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Vous voulez savoir comment l'ascenseur décide à quel étage s'arrêter ? Machine à états finis décryptée !
Imaginez que vous entrez dans l'ascenseur de ce grand immeuble, que vous appuyez sur un bouton pour un étage, puis que l'ascenseur se déplace automatiquement et s'arrête finalement à l'étage souhaité. Cette série d’actions peut paraître simple, mais derrière elle se cache un système complexe appelé machine à états finis (FSM), qui est chargé de garantir que l’ascenseur peut entrer et sortir de chaque étage au bon moment. Dans cet article, nous allons plonger en profondeur dans les principes de fonctionnement des machines à états finis et révéler la conception intelligente derrière les ascenseurs.
Concepts de base des machines à états finis
Une machine à états finis est un modèle de calcul mathématique qui peut être dans l'un d'un nombre fini d'états à un moment donné. Ces états passent d’un état à l’autre par l’intermédiaire d’une entrée.
Les composants principaux d’une machine à états finis comprennent : les états, les états initiaux et les entrées qui déclenchent les transitions. La machine à états finis de l'ascenseur garde la trace de l'étage actuel et du bouton d'étage appuyé par le passager pour déterminer l'action suivante. Bien entendu, les types de machines à états finis sont divisés en machines à états finis déterministes (DFA) et machines à états finis non déterministes (NFA). DFA signifie que chaque état a un chemin de transition défini pour chaque entrée possible, tandis que NFA peut avoir plusieurs chemins de transition.
États et transitions de l'ascenseur
Pour un ascenseur, l'état inclut l'étage où il se trouve actuellement et s'il est en fonctionnement. Supposons que l'ascenseur se trouve actuellement au 2e étage. Lorsqu'un passager appuie sur le bouton du 5e étage, l'état et le processus de transition sont les suivants :
- Lorsque l'ascenseur s'arrête au 2e étage, il accepte la demande du passager d'appuyer sur le bouton du 5e étage et change l'état en « Courir jusqu'au 5e étage ».
- L'ascenseur commence à monter et continue de vérifier si d'autres boutons d'étage sont enfoncés (par exemple, 3e étage, 4e étage).
- Si vous appuyez à nouveau sur le bouton d'étage pendant le processus, l'ascenseur traitera la demande d'étage en fonction du niveau de priorité.
- Enfin, l'ascenseur atteint le 5ème étage et le statut revient à « Arrêt au 5ème étage » en attendant que les passagers partent.
Visualisation des transitions d'état
Le comportement d'un ascenseur peut être visualisé à l'aide d'un diagramme de transition d'état, qui nous aide à comprendre les interactions entre différents états.
Les nœuds d'un diagramme de transition d'état représentent différents états, tandis que les flèches décrivent les transitions entre les états. Par exemple, la flèche du 2e étage au 3e étage indique l'action d'appuyer sur le bouton haut. Une telle représentation graphique nous permet de mieux comprendre le comportement et la logique de l'ascenseur dans différents états.
Extraits et applications : autres exemples de machines à états finis
Outre les ascenseurs, les modèles de machines à états finis sont également largement utilisés dans d'autres appareils, tels que les distributeurs automatiques et les feux de circulation. Dans ces scénarios, le FSM est responsable du contrôle des différentes actions du système pour garantir qu'elles ne peuvent être exécutées que dans des conditions appropriées. Par exemple, les feux de circulation utilisent des machines à états pour déterminer quand changer de couleur, contrôlant ainsi le flux sûr et efficace du trafic.
A travers ces exemples, nous pouvons voir que les machines à états finis sont à la base de nombreux systèmes automatisés. Il permet au système de répondre aux changements de l’environnement externe, améliorant ainsi l’efficacité et la commodité.
Défis et discussions futurs
Bien que la technologie des machines à états finis soit assez mature, il reste encore quelques défis, comme la manière de gérer les états dans des environnements plus complexes et de réduire le nombre d'états pour améliorer l'efficacité. Avec les progrès de la technologie informatique, les futures machines à états finis sont susceptibles d’intégrer davantage d’intelligence pour faire face à des exigences opérationnelles plus complexes.Toutes ces avancées nous permettent de réfléchir à la manière dont les futurs systèmes automatisés imiteront davantage le comportement humain et les processus de prise de décision pour résoudre divers défis de la vie quotidienne et améliorer notre qualité de vie.
