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通信和移动系统:(pi)演算。 (英语) Zbl 0942.68002号

剑桥:剑桥大学出版社。xii,161页(1999年)。
这本书是期待已久的米尔纳通信系统微积分(CCS)教科书和标准参考书的继承者[R.米尔纳《通信与并发》(纽约普伦蒂斯·霍尔出版社)(1989年;Zbl 0683.68008号)]. 除了描述“(pi)演算”(CCS的一个扩展,具有移动性)之外,它还包含了CCS本身的一个新的、更简化的开发。虽然作者将其描述为一本教科书,但它很可能成为关于(pi)演算的标准著作,自十年前诞生以来,它在并发领域的研究人员中广受欢迎,并有越来越多的应用。那么,什么是CCS和\(\pi\)-演算?CCS为这种并发计算提供了一种形式化模型,其中并发性是由系统的性质而不是通过并行实现更高的速度引起的。典型的例子有通信协议、网络、调度等。CCS提供了此类系统的数学化,从而使其易于进行形式化分析,例如逻辑属性的验证(例如。等价性、时间属性)、模拟和编程语言设计。除了顺序和并行组合以及(通常受到保护的)非确定性选择之外,CCS的主要特征是通信构造,允许两个给定进程交换信息并根据传输的信息改变其后续行为。(pi)演算超越了CCS,它允许这种通信沿着命名信道进行,这些信道本身可能已经在之前进行过通信,从而允许建模系统的拓扑动态变化(这称为“移动性”)。本书回顾了一个现实生活中需要这种通用性的系统,其中的运行示例是一个移动电话网络,用户和发射站之间的连接一直在变化。当然,万维网提供了大量其他例子。然而,值得注意的是,在(pi)-演算被发明的时候,真正的移动性实例相当有限。(pi)演算的高雅之处在于它将这种移动性的本质隔离开来,几乎不需要对特定的应用程序或实现做出任何承诺。从逻辑学家的角度来看,这可能最有趣的方面是新的构造,它生成一个新的名称,该名称可能会通过通信从其范围中挤出,这与\(\lambda \)-演算中的绑定变量非常不同。这样,在诸如新的\(x.P(x)|Q(x)\)进程\(P\)和\(Q\)共享一个其他进程无法使用的公共通道名称\(x\)。然而,他们可以随时通过其他渠道与外界进行通信。在审稿人看来,为这个结构开发了适当的评估规则和语义构成了(pi)演算最重要的智力成果。本书的第一部分对CCS进行了全面的介绍。其中的亮点是改进了语法,并对弱互模拟进行了更抽象的定义。在新语法中,进程被视为对其中包含的自由名称集的抽象,因此名称的隐藏被视为绑定构造(称为新的). 这种语法允许将(pi)-演算表示为CCS的扩展,而不是历史上的全新系统。这是在第二部分完成的,在移动性的一般动机之后,介绍了(pi)演算及其评估语义、聚合和观测等价理论。逻辑学家可能感兴趣的另一个方面是,过程等价在名称的内射重命名下是稳定的,但在任意重命名下是不稳定的。这提供了一个基本的指示,说明为什么具有内射函数的集合或具有连续\(S_{\mathbb N}\)作用的等价集合可以作为\(\pi\)演算的自然语义模型。每章最后都有一个简短的总结。如果能提供练习的解决方案以及难度的指示,我们将不胜感激。至少有一个问题是公开的!

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