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Francesco Mele Istituto di Cibernetica Consiglio Nazionale delle Ricerche Seminario - rappresentazione e ragionamento spaziale.

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Presentazione sul tema: "Francesco Mele Istituto di Cibernetica Consiglio Nazionale delle Ricerche Seminario - rappresentazione e ragionamento spaziale."— Transcript della presentazione:

1 Francesco Mele Istituto di Cibernetica Consiglio Nazionale delle Ricerche Seminario - rappresentazione e ragionamento spaziale

2 Lezione Rappresentazione e ragionamento spaziale Francesco Mele ICIB Consiglio Nazionale delle Ricerche Facoltà di Architettura SUN - 2 Relazioni Spaziali Relazioni Parte-Totalità Relazioni spaziali

3 Relazioni topologiche Relazioni direzionali Relazioni di prossimità Tre principali categorie per le relazioni spaziali

4 Lezione Rappresentazione e ragionamento spaziale Francesco Mele ICIB Consiglio Nazionale delle Ricerche Facoltà di Architettura SUN - 4 Prossimità Una tassonomia delle relazioni spaziali (1)

5 Lezione Rappresentazione e ragionamento spaziale Francesco Mele ICIB Consiglio Nazionale delle Ricerche Facoltà di Architettura SUN - 5 Prossimità Una tassonomia delle relazioni spaziali (2)

6 Lezione Rappresentazione e ragionamento spaziale Francesco Mele ICIB Consiglio Nazionale delle Ricerche Facoltà di Architettura SUN - 6 A A B A A B A B B B A B B è dentro A A copre B A è equivalente a B A incontra B B sovrappone A A disgiunto B Relazioni qualitative/topologiche

7 Lezione Rappresentazione e ragionamento spaziale Francesco Mele ICIB Consiglio Nazionale delle Ricerche Facoltà di Architettura SUN - 7 B B destra_di A A B sinistra_di A B A A B B sopra_di A A B B sotto_di A A B B in_alto di A A B B in basso di A Relazioni qualitative/direzionali

8 Lezione Rappresentazione e ragionamento spaziale Francesco Mele ICIB Consiglio Nazionale delle Ricerche Facoltà di Architettura SUN - 8 Qualitative/prossimità ledificio rosso si trova nei pressi (vicino/a pochi passi, etc) dalledificio azzurro Quantitative/prossimità ledificio rosso si trova a quindici metri dalledificio azzurro Rappresentano relazioni di distanza fra gli oggetti: possono essere qualitative e quantitative Relazioni di qualitative/prossimità

9 Lezione Rappresentazione e ragionamento spaziale Francesco Mele ICIB Consiglio Nazionale delle Ricerche Facoltà di Architettura SUN quantitative (rappresentate ad esempio mediante Longitudine e Latitudine - qualitative Esempio di rappresentazione qualitativa di relazione cardinale Relazioni qualitative/direzionali/cardinali

10 Lezione Rappresentazione e ragionamento spaziale Francesco Mele ICIB Consiglio Nazionale delle Ricerche Facoltà di Architettura SUN - 10 Relazioni Spaziali Meronomie /Olonomie Relazioni Parte-Totalità

11 Lezione Rappresentazione e ragionamento spaziale Francesco Mele ICIB Consiglio Nazionale delle Ricerche Facoltà di Architettura SUN - 11 Cosè una totalità? In prima approssimazione una totalità può essere definita come unentità formata da parti tra loro connesse o semplicemente che linsieme delle sue parti Tale definizione è adeguata per oggetti materiali (e non solo), ma non per concetti astratti, dove le parti sono connesse alle totalità in maniera non fisica. Utilizzare uninadeguata definizione può generare dei paradossi in alcuni ragionamenti spaziali. Un corretto ragionamento spaziale è il seguente le dita sono parte della mano, la mano è parte del corpo, quindi le dita sono parte del corpo Non altrettanto corretto, invece, risulta il ragionamento la mano è parte di una persona, la persona è parte di una famiglia, la mano è parte di una famiglia Quale errore abbiamo commesso?

12 Lezione Rappresentazione e ragionamento spaziale Francesco Mele ICIB Consiglio Nazionale delle Ricerche Facoltà di Architettura SUN - 12 Una proposta metodologica Non fornire una definizione generalizzata di Totalità – ma considerare diversi tipi di Totalità a secondo del tipo di relazione esistente fra le Parti che compongono la Totalità e la Totalità stessa

13 Lezione Rappresentazione e ragionamento spaziale Francesco Mele ICIB Consiglio Nazionale delle Ricerche Facoltà di Architettura SUN - 13 Componente - Oggetto (ramo/albero, altare/chiesa,..,); Membro - Collezione (albero/foresta, quadro_x/collezione_quadri,..,) Porzione - Massa (fetta, torta) Materiale - Oggetto (alluminio/aereoplano) Caratteristica - Attività (pagamento/shopping) Sito - Area (Roma-Lazio) Fase - Processo (adolescenza-crescita) Secondo altre teorie (IRIS) possono essere ridotti a quattro funzione - parte (Fase-Processo, Caratteristica-Attività) segmenti - parte (Componente-Oggetto, Sito-Area) collezione - membro (Componente-Oggetto, Materiale-Oggetto) sottinsieme - insieme (Porzione - Massa) Winston, Chaffin e Hermann sei diversi tipi di relazioni Classi di relazioni parte-totalità

14 Lezione Rappresentazione e ragionamento spaziale Francesco Mele ICIB Consiglio Nazionale delle Ricerche Facoltà di Architettura SUN - 14 Componente/Oggetto: definisce la relazione tra oggetti composti e le loro parti. Le parti sono separabili ed hanno una loro funzionalità, per esempio altare/chiesa, manubrio/bicicletta etc. Membro/Collezione: definisce la relazione di appartenenza ad una collezione. I membri non hanno un ruolo funzionale nella collezione e possono essere pertanto separati, ad esempio albero/foresta, colonna/colonnato. Porzione/Massa: definisce la relazione di aggregati omogenei. La massa è considerata come un insieme di parti aventi le stesse caratteristiche, tali parti sono dello stesso tipo della totalità a cui appartengono, inoltre non sono separabili (come fetta/torta ad esempio). Materiale/Oggetto: definisce la relazione tra oggetti e il materiale di cui sono fatti. In questo caso il materiale non può essere separato dalloggetto, non ha funzionalità e non è omogeneo. Per esempio acciaio/bici. Caratteristica/Attività: definisce la fase di unattività. La fase, come un componente, ha un suo ruolo funzionale ma non è separabile. Per esempio pagamento/shopping. Sito/Area: definisce una relazione spaziale tra regioni occupate da differenti oggetti, come porzione/massa, sito/area etc. E una relazione omogenea, poiché ogni parte della regione è simile nella sostanza allintera regione, ma essa non può essere separata, per esempio oasi/deserto Relazioni parte-totalità

15 Lezione Rappresentazione e ragionamento spaziale Francesco Mele ICIB Consiglio Nazionale delle Ricerche Facoltà di Architettura SUN - 15 Funzionalità, omogeneità, separabilità Le relazioni di Winston, Chaffin e Hermann sono state proposte sulla base di tre criteri: funzionalità, omogeneità, separabilità il criterio di funzionalità caratterizza le parti attraverso le loro funzioni, i loro spazi o le loro locazioni temporali. Per esempio il manico di una tazza svolge la funzione di elemento di presa della tazza in un numero limitato di posizioni il criterio di omogeneità caratterizza le parti che sono costituite della stessa sostanza della totalità di appartenenza (fetta e torta sono fra loro omogenee (rispettano il criterio di omogeneità) mentre al contrario lalbero (come parte) e la foresta (come totalità) non rispettano tale criterio (non sono entità non omogenee) il criterio di separabilità considera come parti solo quelle entità che devono essere separate dalla totalità, per esempio manico-tazza, mentre non è possibile per altre coppie di oggetti, come ad esempio acciaio-bici

16 Lezione Rappresentazione e ragionamento spaziale Francesco Mele ICIB Consiglio Nazionale delle Ricerche Facoltà di Architettura SUN - 16 Riguarda la relazione tra oggetti composti e le loro parti. Le parti sono separabili ed hanno una loro funzionalità, per esempio altare/chiesa, manubrio/bicicletta Bicchiere Coppa Gambo Base A B C D E Edificio Parete Perimetrale Verticale Relazione Componente/Oggetto

17 Lezione Rappresentazione e ragionamento spaziale Francesco Mele ICIB Consiglio Nazionale delle Ricerche Facoltà di Architettura SUN - 17 Riguarda la relazione di appartenenza ad una collezione, aggregato o composizione. I membri (anche di diversa natura) non hanno un ruolo funzionale specifico nella collezione e possono essere separati ad esempio albero/foresta Colonna/ Colonnato Relazione Membro/Collezione (aggregazioni,composizioni)

18 Lezione Rappresentazione e ragionamento spaziale Francesco Mele ICIB Consiglio Nazionale delle Ricerche Facoltà di Architettura SUN - 18 Relazione Componente/Oggetto Lanello ha un ruolo funzionale Relazione di aggregazione- composizione di tipo Membro/Collezione Il brillante non ha un ruolo funzionale Due tipi di relazione parte totalità Anello con brillanti

19 Lezione Rappresentazione e ragionamento spaziale Francesco Mele ICIB Consiglio Nazionale delle Ricerche Facoltà di Architettura SUN - 19 Definisce la relazione di aggregati omogenei. La massa è considerata come un insieme di parti aventi le stesse caratteristiche, tali parti sono dello stesso tipo della totalità a cui appartengono, inoltre non sono separabili (esempio fetta/torta). Pavimento/ Mattonella Muro/Mattone Relazione Porzione/Massa

20 Lezione Rappresentazione e ragionamento spaziale Francesco Mele ICIB Consiglio Nazionale delle Ricerche Facoltà di Architettura SUN - 20 Riguarda la relazione tra oggetti e il materiale di cui sono fatti. In questo caso il materiale non può essere separato dalloggetto, non ha funzionalità e non è omogeneo (esempio acciaio/bici) Anello/oro Relazione Materiale/Oggetto

21 Lezione Rappresentazione e ragionamento spaziale Francesco Mele ICIB Consiglio Nazionale delle Ricerche Facoltà di Architettura SUN - 21 Riguarda una relazione spaziale tra regioni occupate da differenti oggetti. E una relazione omogenea, nel senso che ogni parte della regione è simile allintera regione, ma essa non può essere separata, per esempio oasi/deserto. Esempi Paese – Località geografica (Pozzuoli – Campania) Sito culturale – Città (Museo Nazionale – Napoli) Opera artistica – Sito culturale (Quadro – Museo) Locazioni – Sito culturale (Stanza dei dipinti flamminghi – Museo VG) Relazione Sito/Area

22 Lezione Rappresentazione e ragionamento spaziale Francesco Mele ICIB Consiglio Nazionale delle Ricerche Facoltà di Architettura SUN - 22 Riguarda la relazione fra una attività/processo ed una sua fase (esempio adolescenza-crescita). Ha un ruolo funzionale ma non è separabile. Per esempio pagamento/shopping. Relazione Caratteristica/Attività

23 Lezione Rappresentazione e ragionamento spaziale Francesco Mele ICIB Consiglio Nazionale delle Ricerche Facoltà di Architettura SUN - 23 Risoluzione del ragionamento erroneo Il ragionamento erroneo, si è manifestato come tale, poiché si è applicato una relazione transitiva a due diversi tipi di relazioni parte- totalità la mano è parte di una persona esprime una relazione di tipo componente/oggetto fra la parte (mano) e la totalità (persona). Mentre la persona è parte di una famiglia esprime una relazione membro/collezione fra parte(persona) e la totalità (famiglia).

24 Lezione Rappresentazione e ragionamento spaziale Francesco Mele ICIB Consiglio Nazionale delle Ricerche Facoltà di Architettura SUN - 24 Studio delle dipendenze La necessità di tale indagine nasce per fornire risposte a domande del tipo: -se alcune parti sono rimosse dalla totalità, la totalità diventa unentità diversa da quella che era prima? -una volta che le parti sono separate dalla totalità, esse sono diverse da quando esse appartenevano alla totalità stessa?

25 Lezione Rappresentazione e ragionamento spaziale Francesco Mele ICIB Consiglio Nazionale delle Ricerche Facoltà di Architettura SUN - 25 Dipendenze fra totalità e parti Dipendenza rigida Dipendenze fra totalità e parti Dipendenza sulle proprietà Dipendenza sullesistenza Dipendenza generica Dipendenza rigida Parti essenziali Parti dipendenti Parti esclusive Vincoli e relazioni tra parti Totalità che ereditano proprietà dalle parti Parti che ereditano proprietà dalla totalità Esistono vincoli fra proprietà delle parti e proprietà della totalità Si dice che un oggetto A è rigidamente dipendente da un altro oggetto B, se A non può esistere se non esiste B Studio delle dipendenze La relazione cervello-persona è rigidamente dipendente - una persona non può esistere senza che esista il cervello (contrariamente il cuore non è rigidamente dipendente)

26 Lezione Rappresentazione e ragionamento spaziale Francesco Mele ICIB Consiglio Nazionale delle Ricerche Facoltà di Architettura SUN - 26 Dipendenze fra totalità e parti Dipendenza generica Dipendenze fra totalità e parti Dipendenza sulle proprietà Dipendenza sullesistenza Dipendenza generica Dipendenza rigida Parti essenziali Parti dipendenti Parti esclusive Vincoli e relazioni tra parti Totalità che ereditano proprietà dalle parti Parti che ereditano proprietà dalla totalità Esistono vincoli fra proprietà delle parti e proprietà della totalità Si dice che un oggetto X è genericamente dipendente da una classe C, se per esistere X, deve esistere unistanza della classe C. Studio delle dipendenze Tumbler Nel settore del design un bicchiere non può esistere se non esiste una istanza della parte coppa, contrariamente può esistere se non esiste il gambo - si consideri il bicchiere tipo tumbler

27 Lezione Rappresentazione e ragionamento spaziale Francesco Mele ICIB Consiglio Nazionale delle Ricerche Facoltà di Architettura SUN - 27 Dipendenza generica - Parti essenziali, parti dipendenti, parti esclusive Dipendenze fra totalità e parti Dipendenza sulle proprietà Dipendenza sullesistenza Dipendenza generica Dipendenza rigida Parti essenziali Parti dipendenti Parti esclusive Vincoli e relazioni tra parti Totalità che ereditano proprietà dalle parti Parti che ereditano proprietà dalla totalità Esistono vincoli fra proprietà delle parti e proprietà della totalità - la totalità è genericamente dipendente da una particolare classe di parti definite come parti essenziali - una parte è genericamente dipendente dalla totalità (tale parte sarà chiamata una parte dipendente) - la parte è esclusiva per la totalità, ciò accade se esiste al più una totalità che contiene una particolare parte. Studio delle dipendenze La coppa è essenziale, il gambo è genericamente dipendente

28 Lezione Rappresentazione e ragionamento spaziale Francesco Mele ICIB Consiglio Nazionale delle Ricerche Facoltà di Architettura SUN - 28 La bicicletta ha parti essenziali? Modello Celerifero Costruita nel dal Conte Mede De Sivrac – Francia Si spingeva facendo leva puntando i piedi a terra Costruito nel dalle Officine Rousseau – Francia – Unico esemplare che si conosca in Europa Modello monociclo Costruita nel dal Barone Von Drais - Germania Fondamentale novità: lo sterzo, la prima corsa di Draisine nel 1819 è stata vinta dal tedesco Semmler Km 10 in 31 min. e mezzo Modello Draisina Foto tratte dalla pubblicazione della Federazione Ciclistica Italiana ' Cento Anni di Ciclismo' Collezione Fermo Galbiati - Brugherio Fotografie Studio Stella - Brugherio

29 Lezione Rappresentazione e ragionamento spaziale Francesco Mele ICIB Consiglio Nazionale delle Ricerche Facoltà di Architettura SUN - 29 La bicicletta ha parti esclusive? Modello bicicletta turismo Gomme piene della Manifatture Parisienne de Caucciù Costruita nel dalla Lincal M.B.B. - Francia Ha ad esempio, come parte esclusiva qualche particolare telaio Foto tratte dalla pubblicazione della Federazione Ciclistica Italiana ' Cento Anni di Ciclismo' Collezione Fermo Galbiati - Brugherio Fotografie Studio Stella - Brugherio

30 Lezione Rappresentazione e ragionamento spaziale Francesco Mele ICIB Consiglio Nazionale delle Ricerche Facoltà di Architettura SUN Le parti essenziali caratterizzano la classe concreta più astratta dellontologia di una specie (in tutti gli elementi della specie è presente una certa parte) -Le parti genericamente dipendenti caratterizzano classi più specifiche -Le parti esclusive non vengono riutilizzate per definire altre totalità ha_coppa ha_gambo ha_base [ha_coppa] Bicchiere generico Bicchiere specieB Qualche elemento di metodo per la costruzione di ontologie OntoBicchiere gambocoppabase [ha_coppa] Bicchiere specieA ha_base

31 Lezione Rappresentazione e ragionamento spaziale Francesco Mele ICIB Consiglio Nazionale delle Ricerche Facoltà di Architettura SUN - 31 Dipendenza sulle proprietà Dipendenze fra totalità e parti Dipendenza sulle proprietà Dipendenza sullesistenza Dipendenza generica Dipendenza rigida Parti essenziali Parti dipendenti Parti esclusive Vincoli e relazioni tra parti Totalità che ereditano proprietà dalle parti Parti che ereditano proprietà dalla totalità Esistono vincoli fra proprietà delle parti e proprietà della totalità - totalità che ereditano proprietà dalle parti (per esempio la totalità è difettosa se una delle sue parti è difettosa) - parti che ereditano proprietà dalla totalità (per esempio alcune proprietà spaziali della totalità sono anche proprietà delle sue parti) - alcune proprietà delle parti hanno delle relazioni (o dei vincoli) con le proprietà del tutto (per esempio la regione, occupata da una parte, è allinterno della regione occupata dal tutto, oppure il peso della parte deve essere inferiore al peso del tutto) Studio delle dipendenze

32 Lezione Rappresentazione e ragionamento spaziale Francesco Mele ICIB Consiglio Nazionale delle Ricerche Facoltà di Architettura SUN - 32 Vincoli e relazioni tra parti Dipendenze fra totalità e parti Dipendenza sulle proprietà Dipendenza sullesistenza Dipendenza generica Dipendenza rigida Parti essenziali Parti dipendenti Parti esclusive Vincoli e relazioni tra parti Totalità che ereditano proprietà dalle parti Parti che ereditano proprietà dalla totalità Esistono vincoli fra proprietà delle parti e proprietà della totalità Studio delle dipendenze I vincoli e le relazioni tra parti svolgono il ruolo di regolare le relazioni spaziali che descrivono una classe di una totalità al fine di generare istanze che rappresentano la totalità e non altre

33 Lezione Rappresentazione e ragionamento spaziale Francesco Mele ICIB Consiglio Nazionale delle Ricerche Facoltà di Architettura SUN - 33 Caffettiere a becco Dipendenze fra totalità e parti Dipendenza sulle proprietà Dipendenza sullesistenza Dipendenza generica Dipendenza rigida Parti essenziali Parti dipendenti Parti esclusive Vincoli e relazioni tra parti Totalità che ereditano proprietà dalle parti Parti che ereditano proprietà dalla totalità Esistono vincoli fra proprietà delle parti e proprietà della totalità Studio delle dipendenze Una caffettiera a becco: -ha come parte essenziale il becco (dipendenza generica/parti essenziali) -deve avere un becco ben costruito in maniera da non eredità difetti (totalità che non ereditano difetti dalle parti) -deve avere il becco in unopportuna relazione fra le parti La costruzione di una totalità (o del suo modello) può coinvolgere tutti gli aspetti dello studio delle dipendenze

34 Lezione Rappresentazione e ragionamento spaziale Francesco Mele ICIB Consiglio Nazionale delle Ricerche Facoltà di Architettura SUN - 34 Requisiti guida per una rappresentazione delle relazioni Parte-Totalità 1.Adottare un approccio esplicito per la definizione delle totalità 2.Eseguire una chiara distinzione fra le parti ed altri attributi di una totalità 3.Costruire in maniera built-in la relazione di transitività fra parti 4.Possibilità di riferirsi alle parti mediante generici nomi 5.Capacità di esprimere relazioni fra parti e totalità 6.Capacità di esprimere relazioni fra le parti di una totalità Da Artale A., Franconi E., Guarino N., Pazzi L. Part-Whole Relations in Object-Centred System: An overview. Data & Knowledge Engineering (DKE) journal 20 (1996) – North-Holland, Elsevier

35 Lezione Rappresentazione e ragionamento spaziale Francesco Mele ICIB Consiglio Nazionale delle Ricerche Facoltà di Architettura SUN - 35 Ontoclean Nicola Guarino and Christopher Welty

36 Lezione Rappresentazione e ragionamento spaziale Francesco Mele ICIB Consiglio Nazionale delle Ricerche Facoltà di Architettura SUN - 36 Implicito vs Esplicito: un esempio Approccio implicito colonna1: stile : dorico capitello1: descrizione non struttuale:xxxx : tipoforma : cubo : altezza : 1.0 m : parte_di: colonna1 fusto1 : descrizione non struttuale:xxxx : tipoforma : cilindro : altezza : 4.0 m : raggio_base : 5 : parte_di: colonna1 Approccio esplicito colonna1 : stile : dorico : formata_da : capitello1, fusto1 capitello1 : descrizione non struttuale: xxxx : tipoforma : cubo : altezza : 1.0 m fusto1 : descrizione non struttuale : xxxx : tipoforma : cilindro : altezza : 4.0 m : raggio_base : 5 Una teoria di riferimento

37 Lezione Rappresentazione e ragionamento spaziale Francesco Mele ICIB Consiglio Nazionale delle Ricerche Facoltà di Architettura SUN - 37 Vantaggi dellapproccio esplicito Lutilizzo di un approccio esplicito comporta alcuni vantaggi. Dichiaratività : le parti sono esplicitamente dichiarate nella definizione di una totalità Riuso: le parti non contengono lattributo di appartenenza alla totalità e per tanto non dipendono dal contesto di appartenenza (dalle totalità) Composizionalità: avere la possibilità di costruire nuove totalità in maniera incrementale (creare nuove aggregazioni di oggetti senza dover modificare le definizioni di altri oggetti precedentemente definiti) Una teoria di riferimento

38 Lezione Rappresentazione e ragionamento spaziale Francesco Mele ICIB Consiglio Nazionale delle Ricerche Facoltà di Architettura SUN - 38 Una teoria di riferimento che rispetta i requisiti guida Una totalità è definita in maniera esplicita Una totalità è definita mediante –linsieme delle parti che la compongono –linsieme delle relazioni tra le parti La relazione tra la totalità e le parti è espressa mediante le relazioni esistenti fra i volumi (boundingbox) delle parti e quello della totalità Il boundingbox è il parallelepipedo, con lati paralleli agli assi, che contiene interamente un oggetto

39 Lezione Rappresentazione e ragionamento spaziale Francesco Mele ICIB Consiglio Nazionale delle Ricerche Facoltà di Architettura SUN - 39 Proprietà relazioni direzionali Inversa inv(sopra,sotto), inv(sotto,sopra), inv(sinistra,destra), inv(destra,sinistra), inv(davanti,dietro), inv(dietro,davanti) Transitività trans(R1-R2): Rel[obj1->X, obj2->Z] :- R1:Rel[obj1->X, obj2->Y], R2:Rel[obj1->Y, obj2->Z], Rel :: rel_dir. Dualità dual(R): Relinv[obj1->X, obj2->Y] :- R:Rel[obj1 -> Y, obj2 -> X], inv(Rel,Relinv). Proprietà relazioni topologiche Simmetria di disgiunto, in_contatto e sovrapposto : simm(R):disgiunto[obj1->X, obj2->Y] :- R:disgiunto[obj1->Y, obj2->X]. simm(R):sovrapposto[obj1->X, obj2->Y] :- R:sovrapposto[obj1->Y,obj2->X]. simm(R): in_contatto [obj1->X, obj2->Y] :- R: in_contatto [obj1->Y, obj2->X]. Transitività di dentro trans(R1-R2):dentro[obj1->X, obj2->Z] :- R1:dentro[obj1->X, obj2->Y], R2:dentro[obj1->Y, obj2->Z]. Una teoria di riferimento Implementare unassiomatica

40 Lezione Rappresentazione e ragionamento spaziale Francesco Mele ICIB Consiglio Nazionale delle Ricerche Facoltà di Architettura SUN - 40 Distanza qualitativa Linsieme di termini per identificare valori di distanza qualitativa sono: D = {moltovicino, vicino, media, lontano, moltolontano} Tali valori di distanza sono trasformati in valori numerici in funzione dei boundingbox degli oggetti ai quali si riferiscono: dist[valDist->DistMedia, obj1->X, obj2->Y] :- boundingbox[name -> X, wbb->Xweight, hbb->Xheight, dbb>Xdepth], boundingbox[name -> Y, wbb->Yweight, hbb->Yheight, dbb->Ydepth], DimBBX = ((Xweight+Xheight+Xdepth)/3.0), DimBBY = ((Yweight+Yheight+Ydepth)/3.0), DistMedia = ((DimBBX + DimBBY)/2.0). Una teoria di riferimento

41 Lezione Rappresentazione e ragionamento spaziale Francesco Mele ICIB Consiglio Nazionale delle Ricerche Facoltà di Architettura SUN - 41 Ragionamento spaziale – metodologie e applicazioni 1. Rappresentazione di parti totalità mediante relazioni qualitative fra parti 2. Costruzione di scene 2.1 Costruzione di una scena a partire da relazioni spaziali qualitative 2.2 Completamento di oggetti parzialmente descritti 3. Ragiomento spaziale-temporale per la produzione di piani di manutenzione di edifici 4. Un approccio generativo per la manutenzione di classi di totalità 5. Visualizzazione di modelli di artefatti

42 Lezione Rappresentazione e ragionamento spaziale Francesco Mele ICIB Consiglio Nazionale delle Ricerche Facoltà di Architettura SUN - 42 AD ESEMPIO LA RELAZIONE SPAZIALE QUALITATIVA: r1:sotto[obj1->col1,obj2->trave]. trave col1 trave col1 trave col1 trave col1 OGGETTO COMPOSTO portale [...formato_da->>{trave, col1, col2}, relazioni_spaziali->>{r1, r2, r3, r4, r5, r6}...] col1 trave col2 Costruzioni di scene a partire da relazioni spaziali qualitative Indeterminatezza delle relazioni spaziali qualitative (I)

43 Lezione Rappresentazione e ragionamento spaziale Francesco Mele ICIB Consiglio Nazionale delle Ricerche Facoltà di Architettura SUN - 43 AD ESEMPIO LA RELAZIONE SPAZIALE QUALITATIVA: r3:incontra[obj1->col1,obj2->trave]. trave col1 trave col1 trave col1 OGGETTO COMPOSTO portale [...formato_da->>{trave, col1, col2}, relazioni_spaziali->>{r1, r2, r3, r4, r5, r6}...] col1 trave col2 trave col1 Costruzioni di scene a partire da relazioni spaziali qualitative Indeterminatezza delle relazioni spaziale qualitative (II)

44 Lezione Rappresentazione e ragionamento spaziale Francesco Mele ICIB Consiglio Nazionale delle Ricerche Facoltà di Architettura SUN - 44 scena[formato_da->>{portale1,colonna3}, relazioni_spaziali->>{dxpp1,dipp1}]. dxpp1:rel(destra,vicino)[obj1->portale1, obj2->colonna1]. dipp1:rel(dietro,vicino)[obj1->portale1, obj2->colonna1]. /*Descrizione portale*/ portale1:portali_u_cap. portale1[formato_da->> {trave,colonna1,colonna2}, relazioni_spaziali ->>{sot1,sot2,all1}]. trave:travi. colonna1:colonne. colonna2:colonne. sot1:rel(sopra,zero)[obj1->trave, obj2->colonna1]. sot2:rel(sopra,zero)[obj1->trave, obj2->colonna2]. dex1:rel(destra,vicino) [obj1->colonna2, obj2->colonna1]. colonna1[formato_da->>{fusto1, capitello1}, relazioni_spaziali->>{sotto1}]. colonna2[formato_da->>{fusto1, capitello1}, relazioni_spaziali->>{sotto1}]. fusto1:fusti. capitello1:capitelli. sotto1:rel(sotto,zero)[obj1->fusto1, obj2->capitello1]. /*Descrizione colonna*/ colonna3:colonne. colonna3[formato_da->>{fusto1, capitello1}, relazioni_spaziali->>{sotto1}]. Costruzione di scene a partire da relazioni spaziali qualitative

45 Lezione Rappresentazione e ragionamento spaziale Francesco Mele ICIB Consiglio Nazionale delle Ricerche Facoltà di Architettura SUN - 45 Completamento di oggetti mediante prototipi prototipo oggetto incompleto descritto mediante il formalismo confronto parte mancante aggiunta descrizione mancante

46 Lezione Rappresentazione e ragionamento spaziale Francesco Mele ICIB Consiglio Nazionale delle Ricerche Facoltà di Architettura SUN - 46 Ragionamento spaziale – temporale per la produzione di piani di manutenzione

47 Lezione Rappresentazione e ragionamento spaziale Francesco Mele ICIB Consiglio Nazionale delle Ricerche Facoltà di Architettura SUN - 47 A B C D E ppv1 Edificio edx parte_di(ppv1, edx) La parete perimetrale ppv1 fa parte delledificio edx parte_di(P, T):- formato_da(T.P). format_da(T.P):- formato_da(T,T1), formato_da(T1,P). Stralcio di assiomatica Unontologia per edifici residenziali

48 Lezione Rappresentazione e ragionamento spaziale Francesco Mele ICIB Consiglio Nazionale delle Ricerche Facoltà di Architettura SUN - 48 connessione(C1, tecnoForte, F1, F2) parte_di(F1, E) and parte_di(F2, E) and parte_di(F3, E) and sovrappone(F1, F3) and sovrappone(F3, F2). Esempio: connessione(c1, tecnoForte, tinteggiatura, tamponatura) parte_di(tinteggiatura, ppv) and parte_di(tamponatura, ppv) and parte_di(intonaco, ppv) and sovrappone(tinteggiatura, intonaco) and sovrappone(intonaco, tamponatura). tempo_operazione(F2, T2) connessione(C1, tecnoforte, F1, F2) and tempo_operazione(F1,T1) and T2 is T1. Rappresentazione spaziale di edifici e generazioni di piani di manutenzione Connessioni tecnologicamente forte (tecnoForte)

49 Lezione Rappresentazione e ragionamento spaziale Francesco Mele ICIB Consiglio Nazionale delle Ricerche Facoltà di Architettura SUN - 49 connessione(C1, tecnoDebole, F2, F1) parte_di(F1, E) and parte_di(F2, E) and sovrappone(F2, F1). Esempio sovrappone(intonaco, tinteggiatura). tempo_operazione(F2, T2) connessione(C1, tecnoDebole, F1, F2) and scelta_operazione(F2) and tempo_operazione(F1,T1) and aggiorna_valutazione_requisiti(F2,T1,T2). Rappresentazione spaziale di edifici e generazioni di piani di manutenzione Connessioni tecnologicamente debole (tecnoDebole)

50 Lezione Rappresentazione e ragionamento spaziale Francesco Mele ICIB Consiglio Nazionale delle Ricerche Facoltà di Architettura SUN - 50 La pianificazione degli interventi e dei controlli sulledificio: planning preliminare

51 Lezione Rappresentazione e ragionamento spaziale Francesco Mele ICIB Consiglio Nazionale delle Ricerche Facoltà di Architettura SUN - 51 La pianificazione degli interventi e dei controlli sulledificio: planning definitivo suggerito (screenshot sistema

52 Lezione Rappresentazione e ragionamento spaziale Francesco Mele ICIB Consiglio Nazionale delle Ricerche Facoltà di Architettura SUN - 52 Tipologie di bassi dei quartieri spagnoli

53 Lezione Rappresentazione e ragionamento spaziale Francesco Mele ICIB Consiglio Nazionale delle Ricerche Facoltà di Architettura SUN - 53 Unontologia dei bassi dei quartieri Spagnoli in Protegé

54 Lezione Rappresentazione e ragionamento spaziale Francesco Mele ICIB Consiglio Nazionale delle Ricerche Facoltà di Architettura SUN - 54 Applicazione al design

55 Lezione Rappresentazione e ragionamento spaziale Francesco Mele ICIB Consiglio Nazionale delle Ricerche Facoltà di Architettura SUN - 55 col1 trave col2 Variando dimensioni Classi di ontologie come modello generativo (1)

56 Lezione Rappresentazione e ragionamento spaziale Francesco Mele ICIB Consiglio Nazionale delle Ricerche Facoltà di Architettura SUN - 56 col1 trave col2 Variando relazioni RELAZIONI SPAZIALI QUALITATIVE r1:sotto[obj1->col1,obj2->trave]. r2:sotto[obj1->col2,obj2->trave]. r3:incontra[obj1->col1,obj2->trave]. r4:incontra[obj1->col2,obj2->trave]. r5:estremitaDx[obj1->col2,obj2->trave]. r6:estremitaSx[obj1->col1,obj2->trave]. Classi di ontologie come modello generativo (2)

57 Lezione Rappresentazione e ragionamento spaziale Francesco Mele ICIB Consiglio Nazionale delle Ricerche Facoltà di Architettura SUN - 57 Teoria di riferimento – Specializzare parti e totalità mediante nuovi descrittori e definendo vincoli sulle classi obj obj_sempliciobj_composti travicolonne portali_u_capovolto isa formato_da portali portali_pi_greco Una teoria di riferimento Licenziato L., Mele F. Un formalismo basato sulla Frame Logic per il ragionamento spaziale. Unapplicazione al problema della visualizzazione di relazioni spaziali qualitative, CILC 2005, Convegno Italiano Logica Computazionale Roma giugno 2005 Vincoli sulla classe portali_pi_greco Vincoli sulla classe portali_u_capolvolto

58 Lezione Rappresentazione e ragionamento spaziale Francesco Mele ICIB Consiglio Nazionale delle Ricerche Facoltà di Architettura SUN - 58 Un portale in termini di parte totalità

59 Lezione Rappresentazione e ragionamento spaziale Francesco Mele ICIB Consiglio Nazionale delle Ricerche Facoltà di Architettura SUN - 59 Glasies flutes ballons cocktails Tumblers Champagne High Tumbler Medium Tumbler Low Tumbler High Ballons Low Ballons Esempio di unontologia di modelli di artefatti con vincoli sulle classi

60 Lezione Rappresentazione e ragionamento spaziale Francesco Mele ICIB Consiglio Nazionale delle Ricerche Facoltà di Architettura SUN - 60 Visualizzazione di modelli artefatti

61 Lezione Rappresentazione e ragionamento spaziale Francesco Mele ICIB Consiglio Nazionale delle Ricerche Facoltà di Architettura SUN - 61 Corrispondenza fra modello computazionale – sistema di rendering

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