空間的・時間的推論

時空間推論は、コンピューター サイエンス、認知科学、認知心理学の分野から派生した人工知能の分野です。認知面における理論的目標は、時空間の知識を頭の中で表現し、推論することです。コンピューティング面における応用目標は、時間と空間をナビゲートして理解するためのオートマトンによる高レベル制御システムの開発です。

認知心理学における収束的な結論は、人間の赤ちゃんが最初に獲得する空間関係は接続関係であり、次に方向関係と距離関係を理解するということです。3 種類の空間関係の内部関係は、認知プリズムの理論の中で次のように計算的かつ体系的に説明できます。

1. 接続関係はプリミティブです。
2. 方向関係は距離の比較関係です。つまり、あなたが私の前にいるということは、あなたが私の他の側よりも私の前面に近いと解釈できます。
3. 距離関係は、第 3 のオブジェクトを使用した接続関係です。つまり、あなたが私から 1 メートル離れているということは、あなたと私に同時に接続された 1 メートルの長さのオブジェクトとして解釈できます。

AI 研究者は、空間関係の内部関係を扱わずに、断片的な表現を数多く提供してきました。時間計算の例には、アレンの区間代数や、ビランとカウツの点代数などがあります。最も有名な空間計算には、メレオトポロジカル計算、フランクの基数方向計算、フレクサの二重交差計算、エゲンホーファーとフランゾサの 4 交点計算と 9 交点計算、リゴザットのフリップフロップ計算、さまざまな領域接続計算(RCC)、有向点関係代数などがあります。

最近、空間情報と時間情報を組み合わせた時空間計算が設計されています。たとえば、Gerevini と Nebel による時空間制約計算 (STCC) は、Allen の区間代数と RCC-8 を組み合わせています。さらに、定性的軌道計算 (QTC) は、移動するオブジェクトに関する推論を可能にします。

文献では、人間の物理的現実の見方の基盤となっている常識的な背景知識の時間的および空間的側面を定性的に抽象化した定性的な時空間推論に重点が置かれてきました。方法論的には、定性的な制約計算は、時間的または空間的実体を扱う豊富な数学理論の語彙を制限し、これらの理論の特定の側面を、単純な定性的な（非計量的な）言語で決定可能な断片内で扱うことができるようにします。

空間と時間に関する数学的または物理的な理論とは対照的に、定性的制約計算は、空間と時間内に存在する実体に関する比較的安価な推論を可能にします。このため、定性的表現形式計算の表現力が限られていることは、そのような推論タスクをアプリケーションに統合する必要がある場合に利点となります。たとえば、これらの計算の一部は、空間GISクエリを効率的に処理するために実装され、一部は移動ロボットのナビゲーションや通信に使用できます。

これらの計算のほとんどは抽象関係代数として形式化することができ、記号レベルで推論を実行できます。制約ネットワークの解を計算する場合、パス一貫性アルゴリズムは重要なツールです。

• GQR は、RCC-5、RCC-8、アレンの区間代数、点代数、基数方向計算などの計算のための制約ネットワーク ソルバーです。
• qualreas は、RCC-8、Allen の区間代数、および時間ポイントと統合され、左分岐時間または右分岐時間に位置する Allen 代数などの関係代数のネットワーク上で定性的な推論を行うためのPythonフレームワークです。

• 大脳皮質
• 常識的な推論
• 図式的推論
• 空間認識能力
• 時間的論理
• 視覚的思考

• Renz, J.; Nebel, B. (2007)。「制約計算を使用した定性的空間推論」(PDF) 。Aiello, M.、Pratt-Hartmann, I.、van Benthem, J. (編)。空間論理ハンドブック。Springer。ISBN 9781402055867. 2007年6月27日時点のオリジナル（PDF）からアーカイブ。2007年3月1日閲覧。
• Dong, T. (2008). 「RCC に関するコメント: RCC から RCC⁺⁺ へ」. Journal of Philosophical Logic . 34 (2): 319– 352. doi :10.1007/s10992-007-9074-y. JSTOR  41217909. S2CID  6243376.
• Vilain, M.; Kautz, H.; van Beek, P. (1987)。 「時間的推論のための制約伝播アルゴリズム:改訂版」。物理システムに関する定性的推論の読み物。Morgan Kaufmann Publishers。ISBN 1-55860-095-7。
• Dong, T. (2012)。可変環境の認識 - 認知プリズムの理論。計算知能研究。第388巻。Springer-Verlag、ベルリン・ハイデルベルク。ISBN 9783642240577。

• ウィキメディア・コモンズの空間的・時間的推論に関連するメディア