Кіріспе

Математикада, әсіресе категориялар теориясында, коалгебра – функтор бойынша анықталатын және төменде сипатталған белгілі қасиеттері бар құрылым. Алгебралар мен коалгебралар үшін функтор – қолтаңбаны ұйымдастырудың ыңғайлы және жалпы тәсілі. Бұл компьютер ғылымында қолданылады: коалгебра мысалдарының ішінде жалқау бағалау, ағындар сияқты шексіз деректер құрылымдары және өтпелі жүйелер бар. Коалгебралар алгебраларға дуалды. Дәл сол сияқты, берілген қолтаңба мен теңдеулер теориясы үшін барлық алгебралар класы бір түрлілік құраса, берілген теңдеулер теориясын қанағаттандыратын барлық коалгебралар класы ковариетті құрайды, мұнда қолтаңба берілген.

Мысалдар

Эндофункторды қарастырайық, ол жиынтықты оның ажыратылған қосылысына жеке жиынтықпен жібереді. Бұл эндофунктордың коалгебрасы , мұндағы – конатуральды сандар, теріс емес бүтін сандардан және сонымен қатар шексіздіктен тұрады, ал функция былай берілген , үшін және . Шындығында, бұл эндофунктордың терминалды коалгебрасы. Көбірек жалпылап айтқанда, кейбір жиынтықты орнатыңыз және оны жіберетін функторды қарастырыңыз . Содан кейін коалгебра – бұл алфавит бойынша шекті немесе шексіз ағын , мұнда – күйлер жиынтығы және – күйлердің өту функциясы. Күйге өту функциясын қолдану екі мүмкін нәтиже бере алады: ағынның келесі күйімен бірге элемент немесе ағында басқа мәндер жоқ екенін көрсететін жеке «соңғы күй» ретінде жеке жиынтықтың элементі. Көптеген практикалық қолданыстарда, мұндай коалгебралық объектінің күйлердің өту функциясы , түрінде болуы мүмкін, ол оңай «таңдаушылар», «байқаушылар», «әдістер» жинағына жіктеледі. Практикалық қызығушылық тудыратын ерекше жағдайларға атрибут мәндерін беретін байқаушылар және қосымша параметрлерді қабылдап, күйлерді қайтаратын мутатор әдістері жатады. Бұл жіктелу бастапқы алгебралардың «құрылысшылардың» қосындыларына жіктелуімен екі еселенеді. P ковариантты функтор ретінде қарастырылатын жиынтықтар санатындағы қуат жиынтығы құрылымы болсын. P коалгебралары бинарлық қатынасы бар жиынтықтармен биективті сәйкестікте. Енді басқа жиынтықты, A-ны орнатыңыз. Онда P(A×()) эндофункторы үшін коалгебралар таңбаланған өту жүйелерімен биективті сәйкестікте болады, ал коалгебралар арасындағы гомоморфизмдер таңбаланған өту жүйелері арасындағы функционалдық бисимуляцияларға сәйкес келеді.

Қолданбалар

Компьютерлік ғылымда коалгебра потенциалды шексіз жүйелер мен деректер құрылымдарының мінез-құлқын анықтау үшін ыңғайлы және жеткілікті жалпы тәсіл ретінде пайда болды, мысалы, объектіге бағытталған бағдарламалаудағы сыныптар, ағындар және ауысу жүйелері. Алгебралық спецификация конструкторлар арқылы жасалатын индуктивті дерек түрлерін пайдаланып, әдетте функционалдық мінез-құлықпен айналысса, коалгебралық спецификация селекторлар арқылы байқалатын коиндуктивті процесс түрлерімен модельделген мінез-құлықпен айналысады, бұл автоматтар теориясының рухына жақын. Ағындар сияқты, мүмкін шексіз мінез-құлықтың толық жиынтығын құрайтын соңғы коалгебралар мұнда маңызды рөл атқарады. Мұндай жүйелердің қасиеттерін білдіруге арналған табиғи логика – коалгебралық модальдық логика.