Жасанды интеллекттегі кеңістік-уақыт ойлау қабілеті: компьютерлік ғылым, психология негізінде дамып, автоматтарды бағыттап, уақытты түсінуге көмектеседі.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Жасанды интеллект саласындағы кеңістіктік-уақыттық ойлау
Area of artificial intelligence
spatial–temporal reasoning in information technology
Кеңістіктік-уақыттық ойлау – компьютерлік ғылым, когнитивтік ғылым және когнитивтік психология салаларынан білім алатын жасанды интеллекттің бір саласы. Теориялық мақсаты – танымдық тұрғыдан – кеңістіктік-уақыттық білімді санада бейнелеу және онымен жұмыс істеу. Қолданбалы мақсаты – компьютерлік тұрғыдан – уақыт пен кеңістікті бағдарлау және түсіну үшін автоматтарды басқарудың жоғары деңгейдегі жүйелерін жасау.
Spatial–temporal reasoning is an area of artificial intelligence that draws from the fields of computer science, cognitive science, and cognitive psychology. The theoretic goal—on the cognitive side—involves representing and reasoning spatial temporal knowledge in mind. The applied goal—on the computing side—involves developing high level control systems of automata for navigating and understanding time and space.
Когнитивтік психологияның әсері
Когнитивтік психологиядағы айқын нәтиже – байланыс қатынасы адам баласының меңгеретін алғашқы кеңістіктік қатынас екендігі, одан кейін бағдар және қашықтық қатынастарын түсіну келеді. Осы үш кеңістіктік қатынастың өзара байланысы когнитивтік призма теориясы аясында есептеліп, жүйелі түрде былай түсіндіріледі: (1) байланыс қатынасы – бастапқы; (2) бағдар қатынасы – қашықтықты салыстыру қатынасы: сіз менің алдымда тұрсаңыз, менің алдыңғы жағыма сіздің басқа жақтарыма қарағанда жақын екеніңізді білдіреді; (3) қашықтық қатынасы – үшінші нысанды пайдаланып байланыс қатынасы: сіз менің бір метр қашықтықта тұрсаңыз, сіз бен мені бірдей байланыстыратын бір метрлік нысан ретінде түсіндіріледі.
A convergent result in cognitive psychology is that the connection relation is the first spatial relation that human babies acquire, followed by understanding orientation relations and distance relations. Internal relations among the three kinds of spatial relations can be computationally and systematically explained within the theory of cognitive prism as follows: (1) the connection relation is primitive; (2) an orientation relation is a distance comparison relation: you being in front of me can be interpreted as you are nearer to my front side than my other sides; (3) a distance relation is a connection relation using a third object: you being one meter away from me can be interpreted as a one meter long object connected with you and me simultaneously.
Уақытша есептердің фрагментарлы бейнелері
Ішкі кеңістіктік қатынастарды қарастырмастан, жасанды интеллект зерттеушілері көптеген шашыраңқы ұсыныстар жасады. Уақыт есептеулерінің мысалдарына Алленнің интервал алгебрасы және Вилен мен Каутцтың нүкте алгебрасы жатады. Ең танымал кеңістік есептеулері – мереотопологиялық есептеулер, Франкның кардиналды бағыт есептеуі, Фрексаның қос қиылыс есептеуі, Эгенхофер мен Францозаның 4 және 9 қиылыс есептеуі, Лигозаттың флип-флоп есептеуі, әртүрлі аймақтық байланыс есептеулері (АБҚ) және Бағытталған нүктелік қатынас алгебрасы. Соңғы кезде кеңістік және уақыт ақпаратын біріктіретін кеңістік-уақыт есептеулері құрастырылды. Мысалы, Геревини мен Небельдің кеңістік-уақыт шектеу есептеуі (STCC) Алленнің интервал алгебрасын RCC 8-мен біріктіреді. Бұдан бөлек, сапалық траектория есептеуі (QTC) жылжымалы объектілер туралы ой жүргізуге мүмкіндік береді.
Without addressing internal relations among spatial relations, AI researchers contributed many fragmentary representations. Examples of temporal calculi include Allen's interval algebra, and Vilain's & Kautz's point algebra. The most prominent spatial calculi are mereotopological calculi, Frank's cardinal direction calculus, Freksa's double cross calculus, Egenhofer and Franzosa's 4 and 9 intersection calculi, Ligozat's flip flop calculus, various region connection calculi (RCC), and the Oriented Point Relation Algebra. Recently, spatio temporal calculi have been designed that combine spatial and temporal information. For example, the spatiotemporal constraint calculus (STCC) by Gerevini and Nebel combines Allen's interval algebra with RCC 8. Moreover, the qualitative trajectory calculus (QTC) allows for reasoning about moving objects
Санаттық абстракция
Әдебиетте сапалық кеңістік-уақыттық ойлауға басымдық берілген, ол адамның физикалық шындыққа деген көзқарасы негізделген ортақ білімнің уақыттық және кеңістіктік аспектілерінің сапалық абстракцияларына негізделген. Әдістемелік тұрғыдан алғанда, сапалық шектеулер есептеулері уақыттық немесе кеңістіктік объектілермен айналысатын толыққанды математикалық теориялардың лексикасын шектейді, осылайша осы теориялардың нақты аспектілерін қарапайым сапалық (өлшемсіз) тілдермен шешілетін бөліктерде қарастыруға болады. Ғарыш және уақыт туралы математикалық немесе физикалық теорияларға қарамастан, сапалық шектеулер есептеулері кеңістікте және уақытта орналасқан объектілер туралы салыстырмалы түрде арзан ойлауға мүмкіндік береді. Сондықтан, сапалық бейнелеу формализмі есептеулерінің шектеулі мүмкіндіктері, егер мұндай ойлау міндеттерін қолданбаларға енгізу қажет болса, тиімді болады. Мысалы, осы есептеулердің кейбіреулері кеңістіктік ГИС сұрақтарын тиімді өңдеу үшін іске асырылуы мүмкін, ал кейбіреулері мобильді роботты бағыттап, онымен байланысу үшін қолданылуы мүмкін.
An emphasis in the literature has been on qualitative spatial temporal reasoning which is based on qualitative abstractions of temporal and spatial aspects of the common sense background knowledge on which our human perspective of physical reality is based. Methodologically, qualitative constraint calculi restrict the vocabulary of rich mathematical theories dealing with temporal or spatial entities such that specific aspects of these theories can be treated within decidable fragments with simple qualitative (non metric) languages. Contrary to mathematical or physical theories about space and time, qualitative constraint calculi allow for rather inexpensive reasoning about entities located in space and time. For this reason, the limited expressiveness of qualitative representation formalism calculi is a benefit if such reasoning tasks need to be integrated in applications. For example, some of these calculi may be implemented for handling spatial GIS queries efficiently and some may be used for navigating, and communicating with, a mobile robot.
Қатынас алгебрасы
Бұл есептеулердің көпшілігі абстрактілі қатынас алгебралары ретінде формальдастырылуы мүмкін, соның арқасында ойлау процесі символдық деңгейде жүргізілуі мүмкін. Шектеулер желісінің шешімдерін табу үшін жол сәйкестік алгоритмі маңызды құрал болып табылады.
Most of these calculi can be formalized as abstract relation algebras, such that reasoning can be carried out at a symbolic level. For computing solutions of a constraint network, the path consistency algorithm is an important tool.
Бағдарламалық жасақтама
GQR, RCC 5, RCC 8, Алленнің интервалдық алгебрасы, нүктелік алгебра, кардиналдық бағыттар есептеуі сияқты есептеулер үшін шектеулер желісін шешуге арналған құрал. Qualreas – қатынас алгебраларының желілері бойынша, мысалы RCC 8, Алленнің интервалдық алгебрасы және Уақыт нүктелерімен біріктірілген Алленнің алгебрасы бойынша сапалық ойлауға арналған Python фреймворкі, сол немесе оң тармақталған уақытта орналасқан.
GQR, constraint network solver for calculi like RCC 5, RCC 8, Allen's interval algebra, point algebra, cardinal direction calculus, etc. qualreas is a Python framework for qualitative reasoning over networks of relation algebras, such as RCC 8, Allen's interval algebra, and Allen's algebra integrated with Time Points and situated in either Left or Right Branching Time.