Пространственно-временное мышление

Эта статья посвящена пространственно-временному мышлению в информационных технологиях. Пространственно-временные рассуждения в психологии см. В разделе Способность к пространственной визуализации .

Пространственно-временное мышление-это область искусственного интеллекта, которая опирается на области информатики , когнитивной науки и когнитивной психологии . Теоретическая цель-с когнитивной стороны-включает в себя представление и рассуждение пространственно-временного знания в уме. Прикладная цель-на вычислительной стороне-предполагает разработку высокоуровневых систем управления автоматами для навигации и понимания времени и пространства.

Влияние со стороны когнитивной психологии

Конвергентный результат в когнитивной психологии заключается в том, что отношение связи является первым пространственным отношением, которое приобретает человеческий младенец, а затем следует понимание отношений ориентации и отношений расстояния. Внутренние отношения между тремя видами пространственных отношений могут быть вычислительно и систематически объяснены в рамках теории когнитивной призмы следующим образом:

(1) отношение связи является примитивным;

(2) отношение ориентации является отношением сравнения расстояний: вы, находясь передо мной, можете быть интерпретированы так, как вы ближе к моей передней стороне, чем к другим моим сторонам;

(3) отношение расстояния-это отношения связи с использованием третьего объекта: вы, находясь в одном метре от меня, можете быть интерпретированы как объект с максимальным расширением на один метр, который может быть связан с вами и мной одновременно.

Фрагментарные представления временных исчислений

Не рассматривая внутренние отношения между пространственными отношениями, исследователи ИИ внесли много фрагментарных представлений. Примеры временных исчислений включают интервальную алгебру Аллена и точечную алгебру Вилена и Каута. Наиболее известными пространственными исчислениями являются мереотопологические исчисления, исчисление кардинального направления Франка , двойное поперечное исчисление Фрекса, 4 - и 9-пересеченные исчисления Эгенхофера и Франзосы , триггерное исчисление Лигозата, различные региональные соединительные исчисления (RCC) и ориентированная Алгебра точечных отношений. В последнее время были разработаны пространственно-временные исчисления, которые объединяют пространственную и временную информацию. Например, исчисление пространственно-временных ограничений (STCC) Геревини и Небеля объединяет интервальную алгебру Аллена с RCC-8. Кроме того, качественное исчисление траекторий (QTC) позволяет рассуждать о движущихся объектах.

Количественная абстракция

Акцент в литературе был сделан на качественном пространственно-временном мышлении, которое основано на качественных абстракциях временных и пространственных аспектов фонового знания здравого смысла, на которых основана наша человеческая перспектива физической реальности. Методологически количественные ограничения ограничивают словарный запас богатых математических теорий, имеющих дело с временными или пространственными сущностями, так что конкретные аспекты этих теорий могут рассматриваться в рамках разрешимых фрагментов с помощью простых качественных (неметрических) языки. В отличие от математических или физических теорий о пространстве и времени, качественные исчисления ограничений позволяют довольно дешево рассуждать о сущностях, расположенных в пространстве и времени. По этой причине ограниченная выразительность исчислений формализма качественного представления является преимуществом, если такие задачи рассуждения должны быть интегрированы в приложениях. Например, некоторые из этих вычислений могут быть реализованы для эффективной обработки пространственных запросов ГИС, а некоторые могут быть использованы для навигации и связи с мобильным роботом .

Алгебра отношений

Большинство этих исчислений могут быть формализованы в виде абстрактных алгебр отношений, таких что рассуждение может осуществляться на символическом уровне. Для вычисления решений сети ограничений алгоритм согласования путей является важным инструментом.

Программное обеспечение

   GQR, решатель сети ограничений для исчислений, таких как RCC-5, RCC-8, интервальная алгебра Аллена, точечная алгебра, исчисление кардинальных направлений и т. д.

Смотрите также

• Кора головного мозга
• Схематическое рассуждение
• Пространственная способность
• Временная логика
• Визуальное мышление

Пруф

.youtube.com/watch?v=XqFBCeaSkJA