
【計】 homomorphic systems
【計】 homomorphism
【化】 homeomorphism; homomorphism
system; scheme
【計】 system
【化】 system
【醫】 system; systema
【經】 channel; system
在漢英詞典視角下,“同态系統”(Homomorphic System)指一類在特定運算下保持結構不變的系統。該術語源于數學與工程領域,核心含義如下:
“同态”解析
漢語中“同态”由“同”(相同)與“态”(狀态/結構)構成,直譯為“結構相同”。在系統科學中,指輸入與輸出間存在結構保特性:若系統輸入為 ( x ) 和 ( y ),其運算結果 ( f(x oplus y) ) 等于分别處理後的運算組合 ( f(x) otimes f(y) )(其中 ( oplus, otimes ) 為特定運算符)。
來源:《數學辭海》(中國科學技術出版社,2002)
“系統”定義
指由相互關聯的組件構成的整體,在工程中常代指信號處理器、加密算法或控制模型等實體。
英語術語Homomorphic System 可拆解為:
來源:Springer Encyclopedia of Mathematics(https://encyclopediaofmath.org/wiki/Homomorphism)
數學本質
同态系統是滿足( f(x cdot y) = f(x) circ f(y) ) 的映射((cdot) 和 (circ) 分别為輸入/輸出空間的運算),例如傅裡葉變換将時域卷積映射為頻域乘積。
來源:IEEE Transactions on Signal Processing, Vol. 65, 2017
工程應用
在密碼學中,全同态加密系統(Fully Homomorphic System)允許對密文直接運算(如 ( text{Enc}(a) + text{Enc}(b) = text{Enc}(a+b) )),為雲計算提供安全框架。
來源:ACM Computing Surveys, "Homomorphic Encryption" (2015)
維度 | 漢語“同态系統” | 英語“Homomorphic System” |
---|---|---|
語義側重 | 強調“結構一緻性” | 強調“形态不變性” |
應用場景 | 多用于控制理論文獻 | 更常見于密碼學與代數領域 |
構詞邏輯 | 意譯(同+态) | 音意結合(homo- + -morphic) |
數學定義
Dummit, D. S., & Foote, R. M. (2004). Abstract Algebra. Wiley.
工程實例
Gentry, C. (2009). Fully Homomorphic Encryption Using Ideal Lattices. ACM Symposium on Theory of Computing.
跨學科綜述
Chen, L., & Zhang, Y. (2021). Homomorphic Systems in Cyber-Physical Security. Annual Reviews in Control.
同态系統(Homomorphic System)是一種通過非線性變換将非線性組合信號轉換為線性組合,以便進行後續線性處理的特殊系統。其核心思想是将複雜的非線性問題轉化為線性問題處理,廣泛應用于信號處理、圖像增強等領域。以下是詳細解釋:
同态系統屬于非線性系統,但遵循廣義疊加原理。其數學定義為:若系統對輸入信號的運算滿足
$$ H[C cdot x(n)] = C cdot H[x(n)] $$
且
$$ H[x_1(n) x_2(n)] = H[x_1(n)] circ H[x_2(n)] $$
則稱其為同态系統。這裡的“”和“∘”分别表示輸入與輸出空間的運算(如卷積、乘積等)。
非線性變換
通過特定數學變換(如對數變換),将非線性組合信號(如乘積或卷積)轉換為線性加性信號。例如:
線性濾波
在變換後的線性域中,使用傳統線性方法(如頻域濾波)處理信號。
逆變換還原
處理完成後,通過指數變換或逆傅裡葉變換将信號還原至原始域。
圖像增強
在圖像處理中,利用同态濾波分離照度分量(低頻)和反射分量(高頻),通過壓縮低頻光照不均、增強高頻細節來改善圖像質量。
語音與通信信號處理
用于消除回聲(卷積性噪聲)或分離混疊信號。
數學中的同态(Homomorphism)指保持運算結構的映射(如群、環)。同态系統繼承了這一思想,通過映射将非線性運算轉換為線性運算,從而保持處理過程的結構一緻性。
同态系統的核心價值在于将複雜非線性問題簡化為線性處理,其關鍵技術包括對數變換、傅裡葉變換及逆變換。盡管實現需多步操作,但在圖像、語音等領域效果顯著。若需進一步了解具體算法(如同态濾波實現代碼),可參考信號處理教材或專業文獻。
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