Postup nacházení kreativního konceptuálního návrhu - redesign

Prezentace na téma: "Postup nacházení kreativního konceptuálního návrhu - redesign"— Transkript prezentace:

1 Postup nacházení kreativního konceptuálního návrhu - redesign
Ústav přístrojové a řídicí techniky, Fakulta strojní, ČVUT v Praze, Technická 4, Praha 6 Postup nacházení kreativního konceptuálního návrhu - redesign Experimentální práce s CRDP Jakub JURA

2 Konceptuální navrhování
Fáze návrhu Předběžný návrh (early design).Účelem předběžného návrhu je zformulovat požadavky, funkce a vlastnosti navrhovaného systému. Konceptuální návrh (conceptual design). Účelem konceptuálního návrhu je zformulovat základní principy fungování navrhovaného systému. Detailní návrh (detailed design). Účelem detailního návrhu je obvykle návrh a výpočet konkrétní podoby produktu (tvary, rozměry, materiál atd.). (Bíla, Tlapák 2004)

3 Konceptuální navrhování
Konceptuální návrh vede od specifikace cílového produktu k syntéze funkcionální struktury, obvykle nazývané schéma (Bíla, Tlapák 2004). To obvykle vysvětluje funkci cíle navrhování a popisuje základy struktury cílového návrhu (komponenty, vztahy mezi nimi, rámcové výpočty).

4 Příklad konceptuálního návrhu s počítačovou podporou
Principem zařízení pro měření průtoku je kmitání křidélka (30) způsobené prouděním plynu. To je principielně ovlivněno nejen rychlostí proudění, které měříme, ale také tvarem stěny interakční komory (27) a umístěním křidélka (30) v této komoře a omezením pohybu křidélka pomocí kolíků (31, 32, 33). x = PNEU <Trans <ChCarr AND ChValV AND Transms AND ChBeh AND <Contr Analog AND <Cnstr Shape AND ME <Agg Accum AND <Trans <ChCarrV AND ChBeh AND <Contr Analog AND <R-Eff Bearing AND <Cnstr <Separ AND Fix AND Shape.

5 Příklad: vklíněnec a friend
Účelem zařízení je vytvoření pevného bodu ve skále za účelem jištění horolezce. Vklíněnec je starší a princip jeho fungování vedl nejdříve k excentrickému vklíněnci a následně k tzv. friendu. Obrázky:

6 Vklíněnec Principem fungování je opření se klínu o dvě strany skalní štěrbiny. Tím se vklíněnec ve své ose zafixuje. Při zvýšeném zatížení (např. při pádu) se vklíněc ještě více upevňuje ve štěrbině (mnohdy natolik, že je obtížné jej vyndat). Obrázky:

7 Hexcentrik Principem fungování je excentrické uložení provazu, který z šestihranu vychází. Tím dochází k pootáčení a tím zvyšování tření ve štěrbině (s rostoucím zatížením).

8 Friend Friend funguje na principu dvou excentrů, které se při zátěži více rozvírají a tím zvyšují tření, což je princip, na kterém friend funguje. V nezatíženém stavu friend rozevírá pouze pružina - tím zajišťuje, aby se ani v nezatíženém stavu nepohnul. V odlehčeném stavu je však možné frend také vyndat a to překonáním síly pružiny uvolňovacím táhlem. Obrázky:

9 Spárové smyce Smyce se v lehce povoleném stavu zastrkují do spáry.
A) Plochá - po zatížení se uzel dotáhne a tím ztuhne a v žádaném směru je ve spáře zaseklý. B) Excentrická - Při zatížení se uzel navíc naklání do nitra spáry a lépe v ní drží.

10 Příklad: vklíněnec Jako množinu známých řešení bychom mohli využít rozličné specielní použití vklíněnce (spojení více vklíněnců) a jeho modifikace (abalaky, hexcentriky) a použití smycí (podobný princip, ale jiný materiál). Obrázky:

11 Emergence Za emergentní jev můžeme obecně pokládat cokoliv, co je na určité „vyšší" úrovni zřetelné a svébytné (symetrický tvar sněhové vločky), kauzálně působivé (úder pěsti), či jakkoliv jinak pozoruhodné (lavina, inflace), a na co lze hledět jako na důsledek vlastností a chování prvků nějaké „nižší" úrovně (molekul H2O, svalových buněk, sněhových vloček, ekonomických subjektů), přičemž to není snadné nebo dokonce možné prostředky této nižší úrovně popsat, vymezit či předpovědět (Hillis 1989).

12 Emergence Negativní emergentní jevy mají nejčastěji podobu neočekávaných situací, které se snažíme předvídat, či detekovat Pozitivních emergentní jevy, tedy ty, které považujeme za žádoucí. Jejich příkladem je emergence nového řešení v kreativním konceptuálním navrhování.

13 Intenze a emergentní kalkul
Intenze jsou ve Fregeovském smyslu definovaná jako zobrazení z množiny všech možných světů (PSW) do příslušné množiny (extenze) hodnot. ψ: PSW  extenze Možný svět: (Materna 1995) jako maximální množinu všech faktů o světě, které neobsahují logický spor. Ψ propozice: PSW  {pravda, nepravda} Ψ veličina: PSW  {R} Ψ vlastnosti: PSW  {{M1}, {M2}, … {Mi}} Ψ role: PSW  {individua} Ψ emergentní jev: PSW  {emergentní řešení}

14 Intenze a emergentní kalkul
Extenze Intenze Kalkul logiky pravdivostní hodnoty např.: pravda / nepravda PSW množina všech možných světů (maximální souhrn faktů, které mohou platit) výrok (propozice) Matematika čísla např.: R+ veličina vlastnost, predikát Teorie množin množiny, třídy např.: {jeleni, srnci, extroverti, introverti …} individuální úřad, role Teorie rolí individua např.: Peirce, Frege, Church emergentní jevy Emergentní syntéza emergentní řešení (Bíla, Tlapák 2004)

15 Algoritmus CRDP (Conceptula ReDesign Process využívající emergentního kalkulu)
Algoritmus vychází z množin znalostních prvků: S … známá řešení, Q … kritéria pro nová řešení a P … formační parametry, což jsou operace, relace atd., které popisují možné cesty od vetera k novu. X … základní množina znalostních prvků, vytvořená jako kombinace předchozích tří množin S, Q a P. Výpočet je realizován na třech kontextech: Lokální kontext (LOC) redukuje operace s prvky množiny X na operace s prvky bází. Problémový kontext (PCX) obsahuje expertní odhad specielních charakteristik řešení X. Globální kontext (GLB). Návrhy na nová řešení x jsou zapsána ve specifikačním jazyce GLB pomocí jeho preformovaných sémantických struktur. Úloha konceptuálního navrhování je obvykle neurčitě formulována pomocí řešení, která jsou sice známá, ale neoptimální, nevyhovující nebo nedostatečně formulována a jejich realizace není na současné úrovni poznatků běžnými prostředky možná. Cílem konceptuálního designu, resp. redesignu je potom sestrojit řešení jiné, nové, lepší, vyhovující. Problematikou tohoto algoritmu se zabýváme převážně v pracech (Bíla & Tlapák 2005), (Bíla, Tlapák & Jura 2006), nebo (Bíla, Brandejský, Bukovský, Jura 2006) z kterých tato kapitola čerpá. Nová řešení vznikají interpretací návrhů, které byly vytvořeny kombinatorickou syntézou nad třemi kontexty – globálním (GLB), lokálním (LOC) a problémovým (PCX). Algoritmus vychází z množin znalostních prvků: S … známá řešení, Q … kritéria pro nová řešení a P … formační parametry, což jsou operace, relace atd., které popisují možné cesty od vetera k novu. X … základní množina znalostních prvků, vytvořená jako kombinace předchozích tří množin S, Q a P. Lokální kontext (LOC) Účelem lokálního kontextu je eliminace řešení, která se překrývají a matematicky vzato jsou závislá (vzájemně odvoditelná). Mezi znalostními prvky množiny X se identifikuje vztah závislosti (DNT) a nezávislosti (IND). Množina nezávislých řešení je potom bází[1] pro generování nových řešení. Nová řešení však nejsou přímo zmíněné kombinace vyskytující se v bázi X, ale vznikají až v procesu interpretace. Lokální kontext je reprezentován strukturou: LOC = X, IND, 11, 12 , …, 1b, rovnice 7, kde: IND … je instance relace nezávislosti a 11, 12 , …, 1b … jsou všechny možné báze množiny X. Lokální kontext tak redukuje operace s prvky množiny X na operace s prvky bází. Globální kontext (GLB) Globální kontext je tvořen ontologií GLB a umožňuje popsat obsahové vlastnosti znalostních prvků pomocí preformovaných sémantických struktur, kterými jsou pole aktivity, principy a sekvenční a stavové diagramy UML. Ontologie GLB má i vlastní interpretační systém, který usnadňuje, resp. vůbec umožňuje kvalitní interakci s operátorem a následné nalezení nových řešení. Ontologie GLB je postavena na principech sémantického modelování a podrobně se jí zabývám v kapitole 6.4. Problem context (PCX) Problémový kontext obsahuje expertní odhad specielních charakteristik řešení X. Konkrétně parametru stupně nasazení μ(xij)[2] a stupně důležitosti ωij[3] znalostního prvku xij. Struktura problémového kontextu je vyjádřena strukturou: PCX X ω rovnice 8 kterou je možné rozepsat vztahem: PCX = (x1, (x1), 1),..., (xn, (xn), n) rovnice 9 Přičemž: (xi) = 0  vyloučení znalostního prvku z báze . (xi) = 0.25  funkce znalostního prvku není přesvědčivá. (xi) = 0.75  funkce znalostního prvku je reliabilní, ale nemá zásadní vliv na řešení jako celek. (xi) = 1  funkce znalostního prvku má absolutní vliv na celek řešení. V kontextu PCX jsou formováni kandidáti na možná řešení (Cand(PCX)) jako sjednocení: Cand(PCX)i = (xij, (xij), ij), rovnice 10 j 1, 2, ..., n Výpočet stupně emergence Stupeň neočekávanosti řešení (Degree of Emergence) se vypočítává za účelem oddělení tvořivých inovačních konceptů, vygenerovaných algoritmem CRDP, od těch nekreativních, obyčejných. Současně je to jedna z možností jak měřit inovační koncepty – kontextově, tedy ve vztahu k minulým řešením. Vyjadřuje vzdálenost starého (známého) řešení (vetera) a nového (emergentního) řešení (nova). Stupeň emergence DE se vypočítává pomocí specielní funkce G[4], nad starou 1 a novou 2 bází X známých řešení S, požadavků na nové řešení Q a formačních parametrů P. Podrobný výpočet této funkce je např. v (Bíla, Tlapák, Jura 2006). DE = G (1, 2) rovnice 11 Na základě vypočítaného stupně emergence DE je vypočítána fuzzy jazyková proměnná[5] DEF, která reprezentuje DE v jazykové oblasti. Používá se k tomu čtyř fuzzy čísel, která jazykově kvantifikují stupeň emergence jako nedostatečný, malý, emergentní a extrémní. DEF = Degree of Emergence, [6]Nedostatečná 0, 0, 0.1, 0.138, Malá 0.0, 0.1, 0.1, 0.2, Emergentní 0.1, 0.2, 0.35, 0.5, Extrémní 0.1, 0.3, 0.75, 0.8, L=0, 1, U=0, (2)1/a rovnice 12 [1] V matematice je pojem báze používán pro podmnožinu nezávislých prvků dané množiny. [2] Membership function. [3] Degrees of deployment identifikovaný Saatiho metodou. [4] DE = (1/((i 1(xi))2+N)1/a) (i(1(xi) – 2(xi))) i2(xi) ((xi), (xe))1/a xiX xi X xiX [5] Fuzzy čísla jsou formalismus, který umožňuje popsat vágnost a neurčitost přirozeného jazyka. Například zde může fuzzy číslo „extrémní“ vyjadřovat zaprvé, skutečnost, že hodnota DE je extrémní a zadruhé, že je extrémní jen s jistou pravděpodobností (např. 50 %), resp., že do množiny „extrémní“ (fuzzy číslo je svou podstatou fuzzy množina) náleží s funkcí příslušnosti např. μ(DE) = 0,5. Vágnost jazyka můžeme modelovat tím, že se dvě fuzzy čísla budou překrývat a potom budeme moci stejným způsobem říci, že hodnota je také „emergentní“ (opět s nějakou pravděpodobností, resp. funkcí příslušnosti do fuzzy množiny). [6] Lichoběžníkové fuzzy-číslo je definováno pomocí čtyř hodnot (pro fuzzy číslo „extrémní“ jsou označeny tyto čtyři body malým čtverečkem) na ose fuzzyfikované proměnné. Na svislé ose je nanášena funkce příslušnosti, což odpovídá míře, v jaké daná hodnota pod fuzzy-číslo (pregnantnější by byl pojem fuzzy-koncept) spadá. V uvedeném případě tedy vyjadřuje: jak hodně je hodnota DE extrémní (např. DE = 0,5 je extrémní na 50 %, DE = 0,4 je extrémní na 100 % atd.). (Bíla & Tlapák 2005), (Bíla, Tlapák & Jura 2006), (Bíla, Brandejský, Bukovský, Jura 2006)

16 Algoritmus CRDP (Conceptula ReDesign Process využívající emergentního kalkulu)
Krok 1. Zadají se množiny S,Q,P a sestrojí se X. Krok 2. Vytvoří se kontexty pro prvky X. Krok 3. Generuje se poloha nového prvku xe v kontextech GLB a PCX. Krok 4.Vypočítává se hodnota DE a DEF. Krok 5. Pro prvky splňující DEFEmergent (xe) ≥ 0.5 se provádí kontrola možnosti rozšíření některé báze lokálního kontextu. Krok 6. Pro prvky splňující podmínky rozšíření báze se postupuje dále k interpretaci. Stupeň neočekávanosti řešení (Degree of Emergence) se vypočítává za účelem oddělení tvořivých inovačních konceptů, vygenerovaných algoritmem CRDP, od těch nekreativních, obyčejných. Současně je to jedna z možností jak měřit inovační koncepty – kontextově, tedy ve vztahu k minulým řešením. Vyjadřuje vzdálenost starého (známého) řešení (vetera) a nového (emergentního) řešení (nova). Stupeň emergence DE se vypočítává pomocí specielní funkce G[1], nad starou 1 a novou 2 bází X známých řešení S, požadavků na nové řešení Q a formačních parametrů P. Podrobný výpočet této funkce je např. v (Bíla, Tlapák, Jura 2006). DE = G (1, 2) rovnice 11 Na základě vypočítaného stupně emergence DE je vypočítána fuzzy jazyková proměnná[2] DEF, která reprezentuje DE v jazykové oblasti. Používá se k tomu čtyř fuzzy čísel, která jazykově kvantifikují stupeň emergence jako nedostatečný, malý, emergentní a extrémní. DEF = Degree of Emergence, [3]Nedostatečná 0, 0, 0.1, 0.138, Malá 0.0, 0.1, 0.1, 0.2, Emergentní 0.1, 0.2, 0.35, 0.5, Extrémní 0.1, 0.3, 0.75, 0.8, L=0, 1, U=0, (2)1/a rovnice 12 [1] DE = (1/((i 1(xi))2+N)1/a) (i(1(xi) – 2(xi))) i2(xi) ((xi), (xe))1/a xiX xi X xiX [2] Fuzzy čísla jsou formalismus, který umožňuje popsat vágnost a neurčitost přirozeného jazyka. Například zde může fuzzy číslo „extrémní“ vyjadřovat zaprvé, skutečnost, že hodnota DE je extrémní a zadruhé, že je extrémní jen s jistou pravděpodobností (např. 50 %), resp., že do množiny „extrémní“ (fuzzy číslo je svou podstatou fuzzy množina) náleží s funkcí příslušnosti např. μ(DE) = 0,5. Vágnost jazyka můžeme modelovat tím, že se dvě fuzzy čísla budou překrývat a potom budeme moci stejným způsobem říci, že hodnota je také „emergentní“ (opět s nějakou pravděpodobností, resp. funkcí příslušnosti do fuzzy množiny). [3] Lichoběžníkové fuzzy-číslo je definováno pomocí čtyř hodnot (pro fuzzy číslo „extrémní“ jsou označeny tyto čtyři body malým čtverečkem) na ose fuzzyfikované proměnné. Na svislé ose je nanášena funkce příslušnosti, což odpovídá míře, v jaké daná hodnota pod fuzzy-číslo (pregnantnější by byl pojem fuzzy-koncept) spadá. V uvedeném případě tedy vyjadřuje: jak hodně je hodnota DE extrémní (např. DE = 0,5 je extrémní na 50 %, DE = 0,4 je extrémní na 100 % atd.). Lichoběžníkové fuzzy-číslo je definováno pomocí čtyř hodnot (pro fuzzy číslo „extrémní“ jsou označeny tyto čtyři body malým čtverečkem) na ose fuzzyfikované proměnné. Na svislé ose je nanášena funkce příslušnosti, což odpovídá míře, v jaké daná hodnota pod fuzzy-číslo (pregnantnější by byl pojem fuzzy-koncept) spadá. V uvedeném případě tedy vyjadřuje: jak hodně je hodnota DE extrémní (např. DE = 0,5 je extrémní na 50 %, DE = 0,4 je extrémní na 100 % atd.). (Bíla & Tlapák 2005), (Bíla, Tlapák & Jura 2006), (Bíla, Brandejský, Bukovský, Jura 2006)

17 Ontologie v AI Ontologie je explicitní specifikace konceptualizace (Gruber 1993). Ontologie je formální specifikaci sdílené konceptualizace (Borst 1997). Ontologie obsahují množiny specifikací a definic konceptů a relací určených pro popis jednotlivých problémových oblastí. Ontologie je rovinou konceptualizace (Bíla), řezem realitou, resp. jazykovou verzí světa, kterou komunikanté znají a uznávají.

18 Ontologie GLB Kombinuje prvky obecných sémantických sítí s prvky jazyka UML. Ontologie GLB je úlohová a předmětová GLB pracuje s popisem (prvků a komponent), který není postaven na číselných charakteristikách. Použitý kontextový popis je kompromisem sémantického modelování, kódování a srozumitelnosti. (Bíla, Tlapák 2004)

19 Pole aktivit (Field of activities)
Pole aktivit se skládá z hlavní podvrstvy principy 1 (jméno) Ta má další vrstvu principy 2 (bližší specifikace) Ta se skládá z dvou vrstev: Principy 3 - označuje vrstvu vnitřního chování principů (stavový diagram UML) Principy 4 - označuje vrstvu popisu vnějšího chování principů (sekvenční diagram UML

20 Uspořádání ontologie GLB
Explanation Environment GLB GLB Expl Env Fields of Activities GLB FAct principy GLB Name Princ1 Specification GLB Princ2 GLB GLB Princ3 Princ4 State diagram UML Se quential diagram UML Stratum for the Stratum for the description description of an of an external behaviour internal behaviour

21 Hierarchie a vzájemné zapouštění vrstev a podvrstev ontologie GLB
GLB = <GLBExpl, GLBFAct<GLBPrinc1<GLBPrinc2 <GLBPrinc3, GLBPrinc4, >>> GLBEnv >

22 Lokalizace znalostních prvků polí aktivit GLB

23 Nosiče ontologie GLB Vrstvy a podvrstvy GLBFAct, GLBPrinc1, GLBPrinc2 mají strukturu modelů GLBp = Famp, (Famp) vrstvy a podvrstvy GLBExpl, GLBPrinc3, GLBPrinc4 a GLBEnv mají strukturu algeber GLBp = Famp, F(Famp)

24 Nosiče ontologie GLB Nosiče algeber a modelů budeme nazývat “rodina” (“Family” s označením Fam) a jejich prvky “formační prostory” (“Formation Space” s označením FS).

25 Formační prostory polí aktivit
Nosič „FamFAct“ obsahuje formační prostory polí aktivit, (např. Mechanika, Elektrotechnika, „Pneumatika, apod.). FamFAct =ME, PNU, HME, ELS, MSF, TCS, LGS, ORG, MAT, STRUCT, ENV…

26 Pole aktivit ME … Mechanické, PNU … Pneumatické,
HME … Hydromechanické, ELS … Electromagnetické and electronické, MSF … Mathematické, symbolické a formální TCS … Technologické konstrukce (mosty, rámy, spojovací prvky, konteinery atd.), LGS … Legislativní prostředky (konvence, nařízení, příkazy, zákazy, povolení, normy, zákony atd.), STRUCT … Struktury prvků systému (struktury interagujících formačních prostorů), ORG … Organizační pole aktivit, MAT … Materiály, ENV … Environment

27 ME PNU HME ELS MSF TCS LGS ORG MAT ENV Mechanické Pneumatické
Zkratka Název Popis Příklady ME Mechanické Zařízení i jejich součásti jejichž funkce je odvozena z funkčních principů mechaniky těles. Obvyklé strojní součásti jako převody ( ozubená kola, řemenové, řetězové převody), spojovací prvky (klíny, pera, kolíky, závity etc.) i celé mechanismy. PNU Pneumatické Zařízení i jejich součásti jejichž funkce je odvozena z funkčních principů mechaniky plynů. Pneumatické technické prvky jako rozvaděče, pneumotory, fluidikové prvky AND, OR, MEM, klapka/tryska. HME Hydromechanické Zařízení i jejich součásti jejichž funkce je odvozena z funkčních principů mechaniky kapalin. Hydraulické elementy jako například hydraulické rozvaděče, hydromotory atp. ELS Electromagnetické a elektronické Zařízení i jejich součásti jejichž funkce je odvozena z funkčních principů teorie elektromagnetismu, alektrotechniky, elektroniky atp. Elektrické stroje a zařízení (elektromotory, transformátory, jističe, stykače atp.), řídicí elektronické systémy (regulátory IPC, PLC atp.) MSF Matematické, symbolické a formální Různé formální symbolické systémy. Různé algebry (klasická, vyšší algeb. Struktury, boolova, univerzální al gebra), systémy logik (FL, VL, PL, ModL, TempL atp.) TCS Technologické konstrukce Podpůrné technické systémy mosty, rámy, obaly, spoje, komponenty, konteinery LGS Legislativní prostředky Právní, normativní a normotvorné pole aktivit Obecné struktury normativní logiky (příkázáno O, zakázáno F povoleno P), sociokulturní a legislativní normativy, STRUCT Struktury Struktury prvků systému ORG Organizační pole MAT Materiály Materiály a jejich struktury. Různé typy materiálů, ocel, slitina, plast, keramika, kompozity, přírodní materiály atd. A jejich struktury – u ocele např. austenit, ledeburit, perlit, banit atp. ENV Prostředí Okolní prostředí popisovaného systému, s kterým interaguje. Krajina, příroda, ale také například jiné technické prvky, tvořící okolí popisovaného jsoucna.

28 Příklad: vklíněnec a friend
O principu fungování vklíněnce a friendu můžeme uvažovat v kontextu polí aktivit: MECH … mechanické TCS … technologické konstrukce Obrázky:

29 Formační prostory principů 1
Nosič „FamPrinc1“ obsahuje formační prostory první vrstvy principů (např. „Agg“ (Agregace), „Trans“ (Transformace), „R-Eff“ (Relativní efekt), apod.). FamPrinc1 = Agg, Trns, Contr, Protc, Cnstr, R-Eff, Instr, Dam, Emb, Prod

30 Formační prostory principů 1
Agg … Aggregation, Trns … Transformation, Contr … Control, Protc … Protection, Cnstr … Constructions, R-Eff … Relative Effects, Instr … Instrumental, Dam … Damage, Emb … Embedding, Prod … Production.

31 Formační prostory principů 2
Nosič „FamPrinc2“ obsahuje formační prostory druhé vrstvy principů (např. „Accum“ (Akumulace), „Synth“ (Syntéza) – k principu „Agg“ 1.vrstvy, nebo „Transfer“ (Transformace se změnou vnitřních vlastností transformované substance), „Transms“ (Transmission) – k principu „Trans“ 1.vrstvy principů, apod.).

32 Formační prostory principů 2
FamPrinc2 =  Agg <Accum, Synth>, Trns <ChCarr, ChCarrV, Transfer, Transms, ChBeh, ChVVal>, Contr <Rep, Supp, Catal, Analog, Logic, F- Logic>, Protc <ProtcProd, ProtcProp, ConsvState>, Cnstr <Separ, Fix, Bear, Content, Join, Shape, Milieu>, R-Eff <Filter, Joint, Bearing>, Inst <Tool, Material, Means> , Dam <Discard, Contamin, Destruct> , Emb <InConstr, Include, Annex> , Prod <Objects, UnivQual, UnivPower> }

33 Formační prostory principů 2
Accum … Accumulation (Aggregation without change of the aggregated components), Synth … Synthesis (Aggregation with a change of the aggregated components), ChCarr … Change of Energy Carriers, ChCarrV … Change of Carrier Variables, Transfer … Change of position of energy matter with possible changes of the internal properties, Transms … (Transmission) Change of position of energy matter without changes of the internal properties, ChBeh …. Change of Behavior of Energy matter, ChVVal … Change of Values of descriptive Variables, Rep … Repression of an effect (process, principle), Supp … Support of an effect (process, principle), Catal … Catalysation of an effect (process, principle), Analog … Analog control of an effect (process, principle),

34 Tool … Tool, Material … Material, Means … Means (non special facilities to help an effect or action), Discard … to Discard (to eliminate the existence), Contamin … to Contaminate, Destruct … to Destruct, InConstr … to embed in a system and to use the functionality (of the embedded system or of both), Include … to embed without specified utilisation of functionalities, Anbnex … to Annex, Objects … production of Objects, UnivQual … production of Universal Qualities (money, water, light, foodstuffs), UnivPower … production of Universal Powers (electrical energy, heat). Logic … Logic control of an effect (process, principle), F-Logic … Fuzzy Logic control of an effect (process, principle), ProtcProd … Protection of Products, ProtcProp … Protection of Properties, ConsvState … Conservation of a State, Separ ... to Separate, Fix … to Fix, Bear … to Bear, Content … to form a volume, Join … to Join, Shape …to Shape, Milieu … to form a Milieu, Filter … Filter, Joint … Joint, Bearing … generalized Bearing,

35 Příklad: vklíněnec Vklíněnec můžeme v specifikačním jazyce GLB popsat následujícím znakovým řetězcem: x = Agg (Accum) & Trns (ChVVal) & Contr (Analog) & TCS Agg (Accum) & Cnstr (Fix & Shape) & Emb (InContr & Annex) Vyjadřujeme tím, že na mechanickém poli aktivit je jeho funkce založena na změně chování při zátěži a tato změna je řízena a podporována spojitě. Z konstrukčního hlediska jde o především o spojení a tvar vklíněnce. Důležitá je také interakce s prostředím, neboť vklíněnec je při své funkci do prostředí začleněn. Obrázky:

36 Formační prostory principů 3
Nosič „FamPrinc3“ obsahuje stavy a přechody stavových diagramů UML vztažené k dané ontologii.

37 Formační prostory principů 4
Nosič „FamPrinc4“ obsahuje objekty, události a podmínky sekvenčních diagramů UML vztažené k dané ontologii.

38 Výstup algoritmu CRDP Ontologie GLB má návrháři napovědět, ze kterých polí aktivit a principů složit nové zařízení.

39 Příklad: friend Algoritmus CRDP může vygenerovat například následující znakový řetězec, jakožto redesign vklíněnce: x = MECH <Trns <ChBeh AND ChVal> AND <Contr <Supp AND Analog> AND Cnstr <Join AND Shape AND Bear> AND R-Eff <Joint>> AND ENV <Emb <Include>> Obrázky:

40 Interpretace Interpretace je převedení jevu do jazyka.
Interpretace je výklad textu (souhrn úvah, kterými určujeme přesný smysl textu). Interpretace je náhrada rozhovoru s autorem textu, který obvykle již není možný. Interpretace GLB je interpretací pro překlad a pro inferenci.

41 Interpretace GLB Jádro interpretačního systému je založeno na konstrukci zobrazení (), které spojuje gramaticky korektní znakové řetězce s jejich sémantickým obsahem a to v kontextu řešení úloh a problémů konceptuálního designu a redesignu. (Jura, Bíla, 2007)

42 Gestalt

43 Interpretace ontologie GLB
Slovník jednotlivých výrazů + příklady TCS, ME, …. Slovník základních řetězů + příklady STRUCT (agg) Slovník rozšířených řetězů + příklady STRUCT (agg(acc)) Slovník základních spojení + příklady STRUCT (agg(acc)) AND ELS (trasn(chcar) Slovník zanořených spojení + příklady STRUCT (agg(acc) AND (trasn(chcar) Slovník kombinací zanořených a základních spojení + příklady STRUCT (agg(acc) AND (trasn(chcar)

44 Zobrazování interpretace
STRUCT ME Agg Synth Trns ChCarr ChBeh STRUCT Agg Synth Trns ChCarr ChBeh ME Ch AND

45 Příklad: friend zobrazení znakového řetězce
Ch AND MECH ENV AND R-Eff Cnstr Contr AND Emb AND Joint Analog Supp Include Join Shape Bear x = MECH <Trns <ChBeh AND ChVal> AND <Contr <Supp AND Analog> AND Cnstr <Join AND Shape AND Bear> AND R-Eff <Joint>> AND ENV <Emb <Include>> Trns AND ChBeh ChVal

46 Příklad: xe zobrazení znakového řetězce
AND ME TCS AND R-Eff R-Eff Cnstr Trns AND Bearing x = MECH <Trns <ChBeh AND ChVal> AND <Contr <Supp AND Analog> AND Cnstr <Join AND Shape AND Bear> AND R-Eff <Joint>> AND ENV <Emb <Include>> Shape ChVVal Joint Bearing

47 Interpretace znakového řetězce:
STRUCT(Agg(Synth)) struktura koho, čeho agregace typu syntéza způsob uspořádání, vztahy mezi prvky, resp. uspořádání samo shluknutí, složenina spojení, složení, seskupení Skládání, složení. Agregace se změnou agregovaných komponent. Spojení s přidanou hodnotou. (Zde jen v kontextu agregace). z latinského základu STA z latinského. aggregar, které je složené z a – grex (stádo) z řec. synthesis (skládání) z syn- + ti-thémi (klad), podobnost s thema (téma) Změna struktury uspořádání se změnou komponent. Použijeme stejných prvků (součástí), ale smontujeme je jinak, čímž sestava získá nové funkčnosti. Přechod od pevné kladky k volné Zapojení reproduktoru jako mikrofonu.

48 Interpretace znakového řetězce:
STRUCT(Trns(ChCarr)) struktura koho, čeho transformace typu změna energetického nosiče způsob uspořádání, vztahy mezi prvky, resp. uspořádání samo proměna, přetvoření, přeměna změna nosiče energie, kterým může být například elektrický náboj, tlak v kapalině, či plynu, atomové jádro atd. z latinského základu STA trans = pře, přes, za formare = lat. formovat, tvořit. Od forme, které vzniklo přesmyčkou z řeckého morfé Změna struktury uspořádání, která povede k využití jiných forem přenosu energie. Změna v struktuře nosič-prvek a jejich vazbě. Změníme nosiče energie v systému (stlačený vzduch, elektrická energie, mechanická energie apod.). To vyžaduje i příslušnou změnu součástí. ME – mechanická energie. Nosič: tuhé těleso. Různé podtypy energie.: kinetická, potenciální, deformační, setrvačník, pružina, závaží atd.

49 Interpretace znakového řetězce:
ME(Trns(ChVVal)) Mechanika koho, čeho transformace typu změna energetického nosiče Machinace, přelstění přírody. Dnes obor fyziky, který se zabývá mechanickým pohybem, tedy přemísťováním těles v prostoru a čase a změnami velikostí a tvarů těles proměna, přetvoření, přeměna změna hodnoty klíčové (určující) veličiny z latinského základu Mechané trans = pře, přes, za formare = lat. formovat, tvořit. Od forme, které vzniklo přesmyčkou z řeckého morfé Změna hodnoty klíčové mechanické veličiny. Změna v struktuře nosič-prvek a jejich vazbě. Změníme nosiče energie v systému (stlačený vzduch, elektrická energie, mechanická energie apod.). To vyžaduje i příslušnou změnu součástí. ME – mechanická energie. Nosič: tuhé těleso. Různé podtypy energie.: kinetická, potenciální, deformační, setrvačník, pružina, závaží atd.

50 Technologické vytvarování
Mechanický princip ložiska, resp. Uložení TCS Cnstr Shape Technologické vytvarování funkční části do tvaru klínu ME R-Eff Bearing Nápady ME Trns ChVVal

51 Interpretace znakového řetězce:
STRUCT(Trns(ChCarr)) AND ELS(Trns(ChCarr)) Tento řetězec znamená, že v celkovém uspořádání systému dojde ke změně energetických nosičů. Přitom dojde také ke změně energetických nosičů na poli aktivit elektrotechnických systémů. Například na strukturní úrovni dojde ke změně nosiče energie (převodu, transformaci) z elektrického na mechanický, což vyžaduje i změnu nosiče v elektrotechnickém systému – přechod (transformaci) mezi řídicí a výkonovou složkou (napěťové úrovně, přizpůsobení průřezů vodičů potřebám výkonového obvodu, který dále transformuje elektrickou energii na mechanickou).

52 Gramatika GLB Gramatika umožňuje generovat smysluplné a interpretovatelné znakové řetězce v jazyce GLB. Navrhovaná gramatika je formulována jako bezkontextová. Gramatika se skládá z: definice hlavní struktury (general grammar pattern) znakových řetězců (sing chains) a ze seznamu zakázaných znakových řetězců (forbidden grammar forms) (Jura, Bíla, 2007)

53 General grammar pattern
Ch = <FAct <α1 <Princ1 <β11 < Princ2 <γ11>>> AND <β21 < Princ2 <γ21>>> AND <βi1 < Princ2 <γi1>>> > AND <α2 <Princ1 <β12 < Princ2 <γ12>>> AND <β22 < Princ2 <γ22>>> AND <βj2 < Princ2 <γj2>>> … AND <αn <Princ1 <β1n < Princ2 <γ1n>>> AND <β2n < Princ2 <γ2n>>> AND <βkn < Princ2 <γkn>>> >, α1, α2 ,…, αn  FamFAct β11, β21 , …, βkn  FamPrinc1, where α1, α2 ,…, αn  FamFAct , β11, β21 , …, βkn  FamPrinc1, γ11, γ21, …, γkn  Fam Princ2 , AND …is a connection operator with the meaning of logical AND, and “<”, “>” and “,” are sign separators. AND …spojovací operátor s významem logické konjunkce γ11, γ21, …, γkn  Fam Princ2 , “<”, “>” a “,” jsou znakové separátory

54 Tabulka vybraných zakázaných řetězů
FAct Princ1 Princ2 Popis Vysvětlení MSF R-Eff Bearing Relative Effects - generalized Bearing. V současnosti není obvyklé realizovat zobecněné ložisko pomocí matematických formalismů Emb Include Embedding - to embed without specified utilisation of functionalities Funkce a struktura jsou v matematice silně spjaty a není možné cokoliv do této struktury zabudovat aniž by to mělo na její funkci vliv. Annex Embedding - to Annex. Operace zabrání není obvykle zapracovaná do matematických formalismů. Prod UnivQual Production of Universal Qualities (money, water, light, foodstuffs), Matematické a formální struktury obvykle produkují zase jen matematické a formalin struktury. UnivPower Production of Universal Powers (electrical energy, heat). LGS Trns ChCarr Transformation - Change of Energy Carriers. V současnosti není obvyklé realizovat změnu nosiče energie na legislativním poli aktivit. ChCarrV Transformation - Change of Carrier Variables. V současnosti není obvyklé realizovat změnu proměnné nosiče na legislativním poli aktivit. Transms Transformation - (Transmission) Change of position of energy matter without changes of the internal properties. V současnosti není obvyklé realizovat změnu stavu energetické substance na legislativním poli aktivit. V současnosti není obvyklé realizovat zobecněné ložisko na legislativním poli aktivit. Ačkoliv je možné popsat produkci univerzálních kvalit použitím legislativních prostředků, tak legislativní prostředky neprodukují univerzální kvality sami o sobě. Ačkoliv je možné popsat produkci univerzální energie použitím legislativních prostředků, tak legislativní prostředky neprodukují univerzální energii sami o sobě. ORG V současnosti není obvyklé realizovat změnu nosiče energie na organizačním poli aktivit. Cnstr - Constructions principles (to Separate, to Fix, to Bear, to form a volume, to Join, to Shape, to form a Milieu) Konstrukční principy jsou obvykle realizovány na technickém nebo fzyikálním poli aktivit.

55 Příklad – Malá pontonová elektrárna
Mechanické segmenty (pontony) jsou se pohybují v závislosti na mořských vlnách. Pontony jsou navzájem spojené. Nepravidelný oscilační pohyb pontonů je transformován na jednosměrný rotační pohyb, který pohybuje rotorem alternátoru. (Bíla, Tlapák 2005)

56 Závěr Interpretace znakových řetězců s popisem nového zařízení je klíčový proces syntézy konceptuálního návrhu, při kterém emerguje výsledné řešení.

57 Koncepční inovace - Protiklíny
Využívá se u nich  vzájemného vklínění dvou segmentů, jejichž styčnou plochou je šikmá plošina. Buď to jsou dva klíny vůči sobě pohyblivé, přičemž pohyb je usměrňován pomocí drážky, nebo je to klín s vhloubením, ve kterém se pohybuje menší klínek. Jsou určeny do velmi úzkých puklin a spárek.