Uma Ontologia Baseada em um Meta-Modelo Orientado a Objetos para Descrição de Domínios e...

Uma Ontologia Baseada em um Meta-Modelo Orientado a Objetos para

Descrição de Domínios e Problemas de Planejamento da Área Espacial.

Rodrigo Rocha [email protected]

Mauricio Gonçalves Vieira Ferreira [email protected]

Nandamudi Lankalapalli Vijaykumar [email protected]

Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais – INPE

Laboratório Associado de Computação e Matemática Aplicada - LAC

Centro de Controle de Satélites -CCS

21 de Setembro de 2009

Uma Ontologia Baseada em um Meta-Modelo Orientado a Objetos para Descrição de Domínios e Problemas de Planejamento da Área Espacial.

2II Seminário de Pesquisa em Ontologia no Brasil – IME / Rio de Janeiro - RJ

Satélites Brasileiros: 2010-2020

202

0

201

6

201

4

CBERS-5

GPM-BR

201

2

Lattes-1

201

1

CBERS-4

201

0

Amazônia-1

CBERS-3

201

3

201

5

Amazônia-2

201

8

CBERS-6

201

7

Lattes-2

201

9

MAPSAR

GEO Met BR

PlataformaMulti-missão

Geostac.

CBERSSABIA

SABIA-2




INPE: DOS DADOS AO CONHECIMENTO

SATÉLITESObservação da terra e do universo

SISTEMAS DE SOLO

Controle de satélites, recepçãoe distribuição de dados espaciais

GERAÇÃO DE CONHECIMENTO

P&D em Espaço e Ambiente

ACESSO AO CONHECIMENTO

Produtos inovadores e singulares para a sociedade




Introdução• O CCS é o responsável, no INPE, pelas tarefas de

monitoramento e controle em órbita de satélites;

• Tarefa estratégica: Planejamento das atividades operacionais envolvidas;

• Automatização do controle de satélites.

• Artificial Intelligence Planning and Scheduling;




Introdução• Engenharia de Conhecimento passou a ter uma grande

importância na concepção dos problemas da área espacial;

• Especificação;

• Modelagem;

• Análise;

• Classificação dos domínios e problemas de planejamento;

• Criar uma Ontologia para descrever domínios e problemas de planejamento?




Motivação• Competição Internacional de Planejamento (IPC)

disponibilizou a linguagem PDDL em 1998;

• Bacchus em 2003 fez a seguinte critica à versão 2.1 da PDDL:

“A PDDL 2.1 é um padrão muito útil para a competição de planejamento, mas o seu design não considera apropriadamente a questão da modelagem do domínio. Não seria muito recomendável usá-lo para especificar ou modelar domínios de planejamento fora do contexto da competição. O campo de planejamento em IA precisa explorar diferentes abordagens e precisa estar mais próximo efetivamente da modelagem e utilização de todos os diversos avanços que temos em domínios de planejamento.”




AIPS, Modelagens e Ontologia no INPE




Motivação

“Não importa o quão eficientes ou poderosas são as técnicas e mecanismos de planejamento, elas são tão boas quanto o conhecimento do domínio que é fornecido a elas. Se o modelo do domínio fornecido é falho, o resultado da aplicação das técnicas será também falho” (MCCLUSKEY, 2006)




Linguagens de Modelagem de Domínios A representação de problemas de

planejamento – estados, ações e objetivos – deve tornar possível a

criação de algoritmos de planejamento para tirar proveito da estrutura lógica

do problema.

Stuart Russel




AIPS, Modelagens e Ontologia no INPE#include "language.h"

RASSO_domain OperatingModes {normal, privileged, giving};RASSO_domain ExperimentID {ex_1, ex_2, ex_3, ex_4, ex_5};

RASSO_type Experiment{

ExperimentID id;OperatingModes mode;

}

Experiment exp1, exp2, exp3, exp4, exp5;

RASSO_action (AllocateMemory){

when_planning{

condition(exp1.mode == normal);

//effects of the action in the current state

//have to be described here}

when_running{

//time-tagged command(s) related to the action here

}

action_success;}




Engenharia do conhecimento para AIPS

• Modelo de domínio

• Modelo de domínio + Representações de Problemas => plano;

• Engenharia de conhecimento e Planejamento – estreito relacionamento;




Processo de Planejamento

Estado Inicial

Ação A Ação BAção C

Estado N_A1

Ação A

Esta

doN

_A2

Estado B_1

Ação BAção C

Ação A

Ação CAção A

Esta

do B

_2

Objetivo

Pré-Condições




Objetivo do Trabalho• Criar uma ontologia baseada em meta-modelo orientado a

objetos genérico o suficiente para a descrição de qualquer domínio de planejamento;

• Permitir maior flexibilidade nas definições do domínio através da componentização do modelo;

• Ser amplo representando uma grande variedade de problemas, mas restritivo o bastante para permitir que algoritmos eficientes operem sobre ele;

• Facilitar o correto mapeamento dos dados de entrada necessários para a geração da definição de domínios;

• Facilitar a entrada de dados através de interfaces amigáveis;

• Armazenamento e reaproveitamento de conhecimento;




KPlanOO• Meta-ontologias, também chamadas de Ontologias Genéricas ou

Ontologias Fundamentais, que são reutilizáveis (ou aplicáveis) em diferentes domínios.

• Ontologias de domínio são reutilizáveis em um dado domínio provendo vocabulários sobre os conceitos dentro de um domínio e seus relacionamentos, sobre as atividades que envolvem este domínio e sobre as teorias e princípios elementares que governam aquele domínio.

• Ontologias de aplicações que contêm o conhecimento necessário para modelar situações específicas de uma tarefa em um domínio particular.




KPlanOO• Foi desenvolvido, utilizando a OO como

metodologia, baseando-se na generalização das propriedades estruturais do domínio da AIPS, chegando assim um modelo estruturado de classes que se relacionam de forma que estabeleçam conceitos e métricas fortes para a modelagem deste domínio.




KPlanOO




Conclusão• Automatizar as operações de satélites operados pelo INPE;

• AIPS para os sistemas de operação de satélites;

• KPlanOO, ferramenta para descrição e modelagem de domínios de AIPS;

• Auxiliar a geração de planos para operações espaciais;

• Representação do conhecimento do domínio de planejamento;

• Mapeamento dos dados de entrada necessários para a geração da definição do domínio;

• Construção de interfaces amigáveis;

• Validação e reuso de descrições de domínios e problemas;

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