Prikaz neizrazitog prostorno-vremenskog znanja temeljen na Petrijevim mrežama visoke razine

doctoral thesis

• Title (english): Fuzzy spatio-temporal knowledge representation based on high-level Petri nets
• Author: Tomislav Hrkać
• Mentor: Slobodan Ribarić (mentor)
• Committee member: Slobodan Ribarić (član povjerenstva)
• Granter: University of Zagreb; Faculty of Electrical Engineering and Computing; Zagreb
• Defense date and country: 2009-02-25, Croatia
• Scientific / art field, discipline and subdiscipline: TECHNICAL SCIENCES; Computing
• Universal decimal classification (UDC): 004 - Computer science and technology. Computing. Data processing

Abstract

Razvoj tehnika za prikaz znanja i zaključivanje spada među središnje probleme umjetne inteligencije. Osobiti značaj, kako za svakodnevno zdravorazumsko zaključivanje tako i u gotovo svim znanstvenim disciplinama, ima prikaz znanja i zaključivanje o prostornim i vremenskim odnosima. Tipična ljudska znanja izražena su neprecizno definiranim pojmovima. Kako bi se omogućilo računalno prikazivanje i baratanje takvim znanjem, te donošenje zaključaka temeljenih na tavkom znanju, uveden je koncept neizrazitosti, te je razvijena teorija neizrazitih skupova i neizrazita logika. U radu je razmotrena izvorna shema za prikaz neizrazitog prostornog, vremenskog, i prostorno-vremenskog znanja, te neizrazito zaključivanje o prostornim, vremenskim i prostorno vremenskim odnosima, nazvana FSpaTem. Predložena shema se temelji na inačici Petrijeve mreže visoke razine, nazvanoj Petrijeva mreža s neizrazitim prostorno-vremenskim značkama (PNFSTT). Petrijeva mreža je odabrana kao prikladno sredstvo za modeliranje znanja, jer je utemeljena na rigoroznim matematičkim formalizmima, a istodobno omogućuje intuitivan i lako razumljiv grafički prikaz modela. Značke, koje se u modelu PNFSTT nazivaju neizrazitim prostorno-vremenskim značkama, akumuliraju u svojoj strukturi informacije o svim mjestima posjećenim tijekom izvođenja, te o pripadnim (neizrazitim) vremenima trajanja aktivnosti i promjenama prostornog položaja. Na temelju strukture neizrazite prostorno-vremenske značke može se u svakom trenutku odrediti (neizraziti) položaj objekta i ukupno trajanje svih prethodnih aktivnosti. Među glavne prednosti predložene spadaju: mogućnost unificiranog prikaza različitih (neizrazitih i izrazitih) vremenskih, prostornih i prostorno-vremenskih informacija, mogućnost nezavisnog modeliranja aktivnosti većeg broja agenata, kao i specifikacija njihovoga međudjelovanja korištenjem zastavica. Jedna od prednosti je i postojanje dobro definiranih i matematički formaliziranih metoda za analizu, temeljenih na općoj teoriji Petrijevih mreža. Shema se može koristiti u svrhu planiranja u neizrazitim prostorno-vremenski bogatim domenama, pri čemu se planiranje ostvaruje variranjem početnog označavanja mreže, variranjem početnih vremena zadržavanja i početnih prostornih položaja objekata pridruženih značkama, te variranjem prostornih i vremenskih vrijednosti pridruženih mjestima PNFSTT. U sklopu rada razvijen je i programski simulator predložene sheme za prikaz znanja i zaključivanje, koji uspješno ostvaruje prikaz neizrazitog prostornog, vremenskog i prostorno-vremenskog znanja, kao i zaključivanje.

Abstract (english)

One of the central problems of artificial intelligence is the development of the knowledge representation and reasoning methods. Representation of spatial and temporal knowledge is of special importance both in everyday common-sense reasoning as well in almost all scientific disciplines. Human knowledge is typically expressed in imprecisely defined concepts. In order to enable computer representation and handling of such knowledge, the concept of fuzziness is introduced and the theory of fuzzy sets and fuzzy logic is developed. In this work, an original fuzzy spatial, temporal and spatio-temporal knowledge representation and reasoning scheme, called FSpaTem, is considered. The proposed scheme is based on the modification of the high level Petri net, called Petri net with fuzzy spatio-temporal tokens (PNFSTT). The Petri net is chosen as an appropriate instrument for modeling of knowledge, because it is simultaneously both based on strict mathematical formalism, and provides an intuitive and easily understandable graphical model representation. Tokens, which are called fuzzy spatio-temporal tokens in the PNFSTT model, accumulate in their structure information about all visited places during the execution, as well as corresponding (fuzzy) temporal and spatial information. Based on the structure of the fuzzy spatio-temporal token, it is possible at any time to determine (fuzzy) position of each object and total duration of all preceding acitivities. The main advantages of the proposed scheme are: the unified representation of different (fuzzy or crisp) spatial, temporal and spatio-temporal information, the ability of independent modeling activities of each agent and the specifying of their interactions by means of the flags. One of the advantages is well-defined methods for the analisys, based on the general Petri net theory. The scheme can be used for planning in the fuzzy spatio-temporally rich domains. The planning can be achieved by varying the initial marking of the net, varying initial times of the detaintment and initial spatial positions of the objects, and varying spatial and temporal values assignet to the places of the PNFST. Program simulator of the proposed knowledge representation and reasoning scheme, that succesfully implements the fuzzy spatial, temporal, and spatio-temporal knowledge representation and reasoning is also developed within the work.

• Keywords: prikaz prostorno-vremenskog znanja; neizrazitost; Petrijeve mreže visoke razine
• Keywords (english): spatio-temporal knowledge representation; fuzziness; high-level Petri nets
• Language: croatian
• URN:NBN: urn:nbn:hr:168:908763
• Project: Number: 036-0361935-1954; Title: Teorija, modeliranje i uporaba autonomno orijentiranih računarskih struktura; Leader: Slobodan Ribarić; Jurisdiction: Croatia; Funder: MZOS; Funding stream: ZP
• Study programme: Title: Computer Science; Study programme type: university; Study level: postgraduate; Academic / professional title: Doktor znanosti (Doktor znanosti)
• Catalog URL: http://lib.fer.hr/cgi-bin/koha/opac-detail.pl?biblionumber=33338
• Type of resource: Text
• Extent: 237 str.
• File origin: Born digital
• Access conditions: Closed access
• Created on: 2020-03-24 11:49:08