Procesy wnioskowania w systemie automatycznej komunikacji w

Transkrypt

PRACE NAUKOWE POLITECHNIKI WARSZAWSKIEJ
z. 95
Transport
2013
Zbigniew Pietrzykowski, Tomasz Szewczuk, Anna Wójcik, Pawe Bana
Akademia Morska w Szczecinie
PROCESY WNIOSKOWANIA W SYSTEMIE
AUTOMATYCZNEJ KOMUNIKACJI W EGLUDZE
MORSKIEJ
Rkopis dostarczono, kwiecie 2013
Streszczenie: W artykule przedstawiono zagadnienie automatyzacji procesów komunikacji midzy
kierujcymi statkami oraz midzy nimi a operatorami orodków ldowych. Okrelono obszary
i zakres automatycznej komunikacji. Uwzgldniono zarówno procesy wymiany informacji jak
równie negocjacji. Dokonano przegldu metod negocjacji stosowanych w e-biznesie, gdzie s
wykorzystywane od duszego czasu. Przedstawiono proponowany aparat matematyczny dla
formalnego opisu procesów wymiany informacji, kooperacji i negocjacji. Przedstawiono przykad
procesu negocjacji.
Sowa kluczowe: automatyczna komunikacja, proces negocjacji, metody wnioskowania, e-nawigacja
WSTP
Analizy wypadków statków morskich wskazuj, i najczstsz ich przyczyn s bdy
popeniane przez czowieka. Jednym ze róde bdów s problemy w komunikacji midzy
uczestnikami procesu transportowego, gównie midzy nawigatorami sterujcymi statkami.
Jest to najczciej brak cznoci, niezrozumienie odebranej wiadomoci, niewaciwy
wybór komunikatu czy te za interpretacja wymienianych informacji.
Ograniczeniu wymienionych róde bdów suy systematycznie postpujca
automatyzacja procesów pozyskiwania, selekcji, przetwarzania oraz prezentacji informacji
nawigacyjnych na statkach i w orodkach ldowych. Dy si przy tym do integracji
urzdze i systemów nawigacyjnych (zintegrowany mostek, zintegrowany system
nawigacyjny). Temu celowi suy m.in. rozwijana na forum Midzynarodowej organizacji
Morskiej IMO koncepcja e-nawigacji, oparta m.in. na obejmujcej coraz szerszy zakres
standaryzacji postaci informacji nawigacyjnej oraz procesów jej wymiany.
Kolejny, krok w zakresie eliminowania potencjalnych róde bdów nawigatorów moe
stanowi automatyzacja procesów komunikacji midzy nawigatorami i personelem
orodków ldowych, obejmujca selektywne pozyskiwanie informacji, w tym intencji
i zamiarów, ich automatyczn interpretacj, ocen biecej i/lub prognozowanej sytuacji,
422
oraz mechanizmy kooperacji i negocjacji w zakresie bezpiecznego prowadzenia statku,
unikania zagroe i przeciwdziaania bd ograniczania skutków wypadków.
1. PROCESY KOMUNIKACJI W EGLUDZE MORSKIEJ
Istota komunikacji sprowadza si do procesu przekazywania informacji pomidzy
nadawc a odbiorc poprzez okrelony kana i rodki komunikacji. Wany jest przy tym
kontekst komunikacji oraz wystpujce sprzenia zwrotne. W analizie procesów
komunikacji uwzgldni naley moliwo wystpowania zakóce oraz ich wpyw na
przebieg tych procesów.
Realizacja komunikacji odbywa si z wykorzystaniem rónych rodków komunikacji
i noników informacji (medium transmisyjne). To zrónicowanie zwiksza bezpieczestwo
(redundancja, alternatywne rodki cznoci), moe jednak powodowa trudnoci w
percepcji przekazywanych treci, a w konsekwencji bdne interakcje pomidzy
komunikujcymi si stronami.
W egludze morskiej uczestnikami procesów komunikacji s nawigatorzy na statkach,
personel ldowy orodków kontroli i nadzoru ruchu statków, armatorzy, spedytorzy i inni.
Zasady komunikacji pomidzy nimi reguluj odpowiednie przepisy. Nakadaj one
okrelone obowizki na uczestników ruchu, nie eliminuj jednak moliwoci powstania
sytuacji niebezpiecznych, wynikajcych m.in. z niepodjcia komunikacji lub bdów w
komunikacji.
Skuteczna komunikacja jest szczególnie wana w sytuacjach zagraajcych
bezpieczestwu ludzi, rodka transportu (statku), adunku lub/i rodowiska. W zwizku z
powyszym uzasadnione wydaje si przyjcie podziau stosowanego w Ogólnowiatowym
systemie cznoci w niebezpieczestwie i dla zapewnienia bezpieczestwa GMDSS
(Global Maritime Distress and Safety System). Okrelono w nim cise reguy i procedury
cznoci priorytetowej:
Ǧ cznoci w niebezpieczestwie (kolizje, ratowanie ycia i mienia),
Ǧ cznoci pilnej (m.in. czowiek za burt),
Ǧ cznoci bezpieczestwa (m.in. ostrzeenia nawigacyjne i meteorologiczne).
Oprócz wyej wymienionych trzech trybów cznoci system GMDSS umoliwia
równie komunikacj w tzw. trybie rutynowym, czyli np. w sytuacjach, kiedy statki
raportuj swoj obecno w systemach rozgraniczenia ruchu bd w systemach
meldunkowych. czno rutynowa, w odrónieniu od wspomnianej cznoci
priorytetowej, nie ma w GMDSS cile okrelonego przebiegu i zdefiniowanych
okolicznoci, w których komunikacja musi lub powinna by prowadzona. Zwizane jest to
z ogólnym brakiem uregulowa prawnych dla wspomnianego trybu cznoci.
Biorc powysze pod uwag, przyjto rozpatrywa cztery obszary komunikacji,
odpowiadajce czterem trybom cznoci: w niebezpieczestwie, pilnej, dla
bezpieczestwa i rutynowej.
Proces komunikacji obejmuje w ogólnoci przekazywanie informacji pomidzy
nadawc a odbiorc i moe dotyczy (zakres):
Metody wnioskowania w systemie automatycznej komunikacji morskiej
423
Ǧ pozyskiwania, przetwarzania, przesyania i udostpniania informacji z
wykorzystaniem standardowych urzdze i systemów nawigacyjnych.
Ǧ selektywnego pozyskiwania informacji (informacje niezbdne w danej sytuacji) w
celu okrelenia bd ucilenia opisu, interpretacji, oceny biecej i/lub
prognozowanej sytuacji, intencji i zamiarów uczestników ruchu,
Ǧ mechanizmów kooperacji i negocjacji w zakresie bezpiecznego prowadzenia
statku, unikania zagroe i przeciwdziaania bd ograniczania skutków
wypadków.
Pozyskiwanie, integracja, przetwarzanie, przesyanie i udostpnianie informacji
nawigacyjnych, realizowane w coraz szerszym zakresie, moliwe jest dziki
wprowadzanym standardom dla treci i postaci informacji nawigacyjnych. Czsto jednak
pojawia si potrzeba selektywnego pozyskania informacji zarówno przez nawigatorów na
statkach jak i personel orodków ldowych. Wie si to z koniecznoci nawizania
cznoci i pozyskania (uzupenienia) okrelonych danych w drodze dialogu. Moe to by
np. dialog sowny prowadzony z wykorzystaniem ultrakrótkofalowej komunikacji
radiotelefonicznej (VHF).
Zoono sytuacji decyzyjnej moe wymaga nie tylko pozyskania dodatkowych
informacji, ale take przeprowadzenia uzgodnie midzy stronami. Mog one
przykadowo dotyczy planowanych dziaa wasnych lub oczekiwanych dziaa drugiej
strony, a ich potrzeba wynika najczciej z rozbienoci celów, sposobów analizy czy
oceny zaistniaej sytuacji. Uzgodnienia te mog przebiega na zasadach wspópracy
(kooperacji) lub mie na celu negocjowanie przez kad ze stron rozwizania j
satysfakcjonujcego (kompromis). Okrela si ogólnie jako negocjacje prowadzone
wedug rónych strategii: kooperacji lub rywalizacji.
Zarówno w przypadku procesów selektywnego pozyskiwania informacji jak i w
procesach negocjacyjnych niezbdne jest zastosowanie okrelonych metod wnioskowania.
2. AUTOMATYZACJA PROCESÓW KOMUNIKACJI
W EGLUDZE MORSKIEJ
W chwili obecnej automatyzacja procesów komunikacji w egludze morskiej dotyczy
gównie typowej wymiany danych pozyskiwanych z urzdze i systemów nawigacyjnych
na instalowanych na statkach i w orodkach ldowych. Przyspiesza i uatwia j postpujca
standaryzacja zakresu i formatu danych (nawigacyjnych, eksploatacyjnych, innych).
Kluczowe znaczenie ma unifikacja oraz jednoznaczna interpretacja informacji
nawigacyjnej. Opracowano bd opracowywanych jest szereg standardów dla wymiany
informacji morskiej. Oparte s one na istniejcej i stale uzupenianej ontologii z tego
zakresu. Prowadzone s prace nad budow ontologii informacji nawigacyjnych oraz jej
reprezentacj, co umoliwi ich automatyczn analiz i interpretacj. Przykadem mog by
prace dotyczce m.in. samej ontologii jak i metod jej automatycznej translacji do formatów
moliwych do bezporedniego uycia w systemach informatycznych [1, 6, 10].
424
Automatyzacja procesów komunikacji obejmuje zagadnienia selektywnego
pozyskiwania informacji, okrelenia bd ucilenia interpretacji, oceny biecej i/lub
prognozowanej sytuacji, identyfikacji intencji i zamiarów uczestników ruchu itp.. Wie
si to z koniecznoci opracowania sub-ontologi dla komunikacji. Zaproponowane w [11]
standardy dla komunikatów umoliwiaj realizacj procesów komunikacji w formie
dialogu – analogicznie do dialogu prowadzonego przez ludzi.
Zarówno w automatyzacji procesów selektywnego pozyskiwania informacji jak i
procesów negocjacyjnych do analizy i interpretacji treci dialogów niezbdna jest
znajomo metod wnioskowania. Stanowi je baza wiedzy zawierajca zbiór (zbiory)
implikacji umoliwiajcych interpretacj przesanek i formuowanie wniosków.
Wymienione metody obejmowa powinny zarówno wnioskowanie w zakresie skutecznego
selektywnego pozyskiwania informacji (identyfikacja potrzebnych informacji,
identyfikacja róda ich pozyskania, automatyczna analiza i interpretacja informacji) jak
te realizacji procesów negocjacyjnych (opracowanie strategii negocjacyjnych,
opracowanie ontologii pozwalajcej prawidowo zrozumie intencje stron)
Realizacja procesów komunikacji charakterystycznych dla czowieka wymaga take
uwzgldnienia stosowanych (uywanych) przez niego zmiennych i wartoci
lingwistycznych oraz umiejtnoci operowania nimi. zaproponowano do tego celu
matematyk sów. W pracy [10] do sformalizowania komunikacji midzy nawigatorami,
realizowanej w jzyku naturalnym, zaproponowano matematyk sów. Pozwala to
poszerzy moliwoci formuowania komunikatów i ich interpretacji o sformuowania
nieostre, stosowane przez czowieka, np. blisko, bliej, bezpiecznie, mao bezpiecznie itp..
Automatyzacja procesów komunikacji wymaga szczegóowej analizy obszarów
automatyzacji z uwzgldnieniem zakresu automatyzacji. Stanowi to podstaw do
opracowania metod wnioskowania obejmujcych take schematy (scenariusze) dialogów
dla wyrónionych wczeniej czterech obszarów komunikacji (w niebezpieczestwie,
pilnej, dla bezpieczestwa i rutynowej).
Do komunikacji rutynowej nale m.in. uzgodnienie czasu podejcia do portu tzw.
ETA, uzgodnienie czasu wzicia pilota na podejciu do portu, uzgodnienie wyboru
kotwicowiska czy ewentualnego oczekiwania w wyznaczonym miejscu (drifting),
raportowanie do systemów nadzoru ruchu przybrzenego, raportowanie w systemach
rozgraniczenia ruchu. Taka forma komunikacji nie wymaga procesu negocjacji. W
wikszoci przypadków w komunikacji takiej uywane s standardowe formularze czy
skrypty. W pozostaych przypadkach konieczny jest proces negocjacji, bardziej lub mniej
zoony i zaleny od rodzaju oraz zoonoci danej sytuacji.
Do komunikacji pilnej zalicza si sytuacje awaryjne takie jak wypadki (poparzenia,
urazy, itp.), sytuacje wymagajce asysty innych sub, np. holowniki przy zejciu z
mielizny czy akcje ratowania mienia (uszkodzenie silnika czy steru), sytuacje, w których
jeden statek poredniczy w przekazaniu informacji z innego statku do stacji brzegowej,
portu czy innego statku. Do komunikacji bezpieczestwa mona zaliczy m.in.
potwierdzanie statusu jednostki pywajcej, uzgadnianie manewrów wynikajcych z
prawide drogi morskiej, uzgadnianie bezpiecznych odlegoci przy mijaniu si lub
wyprzedzaniu, uzgadnianie kolejnoci przy podchodzeniu do pilota, portu lub
kotwicowiska, raportowanie pywajcych przeszkód nawigacyjnych. Przy komunikacji w
niebezpieczestwie mona uwzgldni sytuacje awaryjne, np. poar na statku lub
wypadnicie czowieka za burt czy opuszczenie statku, sytuacje majce na celu udzia w
425
akcjach ratowniczo-poszukiwawczych, czy to zaginionych osób czy te rodków
ratunkowych (szalupy, tratwy ratunkowe) czy równie statków.
Celowe wydaje si opracowanie sub-standardów okrelajcych wymian informacji
pomidzy komunikujcymi si ze sob zarówno w formie automatycznej (system
komputerowy - system komputerowy), póautomatycznej (czowiek – system
komputerowy) jak te manualnej (czowiek – czowiek za porednictwem systemu
komputerowego). Wytycznymi dla komunikacji midzy statkami oraz midzy statkami a
orodkami ldowymi zarówno co do obszaru, zakresu jak i stopnia automatyzacji jak i
mog by m.in. zalecenia i uregulowania prawne dotyczce cznoci midzy statkami
oraz midzy statkami a orodkami ldowymi (Konwencja SOLAS, normy i standardy dla
systemów nawigacyjnych GMDSS, AIS, Admiralty List of Radio Signals, Standard
Marine Communication Phrases SMCP [2, 3]), jak równie uwarunkowania wynikajce z
praktyki morskiej.
3. PROCESY NEGOCJACYJNE
Negocjacje s zoonym i skomplikowanym procesem komunikacji midzyludzkiej, w
którym strony o czciowo rozbienych interesach d do osignicia porozumienia
satysfakcjonujcego kad z nich. Wymagaj przyjcia okrelonej strategii negocjacyjnej:
kooperacji lub rywalizacji. W pierwszym przypadku sytuacja konfliktowa rozwizywana
jest w sposób satysfakcjonujcy dla obu stron. W strategii tej ogranicza si do minimum
wzajemne zwalczanie si stron, a ca uwag koncentruje na poszukiwaniu i osigniciu
konstruktywnych rozwiza, satysfakcjonujcych obie strony. W przypadku strategii
rywalizacji strony zajmuj wobec siebie pewne okrelone stanowiska (pozycje) zwizane z
tym, co chciayby osign, a nastpnie nakaniaj si do wzajemnych ustpstw. Zawarcie
porozumienia nastpuje wtedy, gdy pozycje negocjatorów zbiegn si i osign warto
akceptowan przez kad ze stron.
Obszarami, w których, jak dotd, byy wykorzystywane negocjacje s zastosowania
biznesowe, rozumiane jako zadanie znalezienia najlepszej oferty, coraz czciej
uzupenione o elementy rzeczywistych negocjacji takie jak próba obnienia ceny lub
oferowanie kontrpropozycji [7]. W tych przypadkach najczciej spotykane rozwizanie
opiera si na wykorzystaniu "inteligentnych agentów" posiadajcych moliwo
komunikacji midzy sob, uywanych do skadania i zbierania ofert. Po zebraniu ofert
dokonywany jest wybór najkorzystniejszej. Wykorzystuje si tutaj [4] m.in. prost logik,
metody optymalizacyjne, teori gier, teori grafów,
Mona zaobserwowa coraz czstsze zastosowanie metod tolerujcych wartoci
nieprecyzyjne (soft computing [14]) takie jak, zbiory i logik rozmyt, sieci neuronowe,
algorytmy genetyczne, wnioskowanie probabilistyczne. Zaczynaj si równie pojawia
koncepcje zastosowania modelu ABN (Argumentation-based Negotiations [9]), który
wykorzystuje rodki takie jak groba, obietnica lub nagroda. Coraz czstsze s take
rozwizania czce wicej ni jedn ze wspomnianych metod. Daj one moliwoci
dostosowania do zmieniajcych si warunków, a tym samym znacznie lepszego
prowadzenia negocjacji. Badania nad nimi s prowadzone od poowy lat 90-tych XX
426
wieku, jednak wci nie istniej publikacje przedstawiajce gotowe rozwizanie
praktyczne.
Niezalenie od zastosowanych metod, wnioskowanie w zaawansowanych technicznie
negocjacjach biznesowych mona podzieli na kilka podprocesów, wykorzystywanych w
kolejnych etapach negocjacji [13]:
Ǧ obsuga kontekstu negocjacji (wnioskowanie zwizane z procedurami
negocjacyjnymi, wnioskowanie zwizane ze struktur problemu),
Ǧ obsuga procesu negocjacji (wnioskowanie zwizane z wystawieniem lub
przyjciem oferty, wnioskowanie zwizane z wywieraniem wpywu na decyzje,
wnioskowanie zwizane z wyborem taktyki odnonie skadania i przyjmowania
propozycji, ich akceptacji lub odrzucenia oraz skadania kontrpropozycji).
Przykadowy schemat negocjacji biznesowych mona przedstawi nastpujco:
A. Strony negocjacji: K i S, reprezentowane przez wirtualnych agentów: AK i AS.
B. Przedmiot negocjacji: towar T, okrelony zadanymi parametrami.
C. Kupujcy K: chce kupi towar T, okrelony zadanymi parametrami.
Przebieg negocjacji:
1. AK wysya zapytanie do AS o dostpno i cen towaru T.
2. AS odbiera zapytanie i sprawdza dostpno towaru T, a nastpnie jeeli towar T
istnieje, wysya do AK potwierdzenie wraz z cen.
W przypadku, gdy towar nie istnieje, korzystajc z ustalonej strategii AS wyszukuje
towar T', którego parametry s moliwie najbardziej zblione do T i przesya do AK
informacj o braku T, oraz ofert towaru T', jego parametry i cen
3. AK, zgodnie z ustalon strategi podejmuje decyzj o zakupie T lub T' lub o
odrzuceniu oferty.
4. W wyniku negocjacji strony K i S zawieraj transakcj lub K przystpuje do
negocjacji z nastpnym sprzedajcym S'.
W porównaniu z procesami biznesowymi, negocjacje w systemie automatycznej
komunikacji morskiej wydaj si by znacznie bardziej skomplikowane. Nie ograniczaj
si jedynie do prostej wymiany ofert, a czsto wymagaj ustalenia kompromisu. Jednak
zaawansowane modele negocjacyjne stosowane w biznesie mog by przydatne w
zastosowaniach morskich. Zastosowanie tych podej wymaga opracowania zarówno
odpowiednich strategii negocjacyjnych, jak i ontologii pozwalajcej prawidowo
zrozumie intencje stron. W odrónieniu od negocjacji biznesowych, negocjacje na morzu
nie wymagaj stosowania rodowiska rozproszonego. W najczciej spotykanym
przypadku wystpuj tylko dwie strony i nie ma koniecznoci dokonywania wyboru
sporód wielu alternatyw. Mona jednak rozway zastosowanie inteligentnych agentów
jako rodowiska rozproszonego np. do obliczania rónych wariantów sytuacji
nawigacyjnych.
Moliwe jest natomiast uycie poszczególnych rozwiza wykorzystywanych do
wnioskowania, a take schematu podziau procesu negocjacji na podprocesy. Rozwizania
tego rodzaju mog znale zastosowanie w procesach negocjacyjnych na morzu, jednak w
do wskim zakresie, gdy pod uwag bd brane informacje precyzyjne i jednoznaczne.
W sytuacji gdy naley uwzgldni informacje przekazywane w formie jzyka naturalnego,
konieczne jest opracowanie nowego rozwizania.
427
4. PROCESY NEGOCJACYJNE W EGLUDZE MORSKIEJ
- APARAT MATEMATYCZNY
W przypadku procesów negocjacyjnych wystpujcych w egludze morskiej do analizy
i interpretacji komunikatów zaproponowano wykorzystanie regu wnioskowania logiki
klasycznej. Podstawow regu jest tak zwana regua modus ponens, w której z przesanki
i implikacji dokonuje si wnioskowania [5]:
A przesanka
A o B implikacja
B wniosek
(1)
Regua ta stosowana jest równie w formie przyblionej, która umoliwia
wygenerowanie przyblionego wniosku (wniosek w przyblieniu prawdziwy) [5].
Wysyane komunikaty zawieraj nie tylko dokadne wartoci na przykad liczbowe, ale
równie pojcia niedokadne, rozmyte, formuowane w jzyku naturalnym. Model
wnioskowania naley zatem uzupeni uwzgldniajc wystpowanie rozmytoci i
rozszerzy regu wnioskowania modus ponens otrzymujc uogólnion rozmyt regu
wnioskowania.
Aby zrealizowa proces wnioskowania naley stworzy baz wiedzy, bdc zbiorem
implikacji sformuowanych przez eksperta. Na ich podstawie moliwa jest interpretacja
przesanek a take, w formie analogii, tworzenie nowych komponentów tej bazy.
Skadowymi takimi mog by proste implikacje ale równie implikacje zawierajce relacje
rozmyte.
Rozmyt dwuargumentow relacj okrela bdziemy w zbiorze bdcym iloczynem
kartezjaskim X1 u X2 uniwersów X1 i X2 odpowiednio dla zmiennych x1 i x2. Relacja
rozmyta R w X = X1 u X2 jest zbiorem par postaci:
R
^ x , x , μ x , x : x , x X `
1
2
R
1
2
1
2
(2)
gdzie PR (x1, x2) : X1 u X2 jest funkcj przynalenoci zbioru X.[*] Relacja rozmyta jest
zbiorem rozmytym, std wszystkie definicje i wasnoci zbiorów rozmytych obowizuj
równie dla relacji rozmytych. Relacje mog opisywa powizania przesanek spójnikami
logicznymi takimi jak AND oraz OR lub te relacj rozmyt bdc zoeniem innych
relacji rozmytych. Rozmyt relacj mona uogólni na n- elementowy iloczyn
kartezjaski. Jedn z podstawowych relacji rozmytych jest zoenie typu max-min dwóch
relacji rozmytych R i S gdzie R jest relacj w XuY, a S w YuZ zdefiniowan jako:
μ RD
max min S
x, y max yY ª¬ μR x, y μS y, z º¼ , x X , z Z
(3)
Otrzymuje si w ten sposób szczególne zbiory rozmyte, które mog by poddawane
dalszej analizie i interpretacji. Aby dokona wnioskowania rozmytego wszelkie informacje
bdce poprzednikami i nastpnikami musz mie form rozmyt.
428
Konieczne jest równie wprowadzenie pojcia zmiennej lingwistycznej, okrelonej jako
czwórka (x, T(x), U, M), gdzie x oznacza nazw zmiennej, T(x) zbiór wartoci zmiennej x,
U - uniwersum zmiennej a M – regu przyporzdkowujc zmienn lingwistyczn do
zbiorów rozmytych. Na przykad zmienna lingwistyczna „odlego” moe przyjmowa
wartoci „blisko”, „daleko” itp., którym odpowiadaj zbiory rozmyte[8].
Zbiór wartoci zmiennej ma tutaj posta bardzo podstawow, ale uywajc dziaa na
zbiorach rozmytych wprowadzajc negacj oraz spójniki „i”, „lub” itp. mona rozszerzy
zbiór wartoci zmiennej lingwistycznej do wyrae bardziej zoonych. Rozmyte zdanie
warunkowe okrelone s jako odpowiednik dla implikacji zmiennych zdaniowych, którym
jest implikacja dla zbiorów rozmytych lub zmiennych lingwistycznych,, którym
odpowiadaj zbiory rozmyte. Jeeli A jest zbiorem rozmytym w X, a B zbiorem rozmytym
w Y oraz x, y s odpowiednio zmiennymi lingwistycznymi zbiorów rozmytych A i B to
rozmyte zdanie warunkowe zapisa mona nastpujco:
If u is A Then y is B
(4)
Zdania takie s w ten sposób relacjami rozmytymi midzy A i B co mona dalej
równowanie zapisa:
Au B
(5)
W oparciu o relacje rozmyte i zmienne lingwistyczne i rozmyte zdania warunkowe
tworzony jest model wnioskowania rozmytego, w którym, po rozmyciu danych, na
podstawie bazy wiedzy dokonywane jest wnioskowanie. Na podstawie otrzymanej
kocowej funkcji przynalenoci – wyznaczana jest w procesie wyostrzania warto ostra
rozwizania.
Uogólnion regu wnioskowania okrela poniszy schemat:
x is A '
y is B '
(6)
gdzie x, y to zmienne lingwistyczne, a A, A'‫ك‬X oraz B, B'‫ك‬Y s zbiorami rozmytymi.
Zbiór B' jest zatem okrelony jako przez zoenie zbioru rozmytego A i rozmytej
implikacji AoB, co ukazuje poniszy wzór:
B'
A ' D ( A( B )
(7)
gdzie funkcja przynalenoci zbioru B' wykorzystujc zoenie typu max-min przyjmuje
posta:
P୆ሺሻ ൌ ୶‫א‬ଡ଼ ቂP୅ᇱ ሺሻ ‫ ר‬P୅‫ל‬ౣ౗౮షౣ౟౤ ୆ ሺǡ ሻቃ ǡ ‫ א ׊‬Ǥ
(8)
W ten sposób w procesie wnioskowania uwzgldniajc formalnie zapisane dane ostre i
rozmyte np. „statek jest za daleko od portu”, formalnym zapisie:
429
Distance(A, B) is C
(9)
gdzie A i B oznaczaj statek oraz port a C jest zbiorem rozmytym odpowiadajcym
uytemu pojciu „za daleko”, otrzymujemy zbiór rozmyty podlegajcy dalszej analizie i
interpretacji. Z tego zbioru stosujc metody konkretyzacji otrzymujemy podan decyzj
o optymalnym stopniu przynalenoci, któr stanowi kocowe wnioski (otrzymane dane
wyjciowe).
5. PRZYKAD NEGOCJACJI
Proces komunikacji oraz wnioskowania mona przedstawi na rzeczywistym
przykadzie, który rozpoczyna si komunikacj rutynow, a nastpnie przechodzi do
komunikacji w bezpieczestwie. Przedstawiona komunikacja dotyczy statku pyncego z
prdkoci 12 wzów, zbliajcego si do portu przeznaczenia:
1. O godz.0600, bdc 24 Mm od celu, statek zgasza do portu planowany czas
przybycia ETA = 0800 oraz wymagane w zgoszeniu dane o statku (nazwa statku;
sygna wywoawczy; numer IMO; port macierzysty; bandera; dugo; zanurzenie;
wyporno; ilo adunku niebezpiecznego; liczba czonków zaogi; potwierdzenie
sprawno wszystkich urzdze statkowych (brak uszkodze), itp.
2. Statek otrzymuje informacj o moliwoci wejcia do portu za godzin (ETA = 0700)
3. Statek nie jest w stanie dotrze do portu w godzin, gdy jest za daleko (24 Mm)
4. Statek informuje o powyszym stacj pilotow
5. Statek otrzymuje informacj z zaleceniem kontynuowania podchodzenia do portu
zgodnie z terminarzem, czyli na godz. 8.00 (ETA = 0800).
6. W odlegoci 12 Mm od portu statek potwierdza planowany czas przybycia
(ETA = 0800)
7. Stacja brzegowa wysya do statku polecenie:
Ǧ rzucenia kotwicy w odlegoci 6 Mm od stacji pilotowej
Ǧ zmiany ETA na 1200
8. Statek: w procesie wnioskowania z uwzgldnieniem stanu statku (w tym zaogi),
stanu morza, wzgldów ekonomicznych, generowany jest wniosek: rzucenie kotwicy
niezalecane oraz propozycje rozwiza alternatywnych: 1) dryfowanie; 2) „gubienie
mil” (nadoenie drogi w celu przybycia na miejsce w okrelonym czasie)
9. Zgodnie z wynikiem wnioskowania statek wyraa sprzeciw wobec polecenia rzucenia
kotwicy, oraz przedstawia alternatywy: 1) dryfowanie; 2) „gubienie mil”
10. Stacja brzegowa potwierdza: 1) rezygnacj statku z kotwicowiska 2) planowany czas
przybycia ETA = 1200, (osignity zgodnie z decyzj nawigatora);
W przedstawionym przykadzie moliwe jest zastosowanie schematów i metod
wnioskowania zaczerpnitych z rozwiza e-biznesowych, jednak jedynie w przypadku
precyzyjnie i jednoznacznie okrelonych wartoci. W sytuacji, gdy naley bra pod uwag
wartoci nieprecyzyjne lub niejednoznaczne, szczególnie gdy s przekazywane w czci
lub w caoci w jzyku naturalnym, konieczne jest uycie bardziej skomplikowanego
aparatu matematycznego, wykorzystujcego wnioskowanie rozmyte oraz odpowiedni
430
ontologi. Proces wnioskowania na statku rozpoczyna si w momencie przejcia do
komunikacji w bezpieczestwie (7 punkt dialogu). We wnioskowaniu uwzgldnionych jest
wiele czynników takich jak pogoda, stan morza, warunki geograficzne, stan zaadowania
statku, którym przypisa mona zmienne opisanych wartociami liczbowymi. Natomiast w
momencie otrzymania informacji o moliwoci wczeniejszego wejcia do portu
uwzgldniany jest równie czynnik rozmyty okrelony pojciem „za daleko”. Skutkiem
wnioskowania jest wysany do stacji pilotowej komunikat o braku moliwoci wejcia dla
ETA = 0700. Ujmujc wszystkie dane niezbdne do podjcia decyzji formuujemy je w
postaci przesanek wnioskowania natomiast elementy wiedzy (midzynarodowe prawo
drogi morskiej [14]) razem z sub-ontologi stanowi implikacje pozwalajce na dokonanie
wnioskowania. Proces ten moe równie ukaza moliwe alternatywy rozwizania
problemu. Dla punktu 8 przykadu wnioskowanie opisuje poniszy schemat:
Tablica 1
Proces wnioskowania w komunikacji w bezpieczestwie
Przesanka/przesanki
Implikacja/implikacje
Wniosek/wnioski
x
x
x
x
x
x
x

Stan statku, stan zaadowania
Stan morza i pogoda
Uwarunkowania geograficzne, dane o akwenie
Status statku 24Nm od celu
Dane pochodzce od stacji pilotowej (ETA, zalecenia), pkt. 7
baza wiedzy i zawarte w niej implikacje dotyczce postpowania,
przepisy Midzynarodowego prawa drogi morskiej
sub-ontologia
rzucenie kotwicy - niezalecane
alternatywy: dryfowanie, „gubienie mil”
PODSUMOWANIE
W egludze morskiej zasady komunikacji pomidzy nawigatorami sterujcymi statkami
oraz nawigatorami a orodkami ldowymi reguluj odpowiednie przepisy. Nakadaj one
okrelone obowizki na uczestników ruchu, nie eliminuj jednak moliwoci powstania
sytuacji niebezpiecznych, wynikajcych np. z niepodjcia komunikacji lub bdów w
komunikacji. Przykadami mog by: niewaciwy dobór rodka komunikacji, bdne
informacje, niezrozumienie bd za interpretacja wymienianych informacji. Realizacja
automatycznej komunikacji midzy statkami i orodkami ldowymi w wymienionym
zakresie moe ograniczy liczb bdów popenianych przez czowieka, a tym samym
w istotny sposób przyczyni si do podniesienia poziomu bezpieczestwa eglugi.
W artykule przedstawiono zagadnienie automatyzacji procesów komunikacji midzy
kierujcymi statkami oraz midzy nimi a operatorami orodków ldowych. Okrelono
obszary i zakres automatycznej komunikacji. Uwzgldniono zarówno procesy wymiany
informacji jak równie negocjacji. Dokonano przegldu metod negocjacji stosowanych w
e-biznesie, gdzie s wykorzystywane od duszego czasu. Przedstawiono proponowany
aparat matematyczny dla formalnego opisu procesów wymiany informacji i negocjacji.
431
Przedstawiono przykadowy proces negocjacji i jego analiz w aspekcie jego realizacji w
systemie automatycznej komunikacji morskiej.
Bibliografia
1. Bana P., Using the Protégé environment for building ontology for automated communication system at
sea, Zeszyty Naukowe nr 30, Maritime University of Szczecin, 2012,str. 12-17.
2. International Maritime Organization (IMO), Resolution A.918(22) adopted 29.11.2001, IMO Asembly
22-nd Session 25.01.2002.
3. International Maritime Organization (IMO): Standard Marine Communication Phrases (English-Polish
edition), Maritime University of Szczecin, Szczecin, 2005.
4. Jazayeriy H., Azmi-Murad M., Sulaiman M. N., Udzir N. I.: A review on soft computing techniques in
automated negotiation. Scientific Research and Essays Vol. 6(24), pp. 5100-5106, 23 October, 2011.
5. Kacprzyk J.:Zbiory rozmyte w analizie systemowej (Fuzzy sets in system analysis), Warszawa 1986, str.
213-215.
6. Kopacz Z., Morga W., Urbaski J., The Ship’s Navigation Function, Ship’s Navigation Processes and
Ship’s Navigational Information, The Journal of Navigation No. 56 2003, str. 101-109.
7. Lin R., Kraus S.: From Research to Practice: Automated Negotiations with People. Cognitive
Technologies 2012, str. 195-212.
8. achwa A.:Rozmyty wiat zbiorów, liczb, relacji, faktów, regu i decyzji, Warszawa 2001, pp 185-190.
9. Meyer T., Foo N., Kwok R., Zhang D.: Logical foundations of negotiation: strategies and preferences.
Proceedings of KR, Vol. 4, 2004, str. 311-318.
10. Pietrzykowski Z., Bana P., Wójcik A., Computing With Words in Communication Processes, Metody
informatyki stosowanej, Nr 5/2011 (30) PAN Oddzdzia w Gdasku, Szczecin, 2011, str. 207-214.
11. Pietrzykowski Z., Hoowiski G., Magaj J., Chomski J.: Automation of Message Interchange Process in
Maritime Transport. TransNav, the International Journal on Marine Navigation and Safety of Sea
Transportation, Vol. 5, No. 2, pp. 175-181, 2011.
12. Rymarz W.: A handbook of Collision regulations (in Polish), Trademar, Gdynia 1995.
13. Sycara K., Dai T.: Agent Reasoning in Negotiation. Advances in Group Decision and Negotiation
Volume 4, 2010, str. 437-451.
14. Zadeh L.A.: Fuzzy sets. Information and control,. Vol. 8(3), 1965, str. 338-353.
INFERENCE PROCESSES IN AN AUTOMATIC COMMUNICATION SYSTEM IN
MARINE NAVIGATION
Summary: The article deals with the problem of the automation of communication processes between ship
navigators and land-based centre operators. The areas and scope of automatic communication have been
determined, taking into account information exchange as well as negotiations. An overview of negotiation
methods used in e-business is made, where automatic negotiations were introduced first. Mathematical tools
for formal description of information exchange, co-operation and negotiation processes are presented. An
example of negotiations is given.
Keywords: automatic communication, negotiation process, inference rules, e-navigation