Rappresentazione di conoscenza Procedurale

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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

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

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t0

P1

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P2

t0

P1

Strumenti a disposizione

P3

P2

t0

P1

P3

P2

t0

P1

Reti di influenza

Reti SA

Reti di Petri

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

Esempio: la rete di influenza del progetto INCOMPRO

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?

Number

Form

Thickness

RigidityWork. cond.

Lay-up

Resin Fibers

Process

DisplacementLoad

Thick./Displ.

Fatigue

Component

Complexity

Cost

Weight

Time

Cosa è cambiato?

Input

Entità inferite

Output

Output da utilizzare come criteri di ordinamento degli output non tratteggiati

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

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

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

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

La complessità

• I processi organizzativi definiscono un contesto – Distribuito– Senza uno stato globale percepibile (fittizio)– Leggibile da diversi punti di vista

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

• 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

Un esempio

s1

s3

s5

s7

s8

e

b

a

c

b

d

s2

s4

s6

AB

a

g

d

• 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

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

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

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

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

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

Un esempio

mi alzo

mi vesto faccio colazione

esco

fork

join

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

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.

Un esempio semplice

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

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

Idem

Componente A Componente Bdisponibile

nondisponibile

riservarisorsa

usorisorsa

rilasciorisorsa

riservarisorsa

usorisorsa

rilasciorisorsa

Risorsa condivisa

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

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

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