Ústav informačních systémů
Matematické základy teorie formálních jazyků |
| Hlavní řešitel: | Zemek Petr |
| Spoluřešitelé: | Meduna Alexander, Vrábel Lukáš |
| Agentura: | FRVŠ MŠMT |
| Kód: | FR271/2012/G1 |
| Začátek: | 2012 |
| Konec: | 2012 |
| Soubory: | |
|---|
|
| | Klíčová slova: | teorie formálních jazyků, teoretická informatika, matematika
|
| Anotace: |
V současné době je na Fakultě informačních technologií Vysokého učení technického v Brně vyučována řada předmětů, jejichž jádro tvoří teorie formálních jazyků. V těchto předmětech však není prostor k vysvětlení matematických základů, na kterých teorie formálních jazyků, a potažmo celá teoretická informatika, stojí. Tyto základy by studentům měly dát povinné matematické prerekvizitní předměty, kterou jsou ovšem zaměřeny velice obšírně. Taktéž nevysvětlují návaznost a využití nabytých znalostí v dalších oblastech. Studenti si pak mnohdy neuvědomují fundamentální význam matematických konceptů a důležitost formálních zápisů.
Cílem tohoto projektu bylo vytvoření studijních podkladů, které studenty provedou základy matematiky v úzké návaznosti na teorii formálních jazyků. Názorně by jim měly ukázat využitelnost matematické notace a ozřejmit důvody použití rigorózních postupů. Důraz je kladen na osvětlení problematiky na příkladech a analogií z oblastí, které jsou studentům blízké (např. programovací jazyky).
Jelikož je většina literatury zabývající se formálními jazyky psána v angličtině, je naprosto nezbytné seznámit studenty s anglickou terminologií, a proto jsou výukové materiály vytvořeny v angličtině. Studenti se tak seznámí se současnou, ve světě používanou notací, což je připraví na práci ve špičkových týmech mimo Českou republiku, kde mohou být tyto znalosti požadovány.
|
| Realizační výstupy: |
V rámci řešení projektu byly vypracovány následující výstupy:
- Studijní text. Anglicky psaný text, který studenty seznamuje s matematickými základy teorie formálních jazyků a teoretické informatiky jako takové. Učí je formálním zápisům, vysvětluje přínos matematiky a návaznost na teorii formálních jazyků. Formát i styl výkladu je uzpůsoben tomu, aby k pochopení textu bylo třeba minimum dodatečných materiálů.
- Prezentace k textu. Pět elektronických prezentací, které umožňují
přednášejícímu projít se studenty některé obzvláště náročné pasáže ze
studijního textu. Jejich hlavním cílem není nahrazení studijního textu,
nýbrž usnadnění práce přednášejícímu. Konkrétně se jedná o následující
prezentace:
- Sets. Základy teorie množin, především co to jsou
množiny, jak je lze zapisovat, vztahy mezi množinami, speciální množiny a
operace nad množinami.
- Sequences, Relations, and Functions. Jsou vysvětleny posloupnosti, relace a funkce.
- Finite Automata. Tato prezentace se zabývá formální definicí
konečného automatu, relace přechodu, výpočtu a přijímaného jazyka. Jsou
využity koncepty z předchozích dvou prezentací.
- Closures. Vysvětlení konceptu uzávěru relací, který slouží pro snadnější definici výpočtu prováděného konečným automatem.
- Mathematical Statements and Their Proofs. Zdůvodnění, proč jsou
důkazy v matematice důležité, ukázka obecného tvaru matematických
tvrzení, typy tvrzení a jejich důkazy.
- Bonusové prezentace. Bylo vytvořeno sedm bonusových elektronických
prezentací diskutujících pokročilá témata z moderní teorie formálních
jazyků, které v současné době nejsou součástí ani doktorských předmětů.
Prezentace jsou založeny na dalších článcích řešitelů tohoto projektu.
Konkrétně se jedná o následující prezentace:
|
Publikace
| 2012 | Meduna Alexander, Vrábel Lukáš, Zemek Petr: An Infinite Hierarchy of Language Families Resulting from Stateless Pushdown Automata with Limited Pushdown Alphabets, In: DCFS'12: 14th International Workshop on Descriptional Complexity of Formal Systems, Braga, PT, Springer, 2012, s. 236-243, ISBN 978-3-642-31622-7, ISSN 0302-9743 |
| | Vrábel Lukáš: A New Normal Form for Programmed Grammars with Appearance Checking, In: Proceedings of the 18th Conference STUDENT EEICT 2012 Volume 3, Brno, CZ, VUT v Brně, 2012, s. 420-425, ISBN 978-80-214-4462-1 |
| | Zemek Petr: Normal Forms of One-Sided Random Context Grammars, In: Proceedings of the 18th Conference STUDENT EEICT 2012 Volume 3, Brno, CZ, VUT v Brně, 2012, s. 430-434, ISBN 978-80-214-4462-1 |
|
|