Název:

Petriho sítě

Zkratka:PES
Ak.rok:2008/2009
Semestr:letní
Studijní plán:
ProgramOborRočníkPovinnost
IT-MGR-2MGM.2.volitelný
IT-MGR-2MIN.2.povinný
IT-MGR-2MIS.2.volitelný
IT-MGR-2MPS2.volitelný
Vyučovací jazyk:čeština
Informace veřejné:http://www.fit.vutbr.cz/study/courses/PES/public/
Informace pro zapsané:http://www.fit.vutbr.cz/study/courses/PES/private/
Kredity:5 kreditů
Ukončení:zkouška (kombinovaná)
Výuka:
hod./sempřednáškasem./cvičenílab. cvičenípoč. cvičeníjiná
Rozsah:390067
 zkouškatestycvičenílaboratořeostatní
Body:50302000
Garant:Češka Milan, prof. RNDr., CSc., UITS
Přednášející:Češka Milan, prof. RNDr., CSc., UITS
Cvičící:Novosad Petr, Ing., UITS
Fakulta:Fakulta informačních technologií VUT v Brně
Pracoviště:Ústav inteligentních systémů FIT VUT v Brně
Prerekvizity: 
Teoretická informatika (TIN), UITS
Nahrazuje:
Teoretická informatika 2 (TI2), UITS
 
Cíle předmětu:
Pochopení základních konceptů a metod modelování systémů prostřednictvím Petriho sítí. Zvládnutí teorie Petriho sítí a její aplikace pro modelování, navrhování a verifikaci počítačových systémů. Praktické zvládnutí využívání počítačových nástrojů pro typické aplikace Petriho sítí.
Anotace:
Základní koncepty a prostředky popisu diskrétních systémů Petriho sítěmi, klasifikace Petriho sítí, teorie C/E Petriho sítí, metody analýzy C/E Petriho sítí, teorie P/T Petriho sítí, metody analýzy P/T Petriho sítí, jazyky Petriho sítí a problém automatizované syntézy modelů, podtřídy a rozšíření Petriho sítí, barvené Petriho sítě, hierarchické a objektově orientované Petriho sítě, nástroje pro práci s Petriho sítěmi, aplikace.
Požadované prerekvizitní znalosti a dovednosti:
Základní znalosti z binárních relací, teorie grafů a formálních jazyků včetně konečných a zásobníkových automatů, Turingových strojů, pojmů algoritmické složitosti a a principů počítačového modelování.
Získané dovednosti, znalosti a kompetence z předmětu:
Získané vědomosti a dovednosti umožní aktivně využívat Petriho sítě a podpůrné počítačové nástroje při modelování, návrhu, verifikaci a implementaci široké třídy systémů. Na základě získaných teoretických znalostí je student schopen přenášet postupy této teorie i do jiných tříd formálních modelů.
Dovednosti, znalosti a kompetence obecné:
Kompetence a schopnosti aplikovat a rozvíjet pokročilé informační technologie založené na vhodných formálních modelech systémů, vytvářet a využívat takové modely a teorie k automatizaci návrhu a verifikaci  implementace počítačových systémů.
Osnova přednášek:
  1. Úvod, filozofie, historie a aplikace Petriho sítí, pojem sítě a odvozených základních pojmů.
  2. C/E Petriho sítě, případy a kroky, stavový prostor C/E systémů, cyklické a živé C/E systémy, ekvivalence C/E systémů.
  3. Bezkontaktní C/E systémy, komplementace, případové grafy a jejich aplikace pro analýzu C/E systémů.
  4. Procesy C/E systémů, relace podobnosti a její oblasti, výskytové sítě, vlastnosti procesů a jejich kompozice.
  5. Vlastnosti C/E systémů, pojem synchronizační vzdálenosti, speciální synchronizační vzdálenosti, C/E systémy a výroková logika, fakta.
  6. P/T Petriho sítě, definice, evoluční pravidla, stavový prostor, základní problémy analýzy (bezpečnost, omezenost, konzervativnost, živost).
  7. Reprezentace nekonečného stavového prostoru, strom dosažitelných značení, výpočet a využití stromu dosažitelných značení pro analýzu P/T sítí.
  8. Pojem invariantu, P a T invarianty, definice, výpočet a využití invariantu pro analýzu P/T sítí.
  9. Podtřídy a rozšíření P/T sítí, stavové stroje, značené grafy, P/T sítě s volným výběrem, sítě s inhibitory, časované a stochastické Petriho sítě.
  10. Pojem jazyka Petriho sítě, typy jazyků, uzávěrové vlastnosti jazyků Petriho sítí, vztah těchto jazyků k Chomského hierarchii (modelovací schopnost).
  11. Barvené Petriho sítě, základní vyjadřovací prostředky, inskripční jazyk, počítačový nástroj pro práci s těmito sítěmi (CPN Design).
  12. Metody formální analýzy barvených Petriho sítí, výskytový graf, invarianty, využití v analýze systémů.
  13. Hierarchické a objektově orientované Petriho sítě, prostředky hierarchického návrhu, substituce a invokace, začlenění prostředků objektově orientovaného návrhu, PNtalk jako jazyk pro práci s OO Petriho sítěmi.
Osnova ostatní - projekty, práce:
  1. Aplikace C/E systémů.
  2. Aplikace P/T Petriho sítí.
  3. Aplikace barvených Petriho sítí.
  4. Aplikace objektově orientovaných Petriho sítí.

Každý projekt zahrnuje návrh netriviálního systému, či části takového systému, popsaného Petriho sítí příslušné třídy, jeho analýzu, simulaci a verifikaci. K vypracování projektů budou použity vhodné počítačové nástroje pro práci s Petriho sítěmi (PESIM, INA, PEP, TimeNET, CPN Design, Maria, PNtalk apod.).

Literatura referenční:
  1. Reisig, W.: Petri Nets, An Introduction, Springer Verlag, 1985. ISBN: 0-387-13723-8
  2. Jensen, K.: Coloured Petri Nets, Basic Concepts, Analysis Methods and Practical Use, Springer Verlag, 1993. ISBN: 3-540-60943-1
  3. Girault, C., Valk, R.: Petri Nets for Systems Engineering: A Guide to Modeling, Verification, and Applications, Springer Verlag, 2002. ISBN 3-540-41217-4
  4. Češka, M.: Petriho sítě, Akad.nakl. CERM, Brno, 1994. ISBN: 8-085-86735-4
  5. Desel, J., Reisig, W., Rozenberg, G.: Lectures on Concurrency and Petri Nets, Advances in Petri Nets, Lecture Notes in Computer Science, č. 3098, Springer Verlag, 2004. ISBN 3-540-22261-8
Literatura studijní:
  1. Reisig, W.: Petri Nets, An Introduction, Springer Verlag, 1985. ISBN: 0-387-13723-8
  2. Jensen, K.: Coloured Petri Nets, Basic Concepts, Analysis Methods and Practical Use, Springer Verlag, 1993. ISBN: 3-540-60943-1
  3. Češka, M.: Petriho sítě, Akad.nakl. CERM, Brno, 1994. ISBN: 8-085-86735-4
Kontrolovaná výuka:
Písemná půlsemestrální zkouška, průběžná kontrola a hodnocení projektů.
Průběžná kontrola studia:
Bodové hodnocení výsledků půlsemestrální zkoušky a vypracovaného projektu.