Ressourcenadaptierende Raumbeschreibung: Ein beschränkt-optimaler Lokalisationsagent...

RessourcenadaptierendeRaumbeschreibung:

Ein beschränkt-optimalerLokalisationsagent

Promotionskolloquium

Anselm Blocher30. Dezember 1999

30.12.1999 Promotionskolloquium 2

Zuerst ganz an dem Häuserblock vorbei unddann direkt hinter der Kirche links abbiegen!

Interaktion von Objektlokalisation und Sprachproduktion

Gleich links!

Gliederung

• Motivation

• Ressourcenbeschränkungen

• Eine ressourcensensitive Architektur

• Raum- und Wegbeschreibungen

• Ein Lokalisationsagent als Gastsystem

• Validierungsansatz

• Zusammenfassung und Ausblick

Ressourcen und Beschränkungen

• Hilfsmittel zur Lösung einer Aufgabe• Merkmale (Jameson & Buchholz 1998)

- Portionierbarkeit- Verbrauchsaspekt- Kosten- Verwendungsbeschränkung

• Probleme- Effektivität der Verteilung- Änderungen der Ressourcenlage zur Laufzeit- Integration heterogener Ressourcen- Repräsentation des Tradeoff durch Performanzprofile

RessourcensensitivitätRessourcensensitivität

FesteRessourcen-

beschränkungen

VariableRessourcen-

beschränkungen

RessourcenadaptiertesVerhalten

Optimiert für bekannteRessourcen-

beschränkungen

RessourcenadaptivesVerhalten

Feste Verarbeitungs-strategie mitRessourcen-

beschränkungenals Eingabeparameter

RessourcenadaptierendesVerhalten

Dynamische Generierungvon Verarbeitungs-

strategien undMetakognition über

Ressourcenallokation

Ressourcensensitivität

Varianz in derErgebnispräsentation

Idealisierungen LinguistischeHecken

klassisch neu

RäumlicheRelationen

Varianz imBerechnungsmodell

Ausprägungen

Ressourcensensitivität

Anytime-Algorithmen

• Eigenschaften (Dean & Boddy 1988)- Unterbrechbarkeit und Fortsetzbarkeit- Monoton steigende Ergebnisqualität- Zuordnung von Performanzprofilen

• Einschränkung (Görz & Kesseler 1994) Bei komplexen symbolischen AufgabenVerwendung des Transaktions-konzeptes

Standard-Algorithmus

Anytime- vs. Standard-Algorithmus

Eingaben Ergebnis

Anytime-Algorithmus

Anytime- vs. Standard-Algorithmus

Eingaben Ergebnis

Unter-brechung

Zwischen-ergebnis

Komposition vonAnytime-Modulen

Qualität

Konstruktion komplexer ressourcensensitiver Systeme

Intelligente Ressourcenverteilung durch Metakognition

Beschränkte Optimalität

• Künstliche IntelligenzSysteme, die „das Richtige tun“

Agentenfunktion: f : O* A• Rationalität

Reasoning über Nutzen des zu erwartenden Resultats

Perfekte Rationalität: fopt = argmaxfV(f,E,U)

• Beschränkte Optimalität (Russel & Subramanian 1995)

Direkter Bezug auf Berechnungsfähigkeit

lopt = argmaxlLMV(Agent(l,M),E,U)

Eine ressourcensensitive Architektur

Ressourcen-beschränkungen

AusgabeEingabe

Modifikationder Parameter

JAVA-GUI

RAMITask

Datenfluß

Prozeß-Scheduling

Anytime-Kontrolle

Modul-Kontrolle

Baumstruktur eines Gesamtsystems

Anytime-Kontroll-Zyklus

EingabenErzeugen derDatenstruktur

Berechnung derRessourcen-

zuteilung

Schedulingder Tasks und

eigentlicheBerechungen

Anpassen derDatenstruktur

Stop oderUnter-

brechung?

Ergebnis

Zwischen-ergebnis

Unter-brechung

Verfahren zur Optimierung von Ressourcenverteilungen

...in komplexen Anytime-Systemen• Regressions-Methode

- linear- exponentiell- abschnittsweise

• Hill-climbing Methode

• Treppenstufen Methode

Voraussetzung:

stützpunktorientierte Performanzprofile

Treppenstufen-Methode

Vergleich der Methoden zur Optimierung der Zeitverteilung

Methode Vorteile Nachteile

Regression(linear undexponentiell)

schnell für wenigeModule

genau für bestimmteProfilklassen

Näherungsmethodeaufwendig für große

Profilzahl

abschnittsweiselinear(paarweise)

schnell bei wenigenStützstellen

relativ genau

langsam bei vielenStützstellen

aufwendig für großeProfilzahl

Hill-climbing für große Profilzahlengeeignet

verschiedeneVarianten möglich

erhöhte Laufzeit beiwenigen Profilen

Standardprobleme(lokale Extrema etc.)

Treppenstufen genauesteRepräsentation

gute Annäherung an optimale Lösung

Laufzeit abhängigvon Stützstellenzahl

maximale Zyklus-Zeitnicht fix

Komplexität einer Lokalisationsbeschreibung

Lokalisationsbeschreibung

Zuerst ganz an dem Häuserblock vorbei und dann direkt hinter der Kirche links abbiegen!

Bestes Referenzobjekt

Bestes Referenzobjekt Räumliche Relationen

Distanz

Objektspezifische Merkmale

Kontextuelle Merkmale

Distanz

Referenzsystem

Mobilität

Visuelle Salienz

Distanz

Referenzsystem

Mobilität

Visuelle Salienz

Größe

Distanz

Vorerwähntheit

Vorwissen

Funktionale Abhängigkeiten

Abschirmung

Identifizierbarkeit

Anwendbarkeit

Anwendbarkeitsgrad:Gradierte Aussage über Zutreffen der idealtypischen Definition einer räumlichen Relation auf eine konkrete Raumkonstellation.

1,00,80,60,40,20,0

2d-Anwendbarkeitsraum der Relation an

AnwendbarkeitHSM ContainmentCombAngleHSM

DistanceAngle

CombAngle

GeographicCombMix

Special

CombSpecial

2-Punkt-Relationen

Anwendbarkeitlinks

2-Punkt-Relationen

Anwendbarkeitlinks

hin...zu Annäherung

weg...von Zunahme der Entfernung

entlang Konstanz der Entfernung, Passieren des Randesvorbei Annäherung, Zunahme der Entfernung

um Drehbewegung

Semantische Grundkonzepte• Distanz: Zunahme, Abnahme, Konstanz• Winkel: Änderung, Konstanz

Kernbedeutungen pfadbezogener räumlicher Ausdrücken

N-Punkt-Relationen

Problem: ein Referenzpunkt reicht nicht zur Bestimmung der Anwendbarkeit

2-Punkt-Trajektorien Distanzveränderung

großeAnnäherung

Annäherung

Entfernungszunahne

großeEntfernungszunahne

Entfernungszunahne

Annäherung

großeAnnäherung

EssentiellerParameter

Distanz Zunahme

Veränderung

Abnahme

Relation

weg_von

hin_zu

längs

Maßzahl

dRO(p2,p1)

|p1p2|

-Mdist

1-|Mdist|

2-Punkt-Trajektorien Winkelveränderung

Winkel Zunahme

Veränderung

Abnahme

Relation

rechtsrum_um

linksrum_um

nicht_drehend

Maßzahl

RO(p2,p1)

-Mwink

1-|Mwink|

N-Punkt-Trajektorien Krümmung

Distanz hin weg

Veränderung

weg hin

Relation

vorbei

entlang

Maßzahl:

Mkrum = sign(dRO(p2,p1)- dRO(p3,p2))|p1p3| )(1-

|p1p2|+ |p2p3|

Beispielhafte Trajektorien

hin_zu/0.68

rechtsrum_um/0.63

vorbei/0.57

weg_von/0.68

durch/0.71

Anwendbarkeit

2-Punkt-Relationen

Containment

MixPath

CombPathl

2-Punkt-Relationen

BasePathl

RawPathl

n-Punkt-Relationen

2-Punkt-Relationenn-Punkt-Relationen

Anwendbarkeitlinksvorbei

Linguistische Hecken

• Sprachliche Entitäten:Lexeme, Nebensätze, Suffixe etc.

• Modifikatoren von Prädikationen nach Grad oder bzgl. des Zutreffens

• Räumliche Relationen als unscharfe und einfache binäre Konzepte

• Operatoren zur Verstärkung oder Abschwächung von Vagheit

Funktional-sprachliche Klassifikation

Modifikation der Zugehörigkeitsfunktion zu Fuzzy-Mengen

Ausgangsfunktion

Kontrastintensifikation

• sehr• äußerst

Dilation

• etwa• ungefähr

Konzentration

• exakt• genau

Auswirkungen linguistischer Hecken

AG(sehr nahe)

AG(nahe)

AG(sehr links)

AG(links)

Mehrfachanwendungenlinguistischer Hecken

AG(sehr sehr sehr rechts)

AG(sehr sehr rechts)

AG(sehr rechts)

AG(rechts)

Präzision

• Verwechslungsvermeidung• Maß der Übereinstimmung

zwischen angestrebten und erzielten Resultat

• Räumliche Relationen sind über den Anwendbarkeitsgrad präzisierbar

• Suchraumbeschränkung

Lokaler Intervall-PG: Beispiel

PG(genau links)

PG(sehr links)

PG(links)

PG(ungefähr links)

Präzisiondirekt hinterganz vorbei

Idealisierungen

Objektrepräsentationen

2d (Karte)

(Mittel-)Punkt

2d (Karte)

(Mittel-)Punkt

achsenparallel

2d (Karte)

(Mittel-)Punkt

achsenparallel

minimal

2d (Karte)

(Mittel-)Punkt

achsenparallel

minimal

2d (Karte)

(Mittel-)Punkt

achsenparallel

minimal

2d (Karte)

(Mittel-)Punkt

achsenparallel

minimal

2d (Karte)

(Mittel-)Punkt

achsenparallel

minimal

2d (Karte)

(Mittel-)Punkt

achsenparallel

minimal

8 Idealisierungen

9 Objektmerkmale

8 Idealisierungen

9 Objektmerkmale 10 2-Punkt-Relationenklassen

8 Idealisierungen

4 n-Punkt-Relationenklassen

8 Heckenoperatoren

8 Idealisierungen

9 Objektmerkmale

5 Präzisionsgrade

8 Heckenoperatoren

10 2-Punkt-Relationenklassen

n potentielle Referenzobjekte

Zur Ressourcenverteilung von Anytime-Prozessen

Wo ist derschwarze

Fleck?

Wo ist derschwarze

Fleck?

Containment HSM

Distance

AngleCombAngle

CombMix Special

Hedges

Wo ist derschwarze

Fleck?

Containment HSM

Distance

AngleCombAngle

CombMix Special

Hedges

außerhalb

Wo ist derschwarze

Fleck?

Containment HSM

Distance

AngleCombAngle

CombMix Special

Hedges

an / oben

Wo ist derschwarze

Fleck?

Containment HSM

Distance

AngleCombAngle

CombMix Special

Hedges

Wo ist derschwarze

Fleck?

Containment HSM

Distance

AngleCombAngle

CombMix Special

Hedges

Wo ist derschwarze

Fleck?

Containment HSM

Distance

AngleCombAngle

CombMix Special

Hedges

Wo ist derschwarze

Fleck?

Containment HSM

Distance

AngleCombAngle

CombMix Special

Hedges

Wo ist derschwarze

Fleck?

Containment HSM

Distance

AngleCombAngle

CombMix Special

Hedges

Wo ist derschwarze

Fleck?

Containment HSM

Distance

AngleCombAngle

CombMix Special

Hedges

oben links

Wo ist derschwarze

Fleck?

Containment HSM

Distance

AngleCombAngle

CombMix Special

Hedges

oben links

Wo ist derschwarze

Fleck?

Containment HSM

Distance

AngleCombAngle

CombMix Special

Hedges

Wo ist derschwarze

Fleck?

Containment HSM

Distance

AngleCombAngle

CombMix Special

Hedges

Wo ist derschwarze

Fleck?

Containment HSM

Distance

AngleCombAngle

CombMix Special

Hedges

oben links auf

Wo ist derschwarze

Fleck?

Containment HSM

Distance

AngleCombAngle

CombMix Special

Hedges

oben links auf

Wo ist derschwarze

Fleck?

Containment HSM

Distance

AngleCombAngle

CombMix Special

Hedges

oben links auf

Wo ist derschwarze

Fleck?

Containment HSM

Distance

AngleCombAngle

CombMix Special

Hedges

oben links auf

Wo ist derschwarze

Fleck?

Containment HSM

Distance

AngleCombAngle

CombMix Special

Hedges

genau obenlinks auf

Wo ist derschwarze

Fleck?

Containment HSM

Distance

AngleCombAngle

CombMix Special

Hedges

genau obenlinks auf

Wo ist derschwarze

Fleck?

Containment HSM

Distance

AngleCombAngle

CombMix Special

Hedges

Er ist genau oben links auf dem Quader.

genau obenlinks auf

Ressourcen-adaptierender Anytime-Zyklus

Beispiel: Anfrage

Beispiel: BestRO

Beispiel: MultiRelations

Beispiel: Performanzprofil

Validierungsansatz:Original...

Validierungsansatz:...und „Fälschung“

Anwendungsperspektive

Zusammenfassung (1)

• System zur ressourcenadaptierenden Raumbeschreibung:Beschränkt-optimaler Lokalisationsagent

• Erweiterte Formalisierung und Modellierung räumlicher Relationen

• Integration dynamischer Raumkonzepte in Form von Pfadrelationen

• Integration von linguistischen Hecken

Zusammenfassung (2)

• Entwicklung einer ressourcensensitiven Architektur (Anytime-System-Shell)

• Aktive Verarbeitung von Ressourcenbeschränkungen

• Modellierung von Verfahren zur Optimierung der Ressourcenverteilung

• Erste Ansätze zur Validierung

Ausblick

• Experiment zu Pfadrelationen

• Berücksichtigung der Objektformbei der Relationenberechnung

• Berücksichtigung weiterer Ressourcen(z.B. Arbeitsspeicherkapazität)

• Integration einer bewertenden Kommentierung der resultierenden Äußerung

Ressourcenadaptierende Raumbeschreibung: Ein beschränkt-optimaler Lokalisationsagent...

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