Prostorově-časové uvažování - Spatial–temporal reasoning

Prostorově-časové uvažování je oblast umělá inteligence který čerpá z polí počítačová věda, kognitivní věda, a kognitivní psychologie. Teoretický cíl - na kognitivní stránce - zahrnuje reprezentaci a uvažování o prostoroprostorových znalostech v mysli. Aplikovaný cíl - na straně výpočetní techniky - zahrnuje vývoj řídicích systémů na vysoké úrovni automatů pro navigace a porozumění času a prostoru.

Vliv kognitivní psychologie

Konvergentním výsledkem kognitivní psychologie je, že relační vztah je první prostorový vztah, který lidské děti získají, následovaný pochopením vztahů orientace a vztahů na dálku. Vnitřní vztahy mezi třemi druhy prostorových vztahů lze výpočetně a systematicky vysvětlit v rámci teorie kognitivního hranolu takto: (1) relační vztah je primitivní; (2) vztah orientace je vztah porovnání vzdálenosti: vy, kteří jste přede mnou, lze interpretovat tak, že jste blíže mé přední straně než mé ostatní strany; (3) relace vzdálenosti je relace spojení pomocí třetího objektu: když jste jeden metr ode mě, lze to interpretovat jako jeden metr dlouhý objekt spojený s vámi a mnou současně.

Fragmentární reprezentace časových kamenů

Bez řešení vnitřních vztahů mezi prostorovými vztahy přispěli vědci z oblasti AI mnoha fragmentárními reprezentacemi. Mezi příklady časových kamenů patří Allenova intervalová algebra a Vilain's & Kautz's bodová algebra. Nejvýznamnější prostorové kameny jsou pouhýchotopologických kalkulů, Upřímný je hlavní směrový počet, Počet dvojitých křížů Freksa, Egenhofer a Franzosa 4- a 9-průsečíkové kameny, Ligozat klopný obvod, rozličný počet připojení k regionu (RCC) a Algebra se vztahem k orientovanému bodu. Nedávno byly navrženy časoprostorové kameny, které kombinují prostorové a časové informace. Například počet časoprostorových omezení (STCC) od Gereviniho a Nebela kombinuje Allenovu intervalovou algebru s RCC-8. Navíc kvalitativní trajektorie (QTC) umožňuje uvažovat o pohybujících se objektech.

Kvantitativní abstrakce

V literatuře byl kladen důraz na kvalitativní prostoroprostorové uvažování, které je založeno na kvalitativních abstrakcích časových a prostorových aspektů poznatků zdravého rozumu, na nichž je založena naše lidská perspektiva fyzické reality. Metodicky, kvalitativně omezení kameny omezují slovní zásobu bohatých matematických teorií zabývajících se časovými nebo prostorovými entitami tak, že v jejich rámci lze zacházet s konkrétními aspekty těchto teorií rozhodnutelné fragmenty s jednoduchými kvalitativnímimetrický ) jazyky. Na rozdíl od matematických nebo fyzikálních teorií o prostoru a čase umožňují výpočty kvalitativních omezení poměrně levné uvažování o entitách umístěných v prostoru a čase. Z tohoto důvodu je omezená expresivita výpočtů kvalitativního zastoupení formalismu výhodou, pokud je třeba takovéto úkoly uvažování integrovat do aplikací. Například některé z těchto kalkulů mohou být implementovány pro zpracování prostorových GIS efektivně dotazy a některé lze použít k navigaci a komunikaci s mobilem robot.

Vztahová algebra

Většina z těchto kamenů může být formována jako abstraktní relační algebry, takže uvažování lze provádět na symbolické úrovni. Pro výpočetní řešení a omezující síť, algoritmus konzistence cesty je důležitý nástroj.

Software

GQR, síťový řešič omezení pro kameny jako RCC-5, RCC-8, Allenova intervalová algebra, bodová algebra, hlavní směrový počet atd.
Kvalitní je rámec Pythonu pro kvalitativní uvažování nad sítěmi relačních algeber, jako je RCC-8, Allenova intervalová algebra a Allenova algebra integrovaná s časovými body a umístěná v levém nebo pravém větvícím čase.

Viz také

Poznámky

Reference

Renz, J .; Nebel, B. (2007). Aiello, M .; Pratt-Hartmann, I .; van Benthem, J. (eds.). Kvalitativní prostorové uvažování pomocí omezovacích kalkulů (PDF). Příručka prostorové logiky. Springer. ISBN 9781402055867.
Dong, T. (2008). "Komentář k RCC: Od RCC k RCC⁺⁺". Journal of Philosophical Logic. 34 (2): 319–352. doi:10.1007 / s10992-007-9074-r. JSTOR 41217909. S2CID 6243376.
Vilain, M .; Kautz, H .; van Beek, P. (1987). Algoritmy šíření omezení pro časové uvažování: Revidovaná zpráva. Čtení v kvalitativním uvažování o fyzických systémech. Nakladatelé Morgan Kaufmann. ISBN 1-55860-095-7.
Dong, T. (2012). Rozpoznávání proměnného prostředí - teorie kognitivního hranolu. Studie v oblasti výpočetní inteligence. 388. Springer-Verlag, Berlín Heidelberg. ISBN 9783642240577.