Rozumowanie przestrzenno-czasowe - Spatial–temporal reasoning

Ten artykuł dotyczy rozumowania przestrzenno-czasowego w technologii informacyjnej. Aby zapoznać się z rozumowaniem przestrzenno-czasowym w psychologii, zobacz umiejętność wizualizacji przestrzennej .

Rozumowanie przestrzenno-czasowe to obszar sztucznej inteligencji, który czerpie z dziedzin informatyki , kognitywistyki i psychologii poznawczej . Cel teoretyczny - po stronie poznawczej - polega na reprezentowaniu i wnioskowaniu w umyśle wiedzy przestrzenno-czasowej. Zastosowany cel - po stronie obliczeniowej - polega na opracowaniu wysokopoziomowych systemów sterowania automatami do nawigacji i zrozumienia czasu i przestrzeni.

Wpływ psychologii poznawczej

Zbieżnym wynikiem w psychologii poznawczej jest to, że relacja więzi jest pierwszą relacją przestrzenną, którą nabywają ludzkie dzieci, po której następuje zrozumienie relacji orientacji i relacji na odległość. Relacje wewnętrzne między trzema rodzajami relacji przestrzennych można w teorii pryzmatu poznawczego wyjaśnić obliczeniowo i systematycznie w następujący sposób: (1) relacja połączenia jest prymitywna; (2) relacja orientacji to relacja porównania odległości: bycie przede mną może być interpretowane jako bliżej mojej przedniej strony niż moich pozostałych boków; (3) relacja odległości to relacja połączenia wykorzystująca trzeci obiekt: jesteś o jeden metr ode mnie można zinterpretować jako przedmiot o długości jednego metra połączony jednocześnie z tobą i mną.

Fragmentaryczne reprezentacje rachunków czasowych

Nie zajmując się wewnętrznymi relacjami między relacjami przestrzennymi, badacze AI wnieśli wiele fragmentarycznych reprezentacji. Przykłady rachunków czasowych obejmują algebrę przedziałów Allena oraz algebrę punktów Vilaina i Kautza . Do najbardziej znanych kamieni przestrzennych mereotopological kamieni , Frank jest kierunek Cardinal rachunek dwukrotnie przekroju rachunek Freksa, w Egenhofer i Franzosa męska 4 i 9 przecięcia kamieni , Ligozat w przerzutnik rachunek różne kamieni połączenie regionu (RCC), i zorientowane Punkt Algebra relacji . Ostatnio zaprojektowano obliczenia czasoprzestrzenne, które łączą informacje przestrzenne i czasowe. Na przykład rachunek ograniczeń czasowo-przestrzennych (STCC) autorstwa Gereviniego i Nebela łączy algebrę przedziałów Allena z RCC-8. Ponadto jakościowy rachunek trajektorii (QTC) umożliwia wnioskowanie o poruszających się obiektach.

Abstrakcja ilościowa

W literaturze kładzie się nacisk na jakościowe rozumowanie przestrzenno-czasowe, które opiera się na jakościowych abstrakcjach czasowych i przestrzennych aspektów zdroworozsądkowej wiedzy podstawowej, na której opiera się nasza ludzka perspektywa fizycznej rzeczywistości. Metodologicznie, jakościowe ograniczenie kamicy ograniczyć słownictwo bogate teorii matematycznych dotyczących okresowych lub przestrzennych podmioty takie, że szczególne aspekty tych teorii może być leczonych w ciągu rozstrzygalnych fragmentów z prostym jakościowych (nie metrycznych ) języków. W przeciwieństwie do matematycznych czy fizycznych teorii dotyczących przestrzeni i czasu, jakościowe rachunki ograniczeń pozwalają na raczej niedrogie rozumowanie o bytach znajdujących się w przestrzeni i czasie. Z tego powodu ograniczona wyrazistość kalkulacji formalizmu reprezentacji jakościowej jest zaletą, jeśli takie zadania rozumowania muszą zostać włączone do aplikacji. Na przykład, niektóre z tych obliczeń mogą być zaimplementowane do wydajnej obsługi zapytań GIS przestrzennych, a niektóre mogą być wykorzystywane do nawigacji i komunikacji z robotem mobilnym .

Algebra relacji

Większość z tych rachunków można sformalizować jako abstrakcyjne algebry relacji , tak że rozumowanie można przeprowadzić na poziomie symbolicznym. Do obliczania rozwiązań w sieci ograniczeń The algorytm path-konsystencja jest ważnym narzędziem.

Oprogramowanie

  • GQR , rozwiązanie sieci z ograniczeniami dla obliczeń, takich jak RCC-5, RCC-8, algebra interwałów Allena, algebra punktów, rachunek kierunków kardynalnych itp.
  • qualreas to struktura Pythona do rozumowania jakościowego w sieciach algebr relacyjnych, takich jak RCC-8, algebra interwałowa Allena i algebra Allena zintegrowana z punktami czasowymi i umieszczona w czasie rozgałęzienia w lewo lub w prawo.

Zobacz też

Uwagi

Bibliografia

  • Renz, J .; Nebel, B. (2007). Aiello, M .; Pratt-Hartmann, I .; van Benthem, J. (red.). Jakościowe rozumowanie przestrzenne z wykorzystaniem metody Constraint Calculi (PDF) . Podręcznik logiki przestrzennej . Skoczek. ISBN 9781402055867.
  • Dong, T. (2008). „Komentarz do RCC: od RCC do RCC⁺⁺”. Journal of Philosophical Logic . 34 (2): 319–352. doi : 10.1007 / s10992-007-9074-y . JSTOR  41217909 . S2CID  6243376 .
  • Vilain, M .; Kautz, H .; van Beek, P. (1987). Algorytmy propagacji ograniczeń dla wnioskowania czasowego: poprawiony raport . Odczyty w rozumowaniu jakościowym o systemach fizycznych . Wydawnictwo Morgan Kaufmann. ISBN 1-55860-095-7.
  • Dong, T. (2012). Rozpoznawanie zmiennego środowiska - teoria pryzmatu poznawczego . Studia z inteligencji obliczeniowej. 388 . Springer-Verlag, Berlin Heidelberg. ISBN 9783642240577.