Duration analysis in QSIM and extension of QSIM to discrete time systems

Abstract

QSIMDE SORB ANALİZİ VE QSIM'İN KESÎKLÎ-ZAMAN SİSTEMLERİNE GENİŞLETİLMESİ Fiziksel Sistemler üzerine nitel akıl yürütme, insanlara özgü sağduyu yeteneği ile fiziksel sistem modellerini birleştirerek bilgisayarlara, formel ve algoritmik bir akıl yürütme stratejisi olarak aktarmayı hedefleyen bir araştırma programıdır. Nitel benzetim algoritması QSIM, sistemin nitel davranışını, tek tek parametrelerin belirli durumlarda aldıkları değerlerin bir dizisi olarak vermektedir. Bu tezde QSIM'e iki yönde katkıda bulunulmuştur: Süre Analizi algoritması ve QSIM yaklaşımının kesikli-zaman sistemlerine genişletilmesi. Süre Analizi, kinematik bağıntılar model alınarak, bu bağıntıların nitel kısıtlarla tanımlanan tüm fiziksel sistemler üzerinde çalışan genel akıl yürütme stratejilerine dönüştürülmesini hedefler; sonuç olarak da, farklı aralıkların sürelerinin karşılaştırması olan bir listeyi, ya da formel terimlerle ifade edecek olursak, kısmi sıralanmış bir sembolik süre setini verir. OSIM'in kesikli-zaman sistemleri üzerine genişletilmesi ise, sürekli fonksiyonlardan oluşan sistemler konusunda geliştirilen formalizmin yeniden tanımlanması ve kesikli-zaman sistemlerini karakterize eden fark eşitliklerini nitel kısıtlara mekanik olarak çeviren bir yöntemin tanımlanmasına dayanmaktadır. Daha sonra da nitel benzetim algoritması uygulanmakta ve kesikli-zaman sisteminlerinin davranışına ilişkin nitel tasvir ortaya çıkarılmaktadır.

IV DURATION ANALYSIS IN QSIM AND EXTENSION OF QSIM TO DISCRETE-TIME SYSTEMS Qualitative reasoning about physical systems is a research area which attempts to merge humans' common sense ability and physical system models into formalized and algorithmic reasoning strategies. Qualitative simulation algorithm QSIM furnishes a well- defined algorithm which can turn out the qualitative behavior of a given system as a sequence of states expressing the behaviors of individual parameters. The contributions presented in this thesis are two extensions to QSIM, a Duration Analysis algorithm and the extension of the approach over discrete-time systems. Duration analysis focuses on the discovery of temporal properties, by exploiting the model of kinematical relations and by transforming them into general reasoning strategies encompassing all physical systems described by qualitative constraints. It produces a list of comparison results on the durations of intervals, or in formal terms, a partially ordered symbolic duration set. For the extention of QSIM to discrete-time systems, the formalism put forward for a system of continuous functions is redefined and a mechanical way of converting difference equations characterizing discrete-time systems, into qualitative constraint equations is described. Next, the qualitative simulation algorithm is applied and the qualitative description of the behavior of the system is obtained.