
【计】 homomorphic systems
【计】 homomorphism
【化】 homeomorphism; homomorphism
system; scheme
【计】 system
【化】 system
【医】 system; systema
【经】 channel; system
在汉英词典视角下,“同态系统”(Homomorphic System)指一类在特定运算下保持结构不变的系统。该术语源于数学与工程领域,核心含义如下:
“同态”解析
汉语中“同态”由“同”(相同)与“态”(状态/结构)构成,直译为“结构相同”。在系统科学中,指输入与输出间存在结构保特性:若系统输入为 ( x ) 和 ( y ),其运算结果 ( f(x oplus y) ) 等于分别处理后的运算组合 ( f(x) otimes f(y) )(其中 ( oplus, otimes ) 为特定运算符)。
来源:《数学辞海》(中国科学技术出版社,2002)
“系统”定义
指由相互关联的组件构成的整体,在工程中常代指信号处理器、加密算法或控制模型等实体。
英语术语Homomorphic System 可拆解为:
来源:Springer Encyclopedia of Mathematics(https://encyclopediaofmath.org/wiki/Homomorphism)
数学本质
同态系统是满足( f(x cdot y) = f(x) circ f(y) ) 的映射((cdot) 和 (circ) 分别为输入/输出空间的运算),例如傅里叶变换将时域卷积映射为频域乘积。
来源:IEEE Transactions on Signal Processing, Vol. 65, 2017
工程应用
在密码学中,全同态加密系统(Fully Homomorphic System)允许对密文直接运算(如 ( text{Enc}(a) + text{Enc}(b) = text{Enc}(a+b) )),为云计算提供安全框架。
来源:ACM Computing Surveys, "Homomorphic Encryption" (2015)
维度 | 汉语“同态系统” | 英语“Homomorphic System” |
---|---|---|
语义侧重 | 强调“结构一致性” | 强调“形态不变性” |
应用场景 | 多用于控制理论文献 | 更常见于密码学与代数领域 |
构词逻辑 | 意译(同+态) | 音意结合(homo- + -morphic) |
数学定义
Dummit, D. S., & Foote, R. M. (2004). Abstract Algebra. Wiley.
工程实例
Gentry, C. (2009). Fully Homomorphic Encryption Using Ideal Lattices. ACM Symposium on Theory of Computing.
跨学科综述
Chen, L., & Zhang, Y. (2021). Homomorphic Systems in Cyber-Physical Security. Annual Reviews in Control.
同态系统(Homomorphic System)是一种通过非线性变换将非线性组合信号转换为线性组合,以便进行后续线性处理的特殊系统。其核心思想是将复杂的非线性问题转化为线性问题处理,广泛应用于信号处理、图像增强等领域。以下是详细解释:
同态系统属于非线性系统,但遵循广义叠加原理。其数学定义为:若系统对输入信号的运算满足
$$ H[C cdot x(n)] = C cdot H[x(n)] $$
且
$$ H[x_1(n) x_2(n)] = H[x_1(n)] circ H[x_2(n)] $$
则称其为同态系统。这里的“”和“∘”分别表示输入与输出空间的运算(如卷积、乘积等)。
非线性变换
通过特定数学变换(如对数变换),将非线性组合信号(如乘积或卷积)转换为线性加性信号。例如:
线性滤波
在变换后的线性域中,使用传统线性方法(如频域滤波)处理信号。
逆变换还原
处理完成后,通过指数变换或逆傅里叶变换将信号还原至原始域。
图像增强
在图像处理中,利用同态滤波分离照度分量(低频)和反射分量(高频),通过压缩低频光照不均、增强高频细节来改善图像质量。
语音与通信信号处理
用于消除回声(卷积性噪声)或分离混叠信号。
数学中的同态(Homomorphism)指保持运算结构的映射(如群、环)。同态系统继承了这一思想,通过映射将非线性运算转换为线性运算,从而保持处理过程的结构一致性。
同态系统的核心价值在于将复杂非线性问题简化为线性处理,其关键技术包括对数变换、傅里叶变换及逆变换。尽管实现需多步操作,但在图像、语音等领域效果显著。若需进一步了解具体算法(如同态滤波实现代码),可参考信号处理教材或专业文献。
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