Uma máquina de estados é um modelo matemático utilizado para descrever o comportamento de sistemas que podem estar em um estado dentre um número finito de estados. É uma ferramenta amplamente utilizada em diversas áreas, como engenharia de software, automação, eletrônica, e inteligência artificial, para modelar sistemas que têm comportamentos dependentes de estados anteriores e de entradas externas.
Uma
máquina de estados consiste em:
- Estados: Representam as diferentes
situações ou condições que o sistema pode assumir, e cada estado é único
dentro do contexto da máquina.
- Eventos ou Entradas: São os gatilhos que
provocam mudanças de estado na máquina, e podem ser sinais externos, ações
do usuário ou qualquer outro tipo de evento relevante.
- Transições: Definem como a máquina de
estados se move de um estado para outro em resposta a um evento, e cada
transição está geralmente associada a uma condição ou evento específico.
- Estado Inicial: É o estado em que a
máquina se encontra ao ser iniciada.
- Estados Finais (Opcional): Alguns modelos de máquinas
de estados incluem estados finais, que representam condições onde o
sistema não espera mais mudanças.
Existem diferentes tipos de máquinas de estados, sendo os mais comuns:
- Máquina de Estados Finitos
(FSM): É
o tipo mais simples e comum, onde o número de estados e transições é
finito.
- Máquina de Estados de Mealy: Neste modelo, a saída
depende tanto do estado atual quanto da entrada recebida.
- Máquina de Estados de Moore: Neste modelo, a saída
depende apenas do estado atual da máquina, independentemente das entradas.
Elas são extremamente versáteis e podem ser aplicadas em diversas áreas:
- Desenvolvimento de Software: No desenvolvimento de
sistemas de controle, jogos, e interfaces de usuário, onde o comportamento
do software muda conforme o estado atual.
- Eletrônica Digital: No projeto de circuitos
sequenciais como flip-flops, contadores, e controladores lógicos
programáveis (CLPs).
- Automação Industrial: Para modelar e controlar
processos industriais, onde as máquinas seguem uma sequência de estados
para realizar operações complexas.
- Inteligência Artificial: Na criação de agentes de
software e robôs que precisam tomar decisões baseadas em estados e eventos
observados no ambiente.
As máquinas de estados são uma ferramenta fundamental na modelagem e implementação
de sistemas baseados em lógica e sequências de eventos. Sua capacidade de
representar o comportamento dinâmico de um sistema as torna indispensáveis em diversas
áreas.
