Markovovy procesy: příklady. Markov náhodný proces

Obsah:

Markovovy procesy: příklady. Markov náhodný proces
Markovovy procesy: příklady. Markov náhodný proces
Anonim

Markovovy procesy vyvinuli vědci v roce 1907. Tuto teorii vyvinuli přední matematici té doby, někteří ji stále zdokonalují. Tento systém se rozšiřuje i do dalších vědních oborů. Praktické Markovovy řetězy se používají v různých oblastech, kde člověk potřebuje dorazit ve stavu očekávání. Ale abyste systému jasně porozuměli, musíte znát podmínky a ustanovení. Náhodnost je považována za hlavní faktor, který určuje Markovův proces. Pravda, není to podobné pojmu nejistota. Má určité podmínky a proměnné.

Markovovy procesy
Markovovy procesy

Funkce faktoru náhodnosti

Tento stav podléhá statické stabilitě, přesněji řečeno jejím zákonitostem, které se v případě nejistoty neberou v úvahu. Toto kritérium zase umožňuje použití matematických metod v teorii Markovových procesů, jak poznamenal vědec, který studoval dynamiku pravděpodobností. Práce, kterou vytvořil, se těmito proměnnými přímo zabývala. Na druhé straně studovaný a rozvinutý náhodný proces, který má pojmy stavu apřechodu, stejně jako se používá ve stochastických a matematických problémech, přičemž umožňuje fungování těchto modelů. Mimo jiné poskytuje příležitost zdokonalit další důležité aplikované teoretické a praktické vědy:

  • teorie difúze;
  • teorie řazení do front;
  • teorie spolehlivosti a další věci;
  • chemie;
  • fyzika;
  • mechanika.

Základní rysy neplánovaného faktoru

Tento Markovův proces je řízen náhodnou funkcí, to znamená, že jakákoli hodnota argumentu je považována za danou hodnotu nebo hodnotu, která nabývá předem připraveného tvaru. Příklady jsou:

  • oscilace v okruhu;
  • rychlost pohybu;
  • drsnost povrchu v dané oblasti.

Obvykle se také věří, že čas je skutečností náhodné funkce, to znamená, že dochází k indexování. Klasifikace má formu stavu a argumentu. Tento proces může být s diskrétními i spojitými stavy nebo časem. Navíc jsou případy různé: vše se děje buď v jedné nebo v jiné formě, nebo současně.

Markov zpracovává příklady
Markov zpracovává příklady

Podrobná analýza konceptu náhodnosti

Bylo poměrně obtížné sestavit matematický model s nezbytnými ukazateli výkonnosti v jasně analytické formě. V budoucnu bylo možné tento úkol realizovat, protože vznikl Markovův náhodný proces. Při podrobné analýze tohoto konceptu je nutné odvodit určitou větu. Markovův proces je fyzický systém, který změnil svůjpozici a podmínky, které nebyly předem naprogramovány. Ukazuje se tedy, že v něm probíhá náhodný proces. Například: vesmírná dráha a loď, která je na ni vypuštěna. Výsledek byl dosažen pouze díky některým nepřesnostem a úpravám, bez kterých není zadaný režim implementován. Většina probíhajících procesů je vlastní náhodnosti, nejistotě.

Z podstaty věci bude tomuto faktoru podléhat téměř každá možnost, kterou lze zvážit. Letadlo, technické zařízení, jídelna, hodiny - to vše podléhá náhodným změnám. Navíc je tato funkce vlastní každému probíhajícímu procesu v reálném světě. Dokud to však neplatí pro individuálně laděné parametry, vyskytující se poruchy jsou vnímány jako deterministické.

Koncept Markovova stochastického procesu

Při navrhování jakéhokoli technického nebo mechanického zařízení nutí tvůrce brát v úvahu různé faktory, zejména nejistoty. Výpočet náhodných výkyvů a poruch vzniká v okamžiku osobního zájmu, například při implementaci autopilota. Některé z procesů studovaných ve vědách, jako je fyzika a mechanika, jsou.

Věnovat jim pozornost a provádět přísný výzkum by měl začít ve chvíli, kdy je to přímo potřeba. Markovův náhodný proces má následující definici: pravděpodobnostní charakteristika budoucí formy závisí na stavu, ve kterém se v daném čase nachází, a nemá nic společného s tím, jak systém vypadal. Tak danýkoncept naznačuje, že výsledek lze předvídat pouze s ohledem na pravděpodobnost a zapomínáním na pozadí.

Řízený Markovův proces
Řízený Markovův proces

Podrobné vysvětlení konceptu

Systém je v tuto chvíli v určitém stavu, pohybuje se a mění, nelze v podstatě předvídat, co bude dál. Ale vzhledem k pravděpodobnosti můžeme říci, že proces bude dokončen v určité formě nebo bude zachován předchozí. To znamená, že budoucnost vzniká z přítomnosti a zapomíná na minulost. Když systém nebo proces vstoupí do nového stavu, historie je obvykle vynechána. Pravděpodobnost hraje důležitou roli v Markovových procesech.

Například Geigerův počítač ukazuje počet částic, který závisí na určitém indikátoru, a ne na přesném okamžiku, kdy přišly. Zde je hlavním kritériem výše uvedené. V praktické aplikaci lze uvažovat nejen o Markovových procesech, ale také o podobných, například: letadla se účastní bitvy systému, z nichž každý je označen nějakou barvou. V tomto případě je hlavním kritériem opět pravděpodobnost. V jakém bodě nastane převaha v číslech a pro jakou barvu, není známo. To znamená, že tento faktor závisí na stavu systému a ne na sledu úmrtí letadel.

Strukturální analýza procesů

Markovův proces je jakýkoli stav systému bez pravděpodobnostního důsledku a bez ohledu na historii. Tedy pokud budoucnost zahrnete do přítomnosti a vynecháte minulost. Přesycení této doby pravěkem povede k mnohorozměrnosti azobrazí složité konstrukce obvodů. Proto je lepší tyto systémy studovat s jednoduchými obvody s minimálními číselnými parametry. V důsledku toho jsou tyto proměnné považovány za určující a podmíněné některými faktory.

Příklad Markovových procesů: funkční technické zařízení, které je v tuto chvíli v dobrém stavu. Za tohoto stavu věcí je zajímavá pravděpodobnost, že zařízení bude fungovat po delší dobu. Pokud ale zařízení vnímáme jako odladěné, pak tato možnost již nebude patřit do uvažovaného procesu z důvodu, že neexistují informace o tom, jak dlouho zařízení předtím fungovalo a zda byly provedeny opravy. Pokud jsou však tyto dvě časové proměnné doplněny a zahrnuty do systému, pak lze jeho stav připsat Markovovi.

Pravděpodobnost v Markovových procesech
Pravděpodobnost v Markovových procesech

Popis diskrétního stavu a kontinuity času

Markovovy procesní modely se uplatňují v momentě, kdy je potřeba opomíjet pravěk. Pro výzkum v praxi se nejčastěji setkáváme se stavy diskrétními, spojitými. Příklady takové situace jsou: struktura zařízení zahrnuje uzly, které mohou selhat během pracovní doby, a to se děje jako neplánovaná, náhodná akce. Výsledkem je, že stav systému prochází opravou jednoho nebo druhého prvku, v tuto chvíli bude jeden z nich v pořádku nebo budou oba odladěny, nebo naopak, jsou plně seřízeny.

Diskrétní Markovův proces je založen na teorii pravděpodobnosti a také jepřechod systému z jednoho stavu do druhého. Navíc k tomuto faktoru dochází okamžitě, i když dojde k náhodným poruchám a opravám. Pro analýzu takového procesu je lepší použít stavové grafy, tedy geometrické diagramy. Stavy systému jsou v tomto případě označeny různými tvary: trojúhelníky, obdélníky, tečky, šipky.

Modelování tohoto procesu

Markovovy procesy v diskrétním stavu jsou možné modifikace systémů jako výsledek okamžitého přechodu, které lze očíslovat. Můžete si například sestavit stavový graf ze šipek pro uzly, kde každý bude označovat cestu různě nasměrovaných poruchových faktorů, provozní stav atd. V budoucnu mohou vyvstat jakékoli otázky: např. to, že ne všechny geometrické prvky ukazují správným směrem, protože v procesu se může každý uzel zhoršit. Při práci je důležité zvážit uzavření.

Souvislý Markovův proces nastává, když data nejsou předem fixována, děje se tak náhodně. Přechody nebyly dříve plánovány a vyskytují se ve skocích, kdykoli. V tomto případě opět hraje hlavní roli pravděpodobnost. Pokud je však současná situace jednou z výše uvedených, bude k jejímu popisu zapotřebí matematický model, ale je důležité porozumět teorii možnosti.

Markovovy procesy s diskrétními stavy
Markovovy procesy s diskrétními stavy

Pravděpodobnostní teorie

Tyto teorie se považují za pravděpodobnostní a mají charakteristické rysy jakonáhodné pořadí, pohyb a faktory, matematické problémy, nikoli deterministické, které jsou tu a tam jisté. Řízený Markovův proces má a je založen na faktoru příležitosti. Navíc je tento systém schopen okamžitě přepnout do jakéhokoli stavu v různých podmínkách a časových intervalech.

Aby bylo možné tuto teorii uvést do praxe, je nutné mít důležité znalosti o pravděpodobnosti a její aplikaci. Ve většině případů se člověk nachází ve stavu očekávání, což je v obecném smyslu předmětná teorie.

Příklady teorie pravděpodobnosti

Příklady Markovových procesů v této situaci mohou být:

  • cafe;
  • prodejny vstupenek;
  • opravny;
  • stanice pro různé účely atd.

S tímto systémem se lidé potýkají zpravidla každý den, dnes se tomu říká fronta. Na provozovnách, kde je taková služba přítomna, je možné požadovat různé požadavky, které jsou v průběhu uspokojovány.

Markovův proces se spojitým časem
Markovův proces se spojitým časem

Skryté modely procesů

Takové modely jsou statické a kopírují práci původního procesu. V tomto případě je hlavní funkcí funkce sledování neznámých parametrů, které je nutné rozluštit. Díky tomu mohou být tyto prvky použity v analýze, praxi nebo k rozpoznání různých objektů. Obyčejné Markovovy procesy jsou založeny na viditelných přechodech a na pravděpodobnosti, v latentním modelu jsou pozorovány pouze neznáméproměnné ovlivněné stavem.

Zásadní odhalení skrytých modelů Markov

Má také rozdělení pravděpodobnosti mezi jiné hodnoty, v důsledku toho výzkumník uvidí posloupnost znaků a stavů. Každá akce má rozdělení pravděpodobnosti mezi jiné hodnoty, takže latentní model poskytuje informace o generovaných po sobě jdoucích stavech. První poznámky a zmínky o nich se objevily na konci šedesátých let minulého století.

Pak byly použity pro rozpoznávání řeči a jako analyzátory biologických dat. Kromě toho se latentní modely rozšířily v písmu, pohybech, informatice. Tyto prvky také napodobují práci hlavního procesu a zůstávají statické, přesto však existují mnohem výraznější rysy. Tato skutečnost se týká zejména přímého pozorování a generování sekvencí.

Markov náhodný proces
Markov náhodný proces

Stacionární Markovův proces

Tato podmínka existuje pro homogenní přechodovou funkci i pro stacionární rozdělení, které je považováno za hlavní a podle definice za náhodnou akci. Fázový prostor pro tento proces je konečná množina, ale za tohoto stavu věcí vždy existuje počáteční diferenciace. Pravděpodobnosti přechodu v tomto procesu jsou brány v úvahu podle časových podmínek nebo dalších prvků.

Podrobná studie Markovových modelů a procesů odhaluje problém uspokojování rovnováhy v různých oblastech životaa činnosti společnosti. Vzhledem k tomu, že toto odvětví ovlivňuje vědu a hromadné služby, lze situaci napravit analýzou a předpovídáním výsledku jakýchkoli událostí nebo akcí stejných vadných hodinek nebo zařízení. Chcete-li plně využít možnosti Markovova procesu, stojí za to jim podrobně porozumět. Ostatně toto zařízení našlo široké uplatnění nejen ve vědě, ale také ve hrách. S tímto systémem ve své čisté podobě se většinou neuvažuje, a pokud je použit, pak pouze na základě výše uvedených modelů a schémat.

Doporučuje: