Композиційні моделі телекомунікаційних систем в суб'єкто-об'єктному середовищі програмування
| dc.contributor.advisor | Редько, Ігор Володимирович | |
| dc.contributor.author | Зилевіч, Максим Олегович | |
| dc.date.accessioned | 2024-02-26T13:54:34Z | |
| dc.date.available | 2024-02-26T13:54:34Z | |
| dc.date.issued | 2023 | |
| dc.description.abstract | Зилевіч М.О. Композиційні моделі телекомунікаційних систем в суб'єктооб'єктному середовищі програмування. – Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису. Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії за спеціальністю 172 “Телекомунікації та радіотехніка”. – Національний технічний університет України “Київський полiтехнiчний iнститут iменi Ігоря Сiкорського”, Київ, 2023. Дисертаційна робота присвячена вирішенню важливої та актуальної науковоприкладної задачі – технологізації процесів вирішення сучасних задач в людиномашинних, зокрема, телекомунікаційних системах, методом композитологічного уподібнення – логічного ядра суб’єкто-об’єктного середовища програмування (СОСрП). Дисертаційне дослідження складається зі вступу і чотирьох розділів, які відображають та обґрунтовують основні результати роботи. У вступі обґрунтовано актуальність дисертаційної роботи, висвітлено зв’язок роботи з науковими програмами, планами та темами НДР КПІ ім. Ігоря Сікорського. Сформульовано мету та вказані задачі, вирішення яких передбачає досягнення мети дослідження. Визначено об’єкт, предмет та методи дослідження, надано інформацію про наукову новизну та практичне значення отриманих результатів. Наведено інформацію про висвітлення результатів роботи в періодичних наукових виданнях та їх апробацію на наукових конференціях. У першому розділі розглянуто ряд важливих питань, пов'язаних з розробкою програмно-апаратних комплексів у галузі телекомунікацій і його якістю. Головна ідея полягає в тому, що розвиток інформаційних технологій підвищує вимоги до якості та ефективності програм, але сучасний підхід до програмування, не завжди відповідає вимогам сьогодення і більше спирається на інтуїцію та досвід програмістів. Тому, актуальним є перегляд підходів до програмування і питання того, як можна базувати програми на технологічних принципах і теорії інформації. Досліджено реально-номінальні розбіжності, які виникають між очікуваною роботою програми і тим, як вона фактично функціонує. Акцентовано увагу на важливості реального врахування причинонаслідкового зв’язку між програмуванням та програмою та значущості цього зв'язку для ефективної розробки програмно-апаратних комплексів. Показано особливості та передумови концептомонадної парадигми як інтерсуб’єктивної основи СОСрП. Описано відповідну понятійну систему, що, зокрема, включає такі поняття, як суть, сутність, монада, концепт, композит, оракул тощо. Показано на репрезентативних прикладах оракульне та редукційне концептування, а також конкретний приклад застосування оракульного концептування при розробці та нотації програмного рішення у мові програмування Verilog. Наголошено на питаннях адекватності суб'єкто-об'єктної парадигми та розглядається можливість типізації сутностей у суб'єкто-об'єктних системах для поліпшення їх ефективності та точності. У другому розділі проведено виклад основних концепцій, принципів та понять композиційного програмування, що утворюють основу теоретичних досліджень та практичних розробок у галузі універсальних та спеціалізованих мов програмування та мовних процесорів. Спільність концепцій композиційного підходу та засобів специфікації мов програмування та мов, що використовуються для схематичного опису інтегральних мікросхем дозволяє поєднати два найважливіших напрями інформатики: мови програмування та схемотехнічного дизайну, адже схемотехнічна розробка близька до програмування, а схемотехнічні рішення – до програм. Досліджено основні змістовні влативості програм. Проаналізовано три основні аспекти програм – прагматика, семантика та синтаксис у їх взаємодоповненні, засадничі принципи, що визначають цю взаємодію та проведене їх прагматико-обумовлене збагачення на область схемотехнічних рішень. Суть описаних аспектів показано на репрезентативних прикладах. Описано основні властивості композицій програм, серед яких особливу увагу приділено адекватності та обчислюваності. Проаналізовано принципи обумовленості, підпорядкованості та віддільності, що визначають взаємодоповнюваність основних аспектів рішень, визначають три основні етапи конструювання програми: аналіз прагматичних вимог, семантичне конструювання програми, синтаксичне оформлення програми. Опрацьовано програмні дефінітори, що визначають зв’язок між семантикою та синтаксисом мови програмування і як наслідок надають можливість створення інтерпретованої мови програмування. Здійснено принципове збагачення програмного дефінітора як замкненої у конкретній мові програмування системи до програмного дескриптора як відкрито-замкненого середовища існування програмних дефініторів. На репрезентативному прикладі продемонстровано використання концептів програмування у вигляді семантичних шаблонів як ланок програмного ланцюга, які обумовлюють певні класи програм. Використано програмний дескриптор, який виступає у ролі засобу трансляції композитів та базових функцій системи програмування у їх синтаксичні представлення. За допомогою редукційного програмування у заданій системі була отримана програмна специфікація, коректність якої випливає з її побудови. На основі отриманої специфікації за допомогою дескриптора отримано код програми. Визначено композиційні основи СОСрП та обґрунтовано прагматичне положення про концептологічну парадигму програмування. Описано основні парадигми, що характерні СОСрП. У третьому розділі розглянуто композитосутністі основи СОСрП як концептуальноєдиної інтеграційної платформи програмування. Продемонстровано на ряді репрезентативних прикладів та в цілому обгрунтовано, що дане середовище, успадковуючи позитивні сторони традиційних підходів, також суттєво розвиває їх, зокрема, у напрямку врахування взаємодоповнюючої (причино-наслідкової) природи зв’язку вирішення задачі та її рішення, програмування та програми. Такий підхід реально, а не тільки номінально, підтримує взаємодоповнення основних аспектів програмування, забезпечуючи реальну продуктивність отримуваних результатів. Розкрито значення основних загальних властивостей композицій – тотальності, адекватності та замкненості. Ці властивості допомагають обґрунтувати прагматичну обумовленість та відносність виокремлення композицій як засобів проєктування серед різноманіття алгебраїчних операцій, а також конкретизують важливі взаємозв'язки між ключовими учасниками проєктних рішень – його розробниками та тими, на кого вони орієнтовані. Досліджено логіко-предметні передумови суб’єкто-об’єктної системи програмування (СП) як композитної конкретизації СОСрП. Запропоновано ряд редукційних схем як предметно-орієнтованих шаблонів програмування. Останні предметно розвивають метод редукцій. На репрезентативних прикладах розкрито редукційні аспекти програмної релятивізації, показано приклад логіко-математичної релятивізації рішень задач в побудованій СП. Показано, що композито-композиційна релятивізація рішень задач реально підтримує семантико-синтаксичну підпорядкованість вирішення задач на відміну від синтаксисо-семантичних підходів, що розглядають семантику рішення (програму) виключно через інтерпретацію його коду (тексту у мові програмування). Розглянуті приклади вирішення задач у суб’єктооб’єктній системі демонструють важливі загальні особливості редукційного концептування оракульних схем. У четвертому розділі описано основні методи розробки суб’єкто-об’єктних середовиш програмно-апартного проєктування. Визначено, що описані підходи не забезпечують системності. Жоден з них не охоплює процесу від початкового задуму до фактичної реалізації. Вони виступають лише як інструменти організації, але не надають конкретних настанов для організації всього процесу проєктування. Описано основні положення мови Verilog. Розроблено дослідну реалізацію СОСрП, що підтримує розробку програмно-апаратного забезпечення. Користувач може задати дескрипцію вирішення задачі у мові специфікації композицій із подальшою генерацією коду на мові програмування Verilog. Можлива підтримка створення апаратного забезпечення із залученням FPGA як базису апаратної платформи із використанням САПР “Quartus”, що значно спрощує процес розробки програмно-апратного комплексу, отриманого за допомогою суб’єкто-об’єктного середовища програмування. У дисертаційній роботі отримано наступні нові наукові результати дослідження: 1. Набуло подальшого розвитку предметне збагачення концепто-монадної парадигми програмування видом телекомунікаційних систем програмування та запропоновано відповідну понятійну систему телеконцептування. Зміст їх розкрито у концептомонадному середовищі через оракули «обумовлення», «концепт», «монада», «сутність», «суть». Це забезпечує можливість реальної інтеграції наявних підходів проєктування програмно-апаратних комплексів телекомунікаційних систем у вигляді взаємодоповнення процесів програмування та їх результатів, що складатиме основу реального розуміння програмування і дозволить відійти від сучасного інтуїтивного базису, якісно його розвинувши за допомогою сучасних досліджень та розробок. 2. Вперше розкрито прагматичну обумовленість зведення до телеконцептограм генетичних структур програм. Це дозволяє реально, а не лише номінально підтримувати причинно-наслідкові зв’язки при вирішенні задач, а також способи, методи та засоби їх специфікації. В якості телеконцептограм розглянуто телекомпозити – спеціальні класи суб’єктоорієнтованих базових телекомпозицій. Таким чином, телеконцептування на предметному рівні зводиться до вирішення відповідних рівнянь телекомпозитних редукцій, шо забезпечує коректність отримуваних рішень "за побудовою". 3. Подальшого розвитку набуло застосування підходу оракульного телеконцептування для предметного збагачення СОСрП. На репрезентативних прикладах показані його особливості та перспективи подальшого розвитку. До особливостей відноситься те, що кожна підзадача може бути проконцептована до найпростішої під задачі. Також використання оракульного телеконцептування дає можливість використання традиційного математичного апарату для нотації результату та поєднання його з денотативними методами. Реалізація такого методу на практиці сприяє уніфікації процесу розробки програмно-апаратного продукту, тим самим оптимізує та реально об’єктивізує вплив активної ролі суб’єкта у телеконцептуванні через механізм оракульних телекомунікацій як технологію телекомунікаційних рішень задач. 4. Вперше запропоновано основні логіко-предметні засади суб’єкто-об’єктної телекомунікаційної системи програмування як предметного замикання СОСрП. Головною особливістю створюваних таким чином систем програмування є те, що вони реально, а не лише номінально підтримують причинно-наслідкове взаємодоповнення двох складових вирішення будь-якої програмістської задачі – програмування як породження та застосування композицій і програми – наслідку програмування. Отримано наступні практичні та теоретичні результати досліджень: 1. Розроблена дослідна реалізація СОСрП, що підтримує розробку програмного забезпечення як предметного замикання відповідного середовища. Прагматикообумовлені умови такого замикання задаються у дескриптивному середовищі композиційних термів. Синтаксичне оформлення рішення здійснюється Verilog-дескриптором. Можлива підтримка створення апаратного забезпечення із залученням FPGA як базису апаратної платформи із використанням САПР “Quartus”. 2. Одержані в дисертації нові результати використані під час виконання науково-дослідної роботи “Композитологічні засади технологічних систем програмування” (№0122U001568), та як матеріали при підготовці та викладанні курсу лекційних і практичних занять з дисципліни “Системне програмування та керування базами даних в телекомунікаціях” другого (магістерського) рівня вищої освіти спеціальності 172 «Електронні комунікації та радіотехніка» освітньо-професійної програми «Інформаційно-обчислювальні засоби радіоелектронних систем», що підтверджено відповідною довідкою та актом. | |
| dc.description.abstractother | Maksym Zylevich. Composite models of telecommunication systems in the subject-object programming environment. – Qualifying scientific work on the rights of the manuscript. Dissertation for obtaining the scientific degree of Doctor of Philosophy in specialty 172 "Telecommunications and radio engineering". - National Technical University of Ukraine "Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute", Kyiv, 2023. The dissertation is devoted to the solution of an important and relevant scientific and applied problem - the technologicalization of the processes of solving modern problems in human-machine, in particular, telecommunication systems, by the method of compositological comparison - the logical core of the subject-object programming environment. The dissertation study consists of an introduction and four chapters that reflect and justify the main results of the work. The introduction substantiates the relevance of the dissertation work. The goal and specified tasks, the solution of which involves the achievement of the research goal, are formulated. The object, subject, and methods of research are defined, and information is provided about the scientific novelty and practical significance of the obtained results. Information is provided on the coverage of work results in periodical scientific publications and their approval at scientific conferences. In the first chapter, some important issues related to the development of software and hardware complexes in the field of telecommunications and its quality are considered. The main idea is that the development of information technologies increases the requirements for the quality and efficiency of programs, but the modern approach to programming does not always meet the requirements of today and relies more on the intuition and experience of programmers. Therefore, it is relevant to review approaches to programming and the question of how programs can be based on technological principles and information theory. The realnominal discrepancies that arise between the expected work of the program and the way it actually functions have been studied. Attention is focused on the importance of real consideration of the cause-and-effect relationship between programming and the program and the significance of this relationship for the effective development of hardware and software complexes. The peculiarities and prerequisites of the conceptomonad paradigm as an intersubjective basis of the proposed environment are shown. The corresponding conceptual system is described, which, in particular, includes such concepts as essence, essence, monad, concept, composite, oracle, etc. The oracle and reductive conceptualization, as well as a specific example of the application of the oracle conceptualization in the development and notation of a software solution in the Verilog programming language, are shown in representative examples. Issues of adequacy of the subject-object paradigm are emphasized and the possibility of entity typification in subject-object systems to improve their efficiency and accuracy is considered. In the second chapter, the main concepts, principles, and notions of compositional programming, which form the basis of theoretical research and practical developments in the field of universal and specialized programming languages and language processors, are presented. The commonality of the concepts of the compositional approach and the means of specification of programming languages and languages used for the schematic description of integrated circuits allows us to combine the two most important areas of computer science: programming languages and circuit design, because circuit design is close to programming, and circuit solutions are to programs. The main substantive aspects of the programs have been studied. The three main aspects of the programs are analyzed - pragmatics, semantics, and syntax in their complementarity, the basic principles that determine this interaction, and their pragmatically conditioned enrichment in the field of circuit and technical solutions. The essence of the described aspects is shown in representative examples. The main properties of program compositions are described, among which special attention is paid to adequacy and computability. The principles of conditionality, subordination, and separability, which determine the complementarity of the main aspects of decisions, determine the three main stages of program construction: analysis of pragmatic requirements, semantic construction of the program, and syntactic design of the program. Program definers have been developed that determine the relationship between the semantics and syntax of the programming language and, as a result, provide the opportunity to create an interpreted programming language. The fundamental enrichment of the software definer as a system closed in a specific programming language to the software descriptor as an open-closed environment of the software definers was carried out. A representative example demonstrates the use of programming concepts in the form of semantic templates as links in a program chain that condition certain classes of programs. A program descriptor is used, which acts as a means of translating composites and basic functions of the programming system into their syntactic representations. With the help of reductive programming, a program specification was obtained in the given system, the correctness of which follows from its construction. Based on the received specification, the program code is obtained using the descriptor. The compositional foundations of the proposed environment are determined and the pragmatic position on the conceptual paradigm of programming is substantiated. The main paradigms characteristic of the proposed environment are described. In the third chapter, the compositional and essential foundations of the proposed environment as a conceptually single integration platform of programming are considered. It is demonstrated in some representative examples and generally substantiated that this environment, inheriting the positive aspects of traditional approaches, also significantly develops them, in particular, in the direction of taking into account the complementary (causeand-effect) nature of the connection between problem-solving and its solution, programming, and programs. This approach actually, and not only nominally, supports the complementarity of the main aspects of programming, ensuring the real productivity of the obtained results. The meaning of the main general properties of compositions - totality, adequacy, and closure - is revealed. These properties help to substantiate the pragmatic conditionality and relativity of singling out compositions as means of design among the variety of algebraic operations and also specify the important relationships between the key participants of design decisions - their developers and those on whom they are oriented. The logical and subject prerequisites of the subject-object programming system (PS) as a composite concretization of the proposed environment have been studied. Several reduction schemes are proposed as subject-oriented programming templates. The latter objectively develops the method of reduction. The reductive aspects of software relativization are revealed in representative examples, and an example of logical-mathematical relativization of problem solutions in the constructed PS is shown. It is shown that the composite-compositional relativization of problem solutions really supports the semantic-syntactic subordination of problem-solving, in contrast to syntactic-semantic approaches that consider the semantics of the solution (program) exclusively through the interpretation of its code (text in the programming language). The considered examples of solving problems in the subject-object system demonstrate important general features of the reductive conceptualization of oracle schemes. The fourth chapter describes the main methods of developing subject-object environments of software-apartment design. It was determined that the described approaches do not ensure systematicity. None of them cover the process from initial conception to actual implementation. They act only as organization tools but do not provide specific instructions for the organization of the entire design process. The main provisions of the Verilog language are described. An experimental implementation of SOSrP has been developed, which supports the development of software and hardware. The user can specify the description of the solution to the problem in the composition specification language, followed by code generation in the Verilog programming language. It is possible to support the creation of hardware with the involvement of FPGA as the basis of the hardware platform using CAD "Quartus", which greatly simplifies the process of developing a software-hardware complex obtained using the subject-object programming environment. The following new scientific research results were obtained in the dissertation work: 1. The substantive enrichment of the concept-monad paradigm of programming by the type of telecommunication programming systems has gained further development, and a corresponding conceptual system of teleconceptualization has been proposed. Their content is revealed in the concept-monad environment through the oracles "conditioning", "concept", "monad", "essence", and "entity". This provides the possibility of real integration of existing approaches to designing software and hardware complexes of telecommunication systems in the form of mutual complementation of programming processes and their results, which will form the basis of a real understanding of programming and allow moving away from the modern intuitive basis, qualitatively developing it with the help of modern research and development. 2. For the first time, the pragmatic conditionality of the reduction to teleconceptograms of the genetic structures of programs is revealed. This allows you to actually, and not just nominally, support cause-and-effect relationships when solving problems, as well as ways, methods, and means of their specification. Telecomposites are considered teleconceptograms - special classes of subject-oriented basic telecompositions. Thus, teleconceptualization at the subject level is reduced to solving the corresponding equations of telecomposite reductions, which ensures the correctness of the received solutions "by construction". 3. The use of the oracular teleconceptualization approach for subject-specific enrichment of the proposed environment gained further development. Representative examples show its features and prospects for further development. A special feature is that each subtask can be conceptualized into the simplest subtask. Also, the use of oracular teleconceptualization makes it possible to use the traditional mathematical apparatus for the notation of the result and to combine it with denotative methods. The implementation of such a method in practice contributes to the unification of the software and hardware product development process, thereby optimizing and realistically objectifying the influence of the active role of the subject in teleconceptualization through the mechanism of oracle telecommunications as a technology of telecommunication solutions to problems. 4. For the first time, the main logical and subject principles of the subject-object telecommunication system of programming as a subject closure of the proposed environmentthe proposed environment were proposed. The main feature of the programming systems created in this way is that they actually, and not only nominally, support the causeand-effect complementarity of the two components of solving any programming problem - programming as the generation and application of compositions and programs - the consequence of programming. The following practical research results were obtained: 1. An experimental implementation of SOSrP was developed, which supports the development of software as a subject closure of the corresponding environment. Pragmatically determined conditions of such closure are set in the descriptive environment of compositional terms. The syntactic design of the solution is carried out by a Verilog descriptor. It is possible to support the creation of hardware with the involvement of FPGA as the basis of the hardware platform using "Quartus" CAD. 2. The new results obtained in the dissertation were used during the research work "Compositological principles of technological programming systems" (No. 0122U001568), and as materials for the preparation and teaching of the course of lectures and practical classes in the discipline "System programming and database management in telecommunications ” of the second (master’s) level of higher education, specialty 172 “Electronic communications and radio engineering” of the educational and professional program “Information and computing means of radio electronic systems”, which is confirmed by the relevant certificate and act. | |
| dc.format.extent | 190 с. | |
| dc.identifier.citation | Зилевіч, М. О. Композиційні моделі телекомунікаційних систем в суб'єктооб'єктному середовищі програмування : дис. … д-ра філософії : 172 Телекомунiкацiї та радiотехнiка / Зилевіч Максим Олегович. – Київ, 2023. – 190 с. | |
| dc.identifier.uri | https://ela.kpi.ua/handle/123456789/64976 | |
| dc.language.iso | uk | |
| dc.publisher | КПІ ім. Ігоря Сікорського | |
| dc.publisher.place | Київ | |
| dc.subject | програмування | |
| dc.subject | телекомунікації | |
| dc.subject | Verilog | |
| dc.subject | композиція | |
| dc.subject | середовище програмування | |
| dc.subject | редукція | |
| dc.subject | об’єкт | |
| dc.subject | інформаційно - комунікаційні мережі | |
| dc.subject | програмноапартний комплекс | |
| dc.subject | отології | |
| dc.subject | автоматизація | |
| dc.subject | комп’ютерне моделювання | |
| dc.subject | універсальні та рекурсивні функції | |
| dc.subject | агентне середовище | |
| dc.subject | алгоритм | |
| dc.subject | programming | |
| dc.subject | telecommunications | |
| dc.subject | composition | |
| dc.subject | programming environment | |
| dc.subject | reduction | |
| dc.subject | object | |
| dc.subject | information and communication networks | |
| dc.subject | software-hardware complex | |
| dc.subject | otologies | |
| dc.subject | automation | |
| dc.subject | computer modeling | |
| dc.subject | universal and recursive functions | |
| dc.subject | agent environment | |
| dc.subject | algorithm | |
| dc.subject.udc | 621.3 | |
| dc.title | Композиційні моделі телекомунікаційних систем в суб'єкто-об'єктному середовищі програмування | |
| dc.type | Thesis Doctoral |
Файли
Контейнер файлів
1 - 1 з 1
Ліцензійна угода
1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
- Назва:
- license.txt
- Розмір:
- 8.98 KB
- Формат:
- Item-specific license agreed upon to submission
- Опис: