见Petri网语用学) 自然语言形式化语法学 句法学 通过给发声器官建立物理生理模型 获得所有可能的语音（组合）序列； 语义学 语言首先表达发出者的感性认识， 为之建立数学模型； 语用学 语言的发展（规律）当然要受到人 类对自然规律的认识，即语言语法规律受 到自然规律的制约，语言必须要表达理性 认识；可以建立自然规律模型相对论； 句法学语义学语用学。 计算机的发展道路 认识越来越抽象 智能越来越高 自然 物理 哲 学 数学 数学 计算 机 物理 计算机 自然？ 计算机 语用计算机实例 设有元数据概念“挑”“倒”“拖”“运”（服务）和 “箩”“框”“仓库”（资源）。 1 造字 T字有：挑、拖、运和倒；S字为：箩、框和仓库 。 2 组词 （人）“挑箩”是最常用的，“挑框”不常见，“挑仓库” 从少见；驴车“拖框”比较常见，“拖箩”（不经济而）少见 ，“拖仓库”更少见；汽车“运仓库”常见，“运框”和“运箩”少 见；“倒箩”、“倒框”都常见，“倒仓库”不常见。所以语