MODELL ALAPÚ DIAGNOSZTIKA DISZKRÉT MÓDSZEREKKEL. alkalmazó ágens alapú diagnosztikai rendszerek

MODELL ALAPÚ DIAGNOSZTIKA DISZKRÉT É MÓDSZEREKKEL Ó Heterogén módszereket alkalmazó ágens alapú diagnosztikai rendszerek

Átt ki té Áttekintés „

Ágensek és multi-ágens rendszerek „ „ „ „

„ „

Definíciók D fi í iók Típusaik Környezeteik Kommunikációjuk

Ágens g fejlesztői j környezetek y Diagnosztikai esettanulmányok

Mi az az „ágens”? beavatkozik Környezet ÁGENS érzékel

Ágens

Érzékelők

Beavatkozó szervek

Ember

kéz, fül, szem, stb.

kéz, láb

Robot

kamera szenzorok kamera, szenzorok, stb stb.

motorok manipulátorok motorok,

Szoftver

kódolt bitsorozat

kódolt bitsorozat

Mi az az „ágens”? „ „ „

Tisztító robot Sakk-program Mars robot

Cél: az ágens jó (helyes) munkát végezzen a környezetére hatva „ racionális ágens – amelyik helyesen cselekszik „ ideális racionális ágens – minden egyes észlelési sorozathoz az észlelés és a beépített tudás alapján minden elvárt dolgot megtesz a teljesítménymérték maximalizálásáért

Mi az az „ágens”? „

„ „ „

kapcsolat az ágens észlelési sorozata és cselekvései között – leképezés a leképezés leírja az ágenst ideális ágens → ideális leképezés leírási módszerek „ „

táblázatos → gond: végtelen hosszú lista algoritmikus (függvény)

Á Ágens

É Észlelés

Cselekvés

Célok

Környezet

orvosi diagnosztikai rendszer

szimptómák,észlelések a páciens lések, válaszai

kérdések, tesztek, egészséges kezelések páciens páciens, minimalizált költségek

kórház, páciens

műholdas képelemző rendszer

változó intenzitású és színű pixelek

a kép kategorizálása

helyes csoportosítás

képek műholdról

alkatrész felszerelő robot

változó intenzitású pixelek

alkatrészek felvétele és sorba rendezése ládába

az alkatrészek helyes ládába helyezése

futószalag g alkatrészekkel

olajfinomító vezérlő

hőmérséklet és nyomás értékek

szelepek nyitása és zárása, hőm. állítás

tisztaság, kihozatal és biztonság max.

olajfinomító

interaktív nyelvoktató l kt tó program

begépelt szavak

gyakorlatok, j javaslatok, l t k javítások

a tanuló pontszámának t á á k maximalizálása

tanulók h l halmaza

taxisofőr

kamerák, sebesség mérő sebesség-mérő, GPS, hangradar, mikrofon

kormány, gáz, fék bes fék, beszéd éd a az utasokkal

biztonságos, gyors, tör én es törvényes, kényelmes utazás, maximális haszon

utak, forgalom, g alogosok gyalogosok, ügyfelek

A ideális Az id áli ágens á „

Id áli ágens Ideális á fő tulajdonságai t l jd á i „

Képes a környezetére hatni „

„

Képes a környezetét észlelni „

„

cselekvések l k é k végrehajtása, é h jtá mozgás,... á bábuk helyzetéhez egy táblán, táblán radar,... radar

Egyéb lehetséges tulajdonságok „

Képes a többi ágenssel g kommunikálni „

„

Cél(ok) által vezérelt „

„

Jelezni a helyzetét, megosztani a tudását,... A-ból B-be eljutni, eljutni megnyerni a játszmát,... játszmát

Vannak saját erőforrásai „

Memória, robotkar, következtető gép,...

A ideális Az id áli ágens á „

Kö Környezetéről é ől csak k részleges é l iinformációkkal f á iókk l rendelkezik d lk ik „

„

Képességek birtokában van és szolgáltatásokat tud nyújtani „ „

„

Képességek (saját maga számára): mozgás, következtetés,... Szolgáltatások (a többi ágens számára): információmegosztás,...

Képes p önmagát g reprodukálni p „

„

Például csak a közvetlen környezetét látja

Például szoftverágens esetében

Céljai elérése érdekében cselekszik „

Mattot ad M d egy sakkjátszmában, kkjá áb a padlón dló a k koszos részt é tisztítja,...

A ideális Az id áli ágens á „

Nem minden ágens ideális „

Feladathoz ez nem mindig kell „

„

Egy tisztítórobot nem tudja önmagát reprodukálni – nem is szükséges

Észlelés + beavatkozás képessége a legfontosabb

Multi ágens rendszerek Multi-ágens „

Multi-ágens rendszer részei: „

„

„

„

„ „

Egy környezet (E) (gyakorlatilag egy kiterjedéssel rendelkező tér). ) Objektumok (O) halmaza, amik ebben a környezetben léteznek (ideális) ágensek (A) halmaza, A⊂O, az (ágensek speciális objektumok) Műveletek (Op) halmaza, halmaza A ágensek ezek segítségével érzékelnek és beavatkoznak Objektumok közötti relációk halmaza. R⊂OxO. Környezet sajátosságait leíró szabályok, műveletek

Multi-ágens rendszer (környezet)

R fl Reflexszerű űá ágensekk „

„

feltétel-cselekvés szabályok vezérlik (pl. ha az előző autó fékez,, akkor kezdjj fékezni)) az embereknél a cselekvést „ „

„ „

tanult szabályok (pl. vezetés) feltétlen reflexek (pl. pislogás erős fényre)

határozzák meg egyszerűek és gyorsak működésük: „ „ „

észleli a jelenlegi állapotot keres egy ehhez illeszkedő szabályt végrehajtja a szabályhoz illeszkedő cselekvést

Példa: Helyesírás-ellenőrző, adatgyűjtő ágens

R fl Reflexszerű űá ágensekk Érzékelők Hogy néz ki most a világ?

Szabályok

Milyen cselekvéseket kell most végrehajtani? Beavatkozók

Környezet

B l ő állapottal Belső áll tt l rendelkező d lk ő ágensek á k „ „

„

„

egyetlen észlelésből nem lehet mindig dönteni a környezet nyilvántartása az ágensen belül → összehasonlítási ö í á alap → mi változott? á ? reflexszerű ágens, amely eltárolt belső állapottal rendelkezik d lk ik kétfajta tudás beépítése: „

„

„

hogyan változik a világ függetlenül az ágenstől (pl. (pl előzést végrehajtó autó helyzetének változása hozzánk képest) az ágens cselekvései hogyan befolyásolják a világot (pl. sávváltás után üres hely marad a korábban használt sávban)

Példa: Autóvezető ágens

B l ő állapottal Belső áll tt l rendelkező d lk ő ágensek á k „

Reflexszerű ágens + belső állapot

Érzékelők Belső állapot

Hogy néz ki most a világ?

Szabályok

Milyen cselekvéseket kell most végrehajtani? Beavatkozók

Környezet

Célorientált ágensek „

„ „ „ „

„

a környezet állapotának ismerete nem mindig elegendő a cselekvés meghatározásához (pl. a taxi egy kereszteződésbe ér ér, merre haladjon tovább?) a cél alapján történő döntés magába foglalja a jövő figyelembe gy vételét sokkal rugalmasabb mint a reflexszerű ágens egyszerre több céllal is rendelkezhet a célja elérése érdekében tervet készít, mielőtt cselekedne Péld autóvezetés Példa: tó té úti úticéllal, éll l sakkozó kk ó program, alkatrészfelszedő robot

Célorientált ágensek „

az ágens á céljait élj it elérő lé ő cselekvéssorozat: l k é t „ „

„ „

keresés t ké íté tervkészítés

a jövő figyelembe vétele

új cél → új viselkedés pl. „ „

cél: autónk ne koccanjon más autóval gondolatmenet: ha az előző autó féklámpái világítanak, akkor le fog lassulni

Cél i tált ágensek Célorientált á k „

Állapottal rendelkező, tervkészítő ágens Érzékelők Belső állapot

Lehetséges e e séges cselekmények következményei Célok

Hogy néz ki most a világ? Hogyan gy fog g kinézni a világ, ha „A” cselekvést hajtom végre? Milyen cselekvéseket kell most végrahajtani? Beavatkozók

Környezet

H Hasznosságorientált á i tált á ágensekk „

Hasznossági függvény: „

„

A hasznossági függvényt felhasználva hoz dö té k t készít döntéseket, ké ít ttervett „

„

Állapotot (vagy azok sorozatát) valós számmá képez le, í két állapot így áll t összehasonlíthatóvá ö h líth tó á válik álik „ Lehet választani a célok között „ Meghatározható, hogy egy adott céltól milyen „messze” „messze van az ágens

Tipikusan akkor, ha több cél van, amik közül választani kell (a célokat hasznosság alapján kiértékeli)

Példa: Olajfinomító-vezérlő rendszer, tőzsdei részvényvásárló y ágens g

Hasznosságorientált ágensek „

Cél i tált ágens, Célorientált á hasznossági h á i függvénnyel fü é l Érzékelők Belső állapot

Lehetséges cselekmények következményei

Hogy néz ki most a világ?

Hogyan fog kinézni a világ, ha „A” cselekvést hajtom végre? Ez milyen hasznossággal jár számomra?

Célok

Milyen cselekvéseket kell most végrahajtani? Beavatkozók

Környezet

Ágens kommunikáció „

Ágensek egymással való kapcsolatteremtésére „

FIPA-ACL (Foundation for Intelligent Physical Agents – Agent Communication Language) „ „

Ágens kommunikációs szabvány Ü Üzenet részei: „

küldő, címzett(ek), kommunikációs szándék (KÉRÉS, LEKÉRDEZÉS, ), tartalom, válaszcím, nyelv, kapcsolat azonosító,...

Ágens kommunikáció (a JADE környezet alapján) j

Ágens környezetek „

Hogyan illesszük az ágenst környezetéhez? „ „

„

Ágenstervezés g környezet y szempontból: p „

„

a környezet észlelésekkel látja el az ágenst az ágens cselekvéseket hajt végre a környezetén a környezet tulajdonságai → osztályozás

Ágensek értékelése, értékelése összehasonlítása: „

tesztkörnyezet (program)

Ágens környezetek „

Hozzáférhető/nem hozzáférhető „

„

Hozzáférhető: az ágens érzékelő berendezése hozzáférést nyújt környezete teljes állapotához (kényelmes – nem kell nyilvántartson semmit a környezet változásának nyomon követéséhez))

Meghatározottság „

D t Determinisztikus i i tik „

„

„

a környezetet előző állapota és az ágens cselekvései egyértelműen meghatározzák ha a környezet hozzáférhető és determinisztikus, akkor az ágens nem kell bizonytalanságot kezeljen

Nemdeterminisztikus „

a cselekvések és az előző állapot mellett van(nak) más faktorok is amik meghatározzák a környezetet.

Ágens környezetek „

Epizódszerű/nem epizódszerű „

epizód: észlelések és cselekvések egy jól elkülöníthető

sorozata, az egyes epizódok cselekedetei nem függnek közvetlenül az előző epizódok cselekedeteitől „

„

epizódszerű: az ágens tapasztalata epizódokra bontható, bontható és a cselekvések minősége kizárólag az adott epizódtól függ (pl. a sakkversenyben minden játék egy epizód)

Statikus/dinamikus „

„

Statikus: ha a környezet állandó, miközben az ágens gondolkozik a következő cselekvésén Dinamikus: ha a környezet folyamatosan változhat

Ágens környezetek „

Diszkrét/folytonos környezet „

„

„

Diszkrét Di k ét vagy folytonos f l t állapotokból, áll t kból elemekből l kből épül é ül fel f la környezet. (táblajáték, autóvezetés) diszkrét – létezik az észlelések és cselekvések elkülönülő világosan definiált halmaza pl. sakkjátszma: véges számú lehetséges lépés folytonos y pl. autóvezetés: sebesség, az autó helye, a többi jármű helye

Ágens környezetek „

„

„

eltérő környezetek különböző ágensprogramokat igényelnek a legnehezebb a nem hozzáférhető, nem epizódszerű, dinamikus és folytonos eset az osztályba sorolás a környezet és az ágens fogalmának meghatározásától is függ „

„

pl.: a póker determinisztikus, ha az ágens nyomon követheti a pakliban levő kártyák sorrendjét pl.: a sakk játszma szinten nem epizódszerű, de verseny szinten minden játszma egy epizód, a sakk epizódszerűvé válik

JADE ágens á fejlesztői ő környezet „

Tulajdonságai „ „

Szabad felhasználású Java-alapú p „

„

Ágensek felhasználó/fejlesztő által készített Java objektumok, amiket a JADE-be lehet illeszteni

http://jade.tilab.com/

JADE ágens á fejlesztői ő környezet Ágens rendszerek: ágens platformok központi szolgáltatásokkal „ platformok: l f k kapcsolatban k l b lé lévő ő ágenseket tartalmaznak „ fő platform: l tf mindig i di aktív, ktí beépített ágensekkel (pl kommunikációra felhasználói (pl.kommunikációra, felület kiszolgálására) „ standard kommunikáció: ACL üzenetekkel

JADE ágens fejlesztői környezet

JADE ágens á fejlesztői f jl tői környezet kö t „

Minden ágens egy Java objektum

import jade.core.Agent; public class HelloWorldAgent extends Agent { protected void setup() { System.out.println(“Hello y p World! my y name is “+getAID().getName()); } }

JADE ágens á fejlesztői f jl tői környezet kö t „

Ágensek viselkedése „

„

„One Shot”, Shot , „Cyclic „Cyclic”,, „Complex „Complex”,... ,...

Ágensek kommunikációja „

Szabványos y ACL üzenetek segítségével, g g a JADE támogatásával g

JADE ágens á fejlesztői f jl tői környezet kö t

JADE ágens fejlesztői környezet „

Standard ágensek, alapvető feladatok ellátására „

AMS (Agent Management System) „

„

RMA (Remote Monitoring Agent) „

„

Ágensek futtatása és felügyelete Ágensek távfelügyelete

DF (Directory Facilitator) „

Ágensek szolgáltatásainak kezelése

DIAGNOSZTIKAI ESETTANULMÁNYOK

Ágens alapú diagnosztikai rendszer – a vizsgált rendszer

Ágens alapú diagnosztikai rendszer – az alkalmazott eszközök „

JADE (Java Agent DEvelopment Framework) „

„

JESS (Java Expert System Shell) „

„

Multi-Ágens Multi Ágens fejlesztői környezet „ Ágensek szimulációja Szabályalapú szakértői keretrendszer „ FMEA és HAZOP táblák feldolgozása feldolgozása, következtetés

MATLAB/Simulink „

Matematikai modellező programcsomag „ A folyamatrendszer számítógépes modelljének elkészítése

Ágens alapú diagnosztikai rendszer – a megvalósított feladatok „

Modellváltozók értékeinek nyomon követése „

„

folyamatos kapcsolat a modell és a diagnosztikai rendszer között

A szimuláció közben keletkező eltérések észlelése és a meghibásodások detektálása „

okok, következmények felderítése következtetéssel

Ágens alapú diagnosztikai rendszer – a folyamatrendszer modellje

Ágens alapú diagnosztikai rendszer – a folyamatrendszer modellje

Ágens alapú diagnosztikai rendszer – kommunikáció

Real-time process or simulator

Real-time Agent

Real-time Agent

Real-time Agent

Real-time agents ACL messages

Agent system

Remote Monitoring Agent (GUI)

Agent Management System

Directory Facilitator

RMI server (for communication) ACL messages Diagnostic Agent

Diagnostic Agent

Diagnostic Agent

Diagnostic agents Based on Analysis ontology (HAZOP, FMEA)

ACL messages Process Agent

Process Agent Process agents Based on Plant ontology

Process Agent

Ágens alapú diagnosztikai rendszer – ágensek

Ágens alapú diagnosztikai rendszer – kommunikáció „

Programozott módon létrehozott hibák „

„

Véletlenszerű meghibásodások „

„

Heurisztikus információ kinyerése y ((HAZOP/FMEA táblák létrehozása) A diagnosztikai rendszer tesztelésére

L h t é Lehetséges meghibásodások hibá dá k „ „ „

Tartályok törése, lyukadása Szelepek eltömődése A tartályokat összekötő cső törése, szivárgása

Ágens alapú diagnosztikai rendszer – szimuláció eredménye

45

Process state

Guideword

VA Valve Flow

less

TA Tank Level

CID VA

TA

less

Description TA outflow valve

Bulk tank TA

Possible causes

Consequences

(1)





(2)





(3)



(4)



(1)

TA is ruptured

(2)



(3)



((4))



Failure mode

Flow less

Possible causes

Effects Local

System

fail to open

mechanical failure operator closed





fail to close l

mechanical failure operator t opened d

<more>

<more>

blocked

maintenance failure corrosion





ruptured

corrosion vehicle damage operator damage





corrosion





leak

Process state

Guideword

VA Valve Flow

less

TA Tank Level

CID VA

TA

less

Description TA outflow valve

Bulk tank TA

Possible causes

Consequences

(1)





(2)





(3)



(4)



(1)



(2)



(3)



(4)



Failure mode



Possible causes

Effects Local

System

fail to open

mechanical failure operator closed





fail to close

mechanical failure operator p opened p

<more>

<more>

blocked

maintenance failure corrosion





ruptured

corrosion vehicle damage operator damage





corrosion





leak

48

Eljárásokon já áso o alapuló a apu ó diagnosztikai d ag os t a rendszer e ds e – a vizsgált rendszer

Eljárásokon já áso o alapuló a apu ó diagnosztikai d ag os t a rendszer e ds e – eljárások implementálása

Eljárásokon já áso o alapuló a apu ó diagnosztikai d ag os t a rendszer e ds e – eljárások implementálása

Sept 5, 2008

KES 2008

51

Eljárásokon já áso o alapuló a apu ó diagnosztikai d ag os t a rendszer e ds e – eljárás ágensek „

Eljárás monitorozó ágens: eljáráshibákról, timeout-ról szóló g és kezelése információk fogadása

„

Eljárásokon következtető ágensek: eljárás monitorozó ágensek által szolgáltatott l ált t tt hibák ellenőrzése ll ő é – ha h komponenshez kapcsolódó, következtetés az FMEA információkon a lehetséges hatások meghatározására (l h t é (lehetséges következmény kö tk é lilista) t )

„

Eljárás koordinátor ágensek: mérések felhasználásával a lehetséges hatások igazolása – operátor tájékoztatása a hibá(k)ról

Component

Description

Failure mode

Possible causes

Local effects

System effects

VA

Valve A

failed to close

mechanical failure mechanical failure

VA Valve Flow MORE VA Valve Flow NO

Feed to press MORE Feed to press LESS

corrosion

VB Valve Flow LESS

Feed to ppress LESS

TB Tank Inflow LESS L1 Line Flow NONE

Feed to press LESS Feed to press LESS

failed to open L1

Line L1

leakingg

ruptured

corrosion