rappresentazione di conoscenza procedurale [email protected]
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Sommario
• Conoscenza procedurale
• Strumenti: le reti di influenza
• Strumenti: le reti di Petri
• Strumenti: le reti SA
• Esempio: modellare la consocenza procedurale nella realizzazione di biciclette da corsa
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Conoscenza procedurale
• Conoscenza relativa alle azioni ed ai processi che possono essere attuati all’interno di uno specifico dominio
• Possibili interazioni tra processi devono essere considerate
P3
P2
t0
P1
P3
P2
t0
P1
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Strumenti a disposizione
P3
P2
t0
P1
P3
P2
t0
P1
Reti di influenza
Reti SA
Reti di Petri
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Reti di Influenza
• Morfologia a grafo• I nodi rappresentano:
– Input al sistema – Elaborazione di conoscenza parziali– Risultati
• Gli archi rappresentano– Influenze tra i nodi – Una arco tra due nodi implica l’esistenza di
una relazione procedurale tra i nodi collegati
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Esempio: la rete di influenza del progetto INCOMPRO
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Legenda
Input o elaborazioni parziali
Output
• Notazione molto semplice ma sufficiente a rappresentare correttamente i flussi informativi in un progetto complesso
• Si può dettagliare a piacere: come?
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Number
Form
Thickness
RigidityWork. cond.
Lay-up
Resin Fibers
Process
DisplacementLoad
Thick./Displ.
Fatigue
Component
Complexity
Cost
Weight
Time
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Cosa è cambiato?
Input
Entità inferite
Output
Output da utilizzare come criteri di ordinamento degli output non tratteggiati
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Le relazioni tra i nodi
• Un arco rappresenta una relazione di influenza non meglio specificata tra due entità
• Spiega che l’entità da cui parte la freccia è fondamentale nel determinare l’entità in cui essa entra, ma dice nulla sul come
• E’ possibile aggiungere una spiegaizone in linguaggio naturale o formale, come pure un esempio applicativo
• In questo modo, si possono testare i risultati di un’intervista strutturata, focalizzata o simulazione di scenario
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Esempio
Component Work. cond.
Working environments Temperature Pressure Others
Blade of the impeller
Flare gas with waterChlorine with sulphuric acidEthylene with acetic acidHydrogen with waterNOx with HNO3 + water
20° 60° C 200 600 KPa
Propeller Saline water 10° 40° C 10 Bar
Damping is required for the applications below 500 mm and over 1000 mm
Boom Saline water 20° 100° C 1 Bar
Panel NONE -20°C 60°C 1 BarAcoustic propertiesFire resistanceSmoke resistance
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Conclusioni sulle reti di influenza
• Notazione semplice ed estendibile
• Nessun modello formale particolare
• Utili come guida alle fasi di acquisizione della conoscenza
• Utili per la stesura di Knowledge Protocols
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Reti di Petri e Reti SA
• Rappresentazione della conoscenza di processo:– Struttura delle attività– Dinamica delle transizioni di stato
• Percorsi alternativi• Percorsi paralleli• Problemi di ‘blocco’ dovuto a varie ragioni
• Trattamento delle eccezioni e dei cambiamenti– modifiche locali o permanenti
• Implicazioni sul contesto in cui il processo opera
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La complessità
• I processi organizzativi definiscono un contesto – Distribuito– Senza uno stato globale percepibile (fittizio)– Leggibile da diversi punti di vista
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La potenza espressiva
• Stati, azioni e interazioni• Località di stati e azioni• Il comportamento globale ‘emerge’ dalla composizione di
comportamenti locali
• Facilità di cogliere la natura distribuita dei processi reali
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• Stati : detto posto
• Azioni : detta transizione
• Causalità: detto flusso
• Località: • Ogni stato locale è definito dalle azioni locali che lo
producono o che sono da esso dipendenti• Ogni transizione locale è definita dagli stati locali
da cui dipende o che essa genera
Reti di Petri: struttura delle attività
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Un esempio
s1
s3
s5
s7
s8
e
b
a
c
b
d
s2
s4
s6
AB
a
g
d
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• Lo stato corrente è rappresentato da una ‘marca’ :
• Stato = condizione vera/falsa
• Il comportamento è rappresentato in termini di cambiamento di stato:– Regola di scatto di una transizione
Reti di Petri: il comportamento
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Un transizione può scattare quando sono marcati tutti i suoi posti di ingresso: un’azione può vere luogo quando tutte le sue precondizioni sono verificate.
Concessione e regola di scatto di una transizione
Lo scatto di una transizione toglie la marca da tutti i suoi posti di ingresso e mette una marca in tutti i suoi posti di uscita: il verificarsi dell’azione rende false le sue precondizioni e rende vere le postcondizioni.
scatto
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Un esempio ….
s1
s3
s5
s7
s8
e con X
b
a con B
c con Y
b
d con B e C
s2
s4
s6
a con A
g
d con A e C
AB
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Reti SA: Modellazione di realtà complesse
• Una disciplina per costruire il modello basata su:– Approccio bottom-up
• Derivare le componenti del sistema dalla realtà• Costruzione di modelli per ciascuna di esse
(componenti elementari)• Comporre tali modelli nel sistema complessivo
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Semantica ben definita
• Derivano dalle Reti di Petri un modello matematico sottostante
• Operatori , leggi di composizione e strumenti modellistici potenti e ben fondati
• Tools di supporto per descrizioni complesse
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Componente Elementare
In genere, non contiene concorrenza ma solo non determinismo.
È una macchina a stati (un automa a stati finiti) con:• il nome della componente elementare che rappresenta• i posti interpretati come stati locali della componente elementare• le transizioni interpretate come azioni individuali
o di interazione• la marcatura iniziale definita dal posto che rapprresenta
lo stato iniziale
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Un esempio
mi alzo
mi vesto faccio colazione
esco
fork
join
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Dalle componenti al sistema
Un sistema e’ costruito per composizione dei modelli delle sue componenti elementari
Due operazioni di composizione che si basano sulla dualita’ tra posti e transizioni
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T- composizione
La T- composizione avviene in tre fasi:
1- distinguendo le azioni locali alla componente dalle sue interazioni con altre componenti:
etichettatura delle transizioni
2- sovrapponendo le transizioni con la stessa etichetta e attribuendo alla transizione risultante come posti di ingresso/uscita l’insieme dei posti di ingresso/uscita delle transizioni sovrapposte.
3- se in ciascuna componente compaiono più transizioni che rappresentano la stessa interazione, la sovrapposizione di transizioni è operata solo dopo aver generato in ogni componente un opportuno numero di copie di tali transizioni.
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Un esempio semplice
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Un esempio
s1
s3
s5
s7
s8
e con X
b
a con B
c con Y
b
d con B e C
s2
s4
s6
a con A
g
d con A e C
s1 s2
s4s3
s5
s7
s8
s6
e con X
b
a
d con C
c con Y
g
b
A BA B
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Un esempio più complesso...
Risorsa condivisa
Rilascio conComponente B
Disponibile
riserva conComponente B
Non disponibile
Utente della risorsa
riserva conRisorsa Condivisa
rilascio conRisorsa Condivisa
decide diusare la risorsa
usa laRisorsa
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Idem
Componente A Componente Bdisponibile
nondisponibile
riservarisorsa
usorisorsa
rilasciorisorsa
riservarisorsa
usorisorsa
rilasciorisorsa
Risorsa condivisa
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S-composizione
• Identificando i posti che rappresentano lo stesso stato in diverse componenti
• Sovrapponendo tali posti e attribuendo al posto risultante come transizioni di ingresso/uscita l’insieme delle transizioni di ingresso/uscita dei posti sovrapposti.– Consente la semplificazione del modello
in alcune situazioni– Consente la costruzione incrementale del modello
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Conclusioni
• Reti di Petri e SA sono modelli formali per la descrizione di processi
• Possono essere usati per la rappresentazione di conoscenze procedurali
• Utili in associazione con altri modelli per la rappresentazione di altri tipi di conoscenze
• Per maggiori dettagli: corsi di Linguaggi di Programmazione e Gest. Cond. Della Conoscenza
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Per casa?
• Individuare le conoscenze procedurali nell’esempio del della bicicletta da corsa
• Sviluppare una rete di influenza di tali conoscenze
• Individuare possibili punti in cui utilizzare una rete SA