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Model Drive

Model Drive. Corso di Laurea Specialistica in Ingegneria Informatica. Applicazione per il pilotaggio di veicoli. Esame di Linguaggi e Modelli computazionali LS Prof. Enrico Denti Progetto di Maria Teresa Roccia. Model Drive. Quali obiettivi e come raggiungerli.

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Presentation Transcript

  1. Model Drive Corso di Laurea Specialistica in Ingegneria Informatica Applicazione per il pilotaggio di veicoli Esame di Linguaggi e Modelli computazionali LSProf. Enrico DentiProgetto di Maria Teresa Roccia Model Drive

  2. Quali obiettivi e come raggiungerli Requisiti di base dell’applicazione: • Controllare la correttezza di sequenze di comandi per il pilotaggio di diversi modellini di macchine, elicotteri o barche. • Esplicitare l’effetto prodotto dall’eventuale esecuzione sul modello del veicolo scelto della particolare sequenza immessa. • I comandi devono poter essere forniti mediante il supporto di un’interfaccia. • Sul modellino è possibile settare 10 differenti valori di accelerazione, da 0 (accelerazione nulla) a 9 (accelerazione massima), che modificano la velocità con cui il modello si muove. • I modellini si differenziano fra loro per il colore (rosso, nero, verde, grigio, blu e giallo). • La portata massima del radio comando è pari a 30 mt. Occorre disporre di: • Un linguaggio specifico per il pilotaggio di modelli di veicolo. • Un interprete per • Controllo della correttezza delle frasi del linguaggio immesse • Descrizione dei movimenti del veicolo a seguito della sequenza delle frasi corrette immesse dall'utente. Definizione di Grammatica Analisi lessicale e sintattica Analisi semantica Model Drive

  3. Up Approccio al problema:Spazio d'azione e possibili movimenti TYPE DIRECTION 2D 3D Backward Left Right Left Right Forward Forward Down Quale grammatica per quale linguaggio? Model Drive

  4. Grammatica BNF: l’idea di partenza (1/1) S ::= <DRIVE> <DRIVE> ::= <TYPE> <INSTRUCTIONS><DOT> <TYPE> ::=<DIMENSION><MODEL><DDOT> <DIMENSION> := 2D_Drive | 3D_Drive <MODEL>::=Car_ | Boat_ | Helicopter_ <ID>::=Red | Green | Black | Yellow | Blue | Grey <INSTRUCTIONS> ::= <START_CMD> <CMDS> <START_CMD> ::=<START> <END_CMD> <CMDS> ::= <CMD> <CMDS> | <STOP_CMD> <CMD> ::=<DIR> <DIST> < SPEEDUP > <END_CMD> <DIR>::=forward | left | right | backward | up | down <DIST> ::=<LP><MT> <DOT> <CM> <RP> < SPEEDUP > ::= <PLUS> <DIGIT> | <MINUS> <DIGIT> <MT> ::=<ZERO_TWO><DIGIT> <CM> ::= <DIGIT><DIGIT> <DIGIT> ::=<ZERO_TWO> | <THREE_NINE> <ZERO_TWO>::=0 | 1 | 2 <THREE_NINE>::=3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 <STOP_CMD> ::=<STOP> <DOT> <LP>::=( <RP>::=) <END_CMD>::=; <DOT>::=. <DDOT>::=: <PLUS>::=+ <MINUS>::=- <STOP>::=OFF <START>::=ON Model Drive

  5. Grammatica BNF: l’idea di partenza (1/2) Grammatica Context-Free (Tipo 2)Secondo Chomsky Quale grammatica? S ::= <DRIVE> <DRIVE> ::= <TYPE> <INSTRUCTIONS><DOT> <TYPE> ::=<DIMENSION><MODEL><DDOT> <DIMENSION> := 2D_Drive | 3D_Drive <MODEL>::=Car_ | Boat_ | Helicopter_ <ID>::=Red | Green | Black | Yellow | Blue | Grey <INSTRUCTIONS> ::= <START_CMD><CMDS> <START_CMD> ::=<START> <END_CMD> <CMDS> ::= <CMD> <CMDS> | <STOP_CMD> <CMD> ::=<DIR> <DIST> < SPEEDUP > <END_CMD> <DIR>::=forward | left | right | backward | up | down <DIST> ::=<LP><MT> <DOT> <CM> <RP> < SPEEDUP > ::= <PLUS> <DIGIT> | <MINUS> <DIGIT> <MT> ::=<ZERO_TWO><DIGIT> <CM> ::= <DIGIT><DIGIT> <DIGIT> ::=<ZERO_TWO> | <THREE_NINE> <ZERO_TWO>::=0 | 1 | 2 <THREE_NINE>::=3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 <STOP_CMD> ::=<STOP> <DOT> Ricorsione, NO SELF-EMBEDDING Quale linguaggio? Linguaggio regolare <LP>::=( <RP>::=) <END_CMD>::=; <DOT>::=. <DDOT>::=: <PLUS>::=+ <MINUS>::=- <STOP>::=OFF Model Drive

  6. Grammatica BNF: l’idea di partenza (1/3) Grammatica LL(K)? S ::= <DRIVE> <DRIVE> ::= <TYPE> <INSTRUCTIONS><DOT> <TYPE> ::=<DIMENSION><MODEL><DDOT> <DIMENSION> := 2D_Drive | 3D_Drive <MODEL>::=Car_ | Boat_ | Helicopter_ <ID>::=Red | Green | Black | Yellow| Blue | Grey <INSTRUCTIONS> ::= <START_CMD><CMDS> <START_CMD> ::=<START> <END_CMD> <CMDS> ::= <CMD> <CMDS> | <STOP_CMD> <CMD> ::=<DIR> <DIST> <SPEEDUP> <END_CMD> <DIR>::=forward | left | right | backward | up | down <DIST> ::=<LP><MT> <DOT> <CM> <RP> <SPEEDUP> ::= <PLUS> <DIGIT> | <MINUS> <DIGIT> <MT> ::=<ZERO_TWO><DIGIT> <CM> ::= <DIGIT><DIGIT> <DIGIT> ::=<ZERO_TWO> | <THREE_NINE> <ZERO_TWO>::=0 | 1 | 2 <THREE_NINE>::=3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 <STOP_CMD> ::=<STOP> <DOT> LL(1) Controllo a livello sintattico:- Troppo vincolante: grammatica con scarsa possibilità di riuso- Inutile: il controllo a livello semantico è comunque necessario Model Drive

  7. Grammatica BNF: l’idea di partenza (1/4) S ::= <DRIVE> <DRIVE> ::= <TYPE> <INSTRUCTIONS><DOT> <TYPE> ::=<DIMENSION><MODEL><DDOT> <DIMENSION> := 2D_Drive | 3D_Drive <MODEL>::=Car_ | Boat_ | Helicopter_ <ID>::=Red | Green | Black | Yellow | Blue | Grey <INSTRUCTIONS> ::= <START_CMD><CMDS> <START_CMD> ::=<START> <END_CMD> <CMDS> ::= <CMD> <CMDS> | <STOP_CMD> <CMD> ::=<DIR> <DIST> <SPEEDUP> <END_CMD> <DIR>::=forward | left | right | backward | up | down <DIST> ::=<LP><MT> <DOT> <CM> <RP> <SPEEDUP> ::= <PLUS> <DIGIT> | <MINUS> <DIGIT> <MT> ::=<ZERO_TWO><DIGIT> <CM> ::= <DIGIT><DIGIT> <DIGIT> ::=<ZERO_TWO> | <THREE_NINE> <ZERO_TWO>::=0 | 1 | 2 <THREE_NINE>::=3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 <STOP_CMD> ::=<STOP> <DOT> DIST: mt.cmoppure km.mtoppure cm.mm … <INTEGER_DIST> ::= <DIGIT> <DIGIT> <DECIMAL_DIST> ::= <DIGIT> <DIGIT> <DIGIT> ::=0 | 1 |2 |3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 Model Drive

  8. Grammatica utilizzata EBNF Grammatica Context-Free (Tipo 2)Secondo Chomsky S ::= <DRIVE> <DRIVE> ::= <TYPE> <INSTRUCTIONS><DOT> <TYPE> ::=<DIMENSION><MODEL><ID><DDOT> <DIMENSION> := 2D_Drive | 3D_Drive <MODEL>::=Car_ | Boat_ | Helicopter_ <ID>::=Red | Green | Black | Yellow| Blue | Grey <INSTRUCTIONS> ::= <START_CMD><CMDS> <START_CMD> ::=<START> <END_CMD> <CMDS> ::={<CMD>} <STOP_CM> <CMD> ::=<DIR> <DIST> < SPEEDUP > <END_CMD> <DIR>::=forward | left | right | backward | up | down <DIST> ::=<LP><INTEGER_DIST> <DOT> <DECIMAL_DIST> <RP> <SPEEDUP> ::= (<PLUS> | <DIGIT>) <DIGIT> <INTEGER_DIST> ::= <DIGIT> <DIGIT> <DECIMAL_DIST> ::= <DIGIT> <DIGIT> <DIGIT> ::=0 | 1 |2 |3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 <STOP_CMD> ::=<STOP> <DOT> <START>::=ON <STOP>::=OFF LL(1) Linguaggio regolare <LP>::=( <RP>::=) <END_CMD>::=; <DOT>::=. <DDOT>::=: <PLUS>::=+ <MINUS>::=- Model Drive

  9. 2D Backward Left Right Forward Analisi Sintattica: limiti 2D_Drive Car_Red: ON; forward(21.15)+5; OFF. 2D_Drive Car_Red: forward(21.15)+5; OFF. Il modello deve essere acceso e poi pilotato! 2D_Drive Car_Red: ON; up(21.15)+5; OFF. La frase è sintatticamente corretta, ma il modello non può volare! 2D_Drive Car_Red: ON; forward(21.15)+0; OFF. La frase è sintatticamente corretta, ma il modello si muoverà? Model Drive

  10. Analisi Semantica: il calcolo del significato In generale Che significato si attribuisce ad una frase sintatticamente corretta di un linguaggio? In particolare: Come si muoverà il modellino scelto a seguito dell’eventuale esecuzione di una corretta sequenza di comandi? Dipende dai valori settati come distanza ed accelerazione, ma soprattutto dal particolare modellino in uso  Ho bisogno di una funzione di valutazione per ogni modellino! Possibili metodologie risolutive: Metodologia object-oriented: Metodo di interpretazione interno alle classi Ma nuova interpretazione => Definizione del nuovo metodo in tutte le classi! Model Drive

  11. Alcune classi sintattiche: esempio • Interpretare i movimenti di un aereo: • Possibilità di decollare solo • Dopo aver raggiunto una certa accelerazione • Se ha a disposizione una certa distanza • Con un determinato comando di direzione,… Model Drive

  12. Analisi Semantica: il calcolo del significato In generale Che significato si attribuisce ad una frase sintatticamente corretta di un linguaggio? In particolare: Come si muoverà il modellino scelto a seguito dell’eventuale esecuzione di una corretta sequenza di comandi? Dipende dai valori settati come distanza ed accelerazione, ma soprattutto dal particolare modellino in uso  Ho bisogno di una funzione di valutazione per ogni modellino! Possibili metodologie risolutive: Metodologia funzionale: Funzione di interpretazione esterna alle classi Ma nuova produzione => Modifica di tutte le funzioni di interpretazione! Metodologia object-oriented: Metodo di interpretazione interno alle classi Ma nuova interpretazione => Definizione del nuovo metodo in tutte le classi! Model Drive

  13. Analisi Semantica: il calcolo del significato In generale Che significato si attribuisce ad una frase sintatticamente corretta di un linguaggio? In particolare: Come si muoverà il modellino scelto a seguito dell’eventuale esecuzione di una corretta sequenza di comandi? Dipende dai valori settati come distanza ed accelerazione, ma soprattutto dal particolare modellino in uso  Ho bisogno di una funzione di valutazione per ogni modellino! Il punto di incontro: Pattern Visitor e tecnica del double dispatch Un oggetto Visitor localizza la funzione di valutazione seguendo l’approccio funzionale e fornendo l’operazione chiamata di solito visit Sono possibili tante versioni della stessa funzione di valutazione quante le classi della tassonomia, seguendo l’approccio object-oriented (oveloading visit) Model Drive

  14. Generazione automatica del riconoscitore LL: Classi sintattiche e Visitor vengono create in modo automatico Le azioni semantiche riguardano solo il Visitor Documento per la grammatica Strumenti utilizzati • Java 1.6.0_03 • NetBeans 6.1 • JavaCC 4.1 • JavaCC “companion tools”: • Java Tree Builder 1.2.2 • JJDoc Model Drive

  15. Analisi Semantica: pattern Visitor e double-dispatch Interpretare i movimenti di un nuovo tipo di modellino significa semplicemente introdurre un nuovo oggetto Visitor Create in automatico (JavaTreeBuilder) Model Drive

  16. Analisi Semantica: pattern Visitor e double-dispatch Anche espandere la grammatica fornendo nuove funzionalià all’applicazione non è un più un problema! Create in automatico (JavaTreeBuilder) Model Drive

  17. Un esempio L’utente decide che vuole avere la possibilità di stabilire fra due o più veicoli qual è quello programmato in modo migliore per raggiungere una determinata destinazione, dato un certo punto di partenza! S ::= <DRIVE> | <BEST_DRIVERS> <BEST_DRIVERS> ::= <SET_START_POS> <SET_STOP_POS> <DRIVERS> . . . <DRIVERS> ::= <DRIVE> {<DRIVE>} . . . . . . Model Drive

  18. Analisi Semantica: esplicitazione del significato • Esplicitazione semantica: • Descrizione verbale, sì ma… • Rappresentazione grafica (mediante la classe ActionSpace) Model Drive

  19. Sviluppi possibili • Migliorare l’esplicitazione semantica mediante rappresentazione grafica tridimensionale dei movimenti (ad esempio utilizzando java3d) • Pilotaggio di altri tipi di modellini oltre a quelli inseriti, ad esempio • Aereo: si può muovere quasi come una macchina, ma anche come un elicottero, ponendo attenzione alle fasi di atterraggio e di decollo che sono più complesse • Sottomarino: si può muovere come una barca, ma anche su e giù come un elicottero, … • Pilotaggio di più modellini contemporaneamente • Per gare di velocità lungo un prefissato percorso • Per individuare il percorso più breve date le coordinate di partenza e di arrivo, … • Descrizione più precisa dello spazio d’azione (oltre le sole coordinate e la portata massima), ad esempio • Tenendo conto di inclinazioni e pendenze (che modificano le fasi di atterraggio o le velocità dei veicoli) • Per fissare percorsi o ostacoli, … • Immaginare diversi possibili scenari applicativi andando oltre i modellini • Movimento di nastri o bracci meccanici sincronizzati • Movimento di un veicolo-aspirapolvere automatico programmato in base ad una precisa planimetria, … Model Drive

  20. DRIVE a MODEL Model Drive

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