1 Br. José Bladimir ContrerasUNIVERSIDAD DE LOS ANDES FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA DE INGENIERÍA DE SISTEMAS Aplicación de Mapas Cognitivos Difusos Dinámicos a Tareas de Supervisión y Control Elaborado por: Br. José Bladimir Contreras Tutor Académico Dr: Jose Aguilar Mérida 18 de abril de 2017

2 Contenido Introducción Mapas Cognitivos y sus extensionesLa Herramienta FCM Designer Uso de los Mapas Cognitivos como supervisores de un sistema multiagente Uso de los Mapas Cognitivos como un modelo para un sistema dinámico Conclusiones Recomendaciones Presentación de Tesis: Aplicación de los Mapas Cognitivos

3 Estudiar los distintos enfoque para los Mapas Cognitivos Introducción Estudiar los distintos enfoque para los Mapas Cognitivos Proponer una herramienta computacional para el estudio y diseño de los Mapas Cognitivos Presentar la utilización de los Mapas Cognitivos Difusos en tareas de Control y Supervisión. Presentación de Tesis: Aplicación de los Mapas Cognitivos

4 Mapas Cognitivos y sus extensionesMapas Cognitivos Difusos Mapas Cognitivos Difusos Dinámicos Mérida 18 de abril de 2017

5 Mapas Cognitivos En 1976 el científico político Rober Axelord introdujo los mapas cognitivos como una herramienta para representar el conocimiento científico social. Presentación de Tesis: Aplicación de los Mapas Cognitivos

6 Mapas Cognitivos Estos mapas están compuestos por:Conceptos: variables que pueden poseer valores Є {0,1} las cuales representan una idea y su contrario. Relaciones: Indican como los conceptos se afectan unos con otros. Presentación de Tesis: Aplicación de los Mapas Cognitivos

7 Mapas Cognitivos Representaciones de un Mapa Cognitivo Grafo DirigidoMatriz de Conexión Presentación de Tesis: Aplicación de los Mapas Cognitivos

8 Ejecución de un Mapa CognitivoLa ejecución de un Mapa Cognitivo sigue el siguiente algoritmo: 1- Obtener un estado inicial C(0) 2- Mientras el sistema no converja a- Calcular el estado actual mediante b- ir al paso 2 Presentación de Tesis: Aplicación de los Mapas Cognitivos

9 Ejecución de un Mapa CognitivoAccidentes(i+1)= S[1 * MalTiempo(i) -1 * Congestionamiento(i) +1 * Velocidad (i) -1 * Policía (i)] Presentación de Tesis: Aplicación de los Mapas Cognitivos

10 Mapas Cognitivos DifusosLos Mapas Cognitivos Difusos (Fuzzy Cognitive Maps), fueron desarrollados por Kosko a mediados de la década de los 80, a partir de los Mapas Cognitivos de Axelrod. Presentación de Tesis: Aplicación de los Mapas Cognitivos

11 Mapas Cognitivos DifusosPara los Mapas Cognitivos Difusos se desarrollo un algebra causal Difusa la cual trata de estudiar como los distintos conceptos que no se encuentran relacionados directamente se afectan unos con otros. Efecto sobre la i-esima vía causal Efecto Total Presentación de Tesis: Aplicación de los Mapas Cognitivos

12 Mapas Cognitivos DifusosPresentación de Tesis: Aplicación de los Mapas Cognitivos

13 Mapas Cognitivos DifusosEl diseño de los Mapas Cognitivos Difusos puede estar dado de distintas formas: Utilizando la máxima opinión de los expertos: Utilizando Mapas Extendidos Utilizando Datos Históricos donde Presentación de Tesis: Aplicación de los Mapas Cognitivos

14 Mapas Cognitivos Difusos DinámicosLa nueva idea presentada por los MCDD es que las relaciones entre los distintos conceptos del mapa no permanecen constantes durante la ejecución del mapa. La dinámica de dichas relaciones esta dada por una función de ajuste que adapta dicha relación a las condiciones del ambiente. 1- Obtener un estado inicial 2- Mientras el sistema no converja a- obtener el valor de las relaciones mediante b- Calcular el estado actual mediante c- ir al paso 2 Presentación de Tesis: Aplicación de los Mapas Cognitivos

15 La Herramienta FCM DesignerMérida 18 de abril de 2017

16 Estructura de Datos para el modelado del mapaPresentación de Tesis: Aplicación de los Mapas Cognitivos

17 Ventanas y Manejadores de EventosPresentación de Tesis: Aplicación de los Mapas Cognitivos

18 Organización de Código FuentePresentación de Tesis: Aplicación de los Mapas Cognitivos

19 Uso de los Mapas Cognitivos como supervisores de un sistema multiagenteMérida 18 de abril de 2017

20 Sistema Manejador de FallasEl Sistema para el Manejo de Fallas (SMF), esta compuesto por dos módulos, el primero realiza tareas de Monitoreo y Análisis de la Falla, y el segundo realiza tareas de apoyo para la gestión del mantenimiento del sistema. Presentación de Tesis: Aplicación de los Mapas Cognitivos

21 Sistema Manejador de FallasPresentación de Tesis: Aplicación de los Mapas Cognitivos

22 MCDD para el SMF Presentación de Tesis: Aplicación de los Mapas Cognitivos

23 MCDD para el SMF Función de AjustePresentación de Tesis: Aplicación de los Mapas Cognitivos

24 MCDD para el SMF Función de AjusteSi el concepto antecedente es Alto y el consecuente es Alto entonces la relación es completa+ (1.0) Si el concepto antecedente es Alto y el consecuente es Medio entonces la relación es alta+ (0.75) Si el concepto antecedente es Alto y el consecuente es Bajo entonces la relación es baja+ (0.25) Si el concepto antecedente es Medio y el consecuente es Alto entonces la relación es alta+ (0.75) Si el concepto antecedente es Medio y el consecuente es Medio entonces la relación es media- (-0.5) Si el concepto antecedente es Medio y el consecuente es Bajo entonces la relación es alta- (-0.75) Si el concepto antecedente es Bajo y el consecuente es Alto entonces la relación es alta- (-0.75) Si el concepto antecedente es Bajo y el consecuente es Medio entonces la relación es media- (-0.5) Si el concepto antecedente es Bajo y el consecuente es Bajo entonces la relación es completa- (-1.0) Presentación de Tesis: Aplicación de los Mapas Cognitivos

25 MCDD para el SMF Función de AjustePresentación de Tesis: Aplicación de los Mapas Cognitivos

26 MCDD para el SMF Función de AjustePresentación de Tesis: Aplicación de los Mapas Cognitivos

27 Resultados Presentación de Tesis: Aplicación de los Mapas Cognitivos

28 Resultados Presentación de Tesis: Aplicación de los Mapas Cognitivos

29 Uso de los Mapas Cognitivos como un modelo para un sistema dinámicoMérida 18 de abril de 2017

30 Modelo del Nivel en n TanquePresentación de Tesis: Aplicación de los Mapas Cognitivos

31 MCDD para el Modelo del Nivel de un tanqueLa Dinámica de las Relaciones esta dada por funciones matemáticas Presentación de Tesis: Aplicación de los Mapas Cognitivos

32 Comparación de os resultados obtenidosPresentación de Tesis: Aplicación de los Mapas Cognitivos

33 Conclusiones Los Mapas Cognitivos mostraron ser una herramienta de modelado muy efectiva, particularmente en su extensión a MCDD. Dichos Mapas pueden almacenar el conocimiento de los expertos para crear sistemas de reglas. como lo seria un sistema supervisorio de una comunidad de agentes. Estos mapas pueden llegar a ser utilizados como un sensor virtual en sistemas donde la complejidad sea elevada o no se conozca mucho sobre el comportamiento de las variables. Presentación de Tesis: Aplicación de los Mapas Cognitivos

34 Recomendaciones Crear una interfaz entre el SMF y el MCDD donde dicha interfaz se debe encargar de establecer los estados iniciales de los distintos agentes del SMF para luego ejecutar el MCDD. Crear un modulo a la herramienta FCM designer que permita al usuario crear sus reglas por medio de una interfaz grafica. Desarrollar varios mapas para las distintas comunidades de agentes que componen a SADIA (diferentes niveles de abstracción), y estudiar como se relacionan los distintos mapas entre si. Probar los MCDD con distintos modelos de sistemas dinámicos complejos para corroborar su buen funcionamiento como un modelo dinámico. Presentación de Tesis: Aplicación de los Mapas Cognitivos

35 Gracias por su atenciónMérida 18 de abril de 2017