Tilanvaihdot

Tilanvaihdot ovat ilmiö, jossa järjestelmä siirtyy yhdestä tilasta toiseen. Termiä käytetään laajasti tietotekniikassa, matematiikassa, logiikassa ja fysiikassa kuvaamaan sitä, miten järjestelmä reagoi tapahtumiin tai ehtoihin ja miten se etenee ajan kuluessa. Tilanvaihtoja pidetään usein tilakoneiden sekä automaattien keskeisinä käsitteinä, ja niihin liittyy usein määritelty rakenne, kuten tilojen ja siirtymien kokonaisuus sekä siirtymien aiheuttama muutos.

Tietotekniikassa tilanvaihdot ovat olennainen osa tilakoneita ja automaattimalleja. Tilakoneessa jokaisessa tilassa on määritelty, millä ehdolla ja millä syötteellä se siirtyy toiseen tilaan. Tilat voidaan esittää tilakaaviona (tila- ja siirtymäkuva) tai siirtymätauluna. Tilat voivat olla deterministisiä (jokaisessa tilassa on täsmälleen yksi seuraava tila jokaiselle mahdolliselle syötteelle) tai nondeterministisiä (useita mahdollisia seuraavia tiloja). Tilanteen hallinta ja analysointi keskittyy usein siihen, mitkä tilat ovat saavutettavissa ja millainen käyttäytyminen seuraa tietyistä tilavaihtoehdoista.

Muita sovellusalueita ovat fysiikka ja kemia, joissa tilanvaihdot kuvaavat siirtymää esimerkiksi fysikaalisten tilojen välillä tai energiatason muutoksia kvantti- ja termodynaamisissa malleissa. Hybridijärjestelmissä tilanvaihdot kuvaavat tilojen välistä vuorovaikutusta järjestelmän jatkuvan dynamiikan ja diskreettien tapahtumien välillä.

Tilanvaihtojen mallintaminen sekä kuvausmenetelmät sisältävät tilakaavion, siirtymätaulun ja erilaiset formaalit kielet sekä työkalut, joiden avulla voidaan arvioida saavutettavuutta, oikeellisuutta sekä järjestelmän turvallisuutta ja luotettavuutta.