Br. José Bladimir Contreras UNIVERSIDAD 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

Contenido Introducción Mapas Cognitivos y sus extensiones La 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

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

Mapas Cognitivos y sus extensiones Mapas Cognitivos Difusos Mapas Cognitivos Difusos Dinámicos Mérida 18 de abril de 2017

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

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

Mapas Cognitivos Representaciones de un Mapa Cognitivo Grafo Dirigido Matriz de Conexión Presentación de Tesis: Aplicación de los Mapas Cognitivos

Ejecución de un Mapa Cognitivo La 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

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

Mapas Cognitivos Difusos Los 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

Mapas Cognitivos Difusos Para 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

Mapas Cognitivos Difusos Presentación de Tesis: Aplicación de los Mapas Cognitivos

Mapas Cognitivos Difusos El 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

Mapas Cognitivos Difusos Dinámicos La 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

La Herramienta FCM Designer Mérida 18 de abril de 2017

Estructura de Datos para el modelado del mapa Presentación de Tesis: Aplicación de los Mapas Cognitivos

Ventanas y Manejadores de Eventos Presentación de Tesis: Aplicación de los Mapas Cognitivos

Organización de Código Fuente Presentación de Tesis: Aplicación de los Mapas Cognitivos

Uso de los Mapas Cognitivos como supervisores de un sistema multiagente Mérida 18 de abril de 2017

Sistema Manejador de Fallas El 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

Sistema Manejador de Fallas Presentación de Tesis: Aplicación de los Mapas Cognitivos

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

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

MCDD para el SMF Función de Ajuste Si 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

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

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

Resultados Presentación de Tesis: Aplicación de los Mapas Cognitivos

Resultados Presentación de Tesis: Aplicación de los Mapas Cognitivos

Uso de los Mapas Cognitivos como un modelo para un sistema dinámico Mérida 18 de abril de 2017

Modelo del Nivel en n Tanque Presentación de Tesis: Aplicación de los Mapas Cognitivos

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

Comparación de os resultados obtenidos Presentación de Tesis: Aplicación de los Mapas Cognitivos

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

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

Gracias por su atención Mérida 18 de abril de 2017