CSELEKVÉSTERVEZÉS (PLANNING)

CSELEKVÉSTERVEZÉS (PLANNING)

CSELEKVÉSTERVEZÉS cselekvéstervezés  szintézis – kisebb elemekből bonyolultabb objektum valamilyen szabályokkal planning, design, sheduling Probléma: • szervezetek, csoportok vagy egyének bizonyos célok elérésére irányuló viselkedésének meghatározása • cél: a világ állapota(i) Kérdések: • Miként hatnak a cselekedetek a világra?  modellezés, szimuláció • Hogyan tervezhető meg egy összetett cselekvéssor? Megközelítések: • speciális, alkalmazásfüggő tervezés • általános célú, alkalmazásfüggetlen tervezés • situated action

CSELEKVÉSTERVEZÉS - ALAPFELTEVÉSEK • a tervezés és a terv végrehajtása szétválik • a világ: determinisztikus, statikus, teljesen megfigyelhető • van kezdőállapot és elérendő cél(ok) • az akciók: elemi akciók, nem párhuzamosíthatók • a tervező teljes tudással rendelkezik a világról • változásokat csak egy terv végrehajtása idézhet elő – a világot külső ok nem mozgatja • nincs visszahatás a tervezésre

CSELEKVÉSTERVEZÉS – TERVEZÉSI FELADAT adott: • a világ kezdeti állapota (teljesen ismert) • a célállapot jellemzése (részlegesen adott) • a világot módosítani képes akciók keresendő: • egy terv (akciók szervezett együttese), amely • végrehajtható • a világot átviszi egy elérendő célállapotba

CSELEKVÉSTERVEZÉS, MINT KERESÉSI PROBLÉMA • általános célú problémamegoldó (GPS) • elágazási tényező nagy lehet pl. vásárlási terv • módszeres próbálkozás  legtöbb cselekedetünk haszontalan lenne • állapotok és akciók közötti kapcsolat  akciók hatása • akciók kölcsönhatása  előfeltételek megadása • kötött sorrendű akciósorozat  kötetlenebb tervreprezentáció • akciók hatása lokális  alcélok

CSELEKVÉSTERVEZÉS, MINT LOGIKAI KÖVETKEZTETÉS • szituációkalkulus – a tényeket egy világállapothoz köti • szituáció: adott pillanatban a világ teljes állapotának leírása • akció: állapot  másik állapot • keret (frame) axiómák • cselekvéstervezés: tételbizonyítás (axiómák + célállapot) problémák: • sok frame axióma • számítási idő • irreleváns akciók • egymás hatását kioltó akciók

CSELEKVÉSTERVEZÉS ... se egyedül keresés, se egyedül következtetés • ha keresési probléma: • túl nagy elágazási tényező, • csak szekvencia lehet egy terv • ha tételbizonyítás: • irányíthatatlan, • irreleváns lépések a tervben  cselekvéstervezés nem pusztán keresési feladat finomabb, gazdagabb reprezentáció szükséges nem lehet olyan általános, mint a logika hatékony következtetésre képes algoritmusok tervező algoritmusok

PÉLDA: KOCKAVILÁG világ: location(block, place) akció: move(what, where) move(block, place)  location(block, place) ? move(b, l1)  move(b, l2)  location(b, l1)  location(b, l2) jobb: move(block, place, state)  location(block, place, next(state)) jobb: location(block, place, result(move(block, place) state)) előfeltételek ? jobb: clear(block, state)  clear(place, state)  location(block, place, result(move(block, place) state))

AKCIÓK REPREZENTÁCIÓJA Akciók • Hogyan reprezentájuk az akciókat? előfeltétel  hatás • Mit tudunk a világról: akciók reprezentációja Reprezentáció alapkérdései: • a világ nem változó része keret probléma (frame problem) általános alapfeltevés: a változások lokálisak (csak az változik, amit hatásként megadtunk) • mi változik, hogy adható meg hatásterjedés problémája (ramification problem) • tevékenység előfeltételeinek megadása kvalifikációs probléma (qualification problem) nehéz pontosan formalizálni

AKCIÓK REPREZENTÁCIÓJA move(b, l) b  l új előfeltétel? megszorítás? b s holds(location(b, b), s)

STRIPS REPREZENTÁCIÓ STRIPS – Stanford Research Institute Problem Solver Elemei: • világ állapota: igaz elemi logikai állítások konjunkciója • cél: elérendő elemi állítások konjunkciója • akciók: operátorok - a • előfeltételek: konjunktív logikai kifejezések - P(a) • hatások: milyen állítások válnak igazzá – A(a) illetve hamissá – D(a) STRIPS feltevések: • minden előfeltétel expliciten adott • ami nincs a hatások között  változatlan • a világ csak az akciók során változhat

STRIPS REPREZENTÁCIÓ Kezdeti állapot: • függvénymentes • konstansokkal felépített literálok • határozott világállapot Célállapot: • változók lehetnek • nem teljes világleírás Akciósorozat: • kezdőállapotból egy végállapotba viszi a világot

STRIPS REPREZENTÁCIÓ – PÉLDA

STRIPS REPREZENTÁCIÓ Def: „a” akció sikeres (succeeds)/végrehajtható S állapotban iff P(a)  S. Def: „a” akció eredménye: result(a, S) = S \ D(a)  A(a) Def: a1, . . . , an akciósorozat, S állapot, S0 = S és Si = result(ai, Si-1) i=1, . . . , n a1, . . . , an akciósorozat sikeres, ha ai sikeres és teljesíti G célt, ha G  Sn.

STRIPS REPREZENTÁCIÓ A STRIPS keresési tér: gyökér node: (  , G) akciósorozat, függő célok cél node: ( a1, . . . ,an, Z), Z  Sn node kiterjesztése a akcióval: ( a1, . . . ,an, Z) A(a)  Z   és D(a)  Z   ( a, a1, . . . ,an, (Z \ A(a))  P(a)) új részcél

RÉSZLEGES SORRENDŰ TERVEZÉS (PARTIAL ORDER PLANNING) Terv: • legyen végrehajtható és vezessen a célhoz • részben rendezett akciók • legkisebb elkötelezettség Reprezentáció: • akció példányok A={A1, A2, .., An}halmaza • akció példányok közti Ai Aj előzési korlátozások Ohalmaza • változó lekötésekre vonatkozó korlátozások V halmaza • a korlátozások v = x ill. v ≠ x formában adottak, ahol v egy változó, x pedig egy másik változó vagy egy konstans • L az oksági kapcsolatok halmaza Ap q Ac formában • Ap azért van a tervben, hogy előállítsa Ac egyik, q előfeltételét. Az oksági kapcsolat egyben korlátozás: előírja, hogy Ap és Ac között, bármilyen más akció is legyen köztük végrehajtva, q igaz kell, hogy maradjon

RÉSZLEGES SORRENDŰ TERVEZÉS részleges terv:  A, O, V, L  A: tervben szereplő akciók halmaza O: előzési korlátozások halmaza V: változólekötésekre vonatkozó korlátozások halmaza L: oksági kapcsolatok halmaza kezdeti állapot: A = A0, A O = A0  A V =   L =   oksági kapcsolatok (casual links):  Ap, Q, Ac  Ap: termelő akció (producer) Ac: fogyasztó akció (consumer) Q: előfeltétel, Ap eredménye, Ac feltétele korlátozás: Ap és Ac között bármely akciót végrehajtva Q igaz maradjon

RÉSZLEGES SORRENDŰ TERVEZÉS Def: egy  Ap, Q, Ac  oksági kapcsolatot fenyeget At  A akció, melyre megengedett az Ap At Ac részleges sorrend és melynek hatása tagadhatja Q-t. fenyegetés elhárítása: • előzési korlátozások megadása • At Ap előzési korlátozás (demotion) • Ac At előzési korlátozás (promotion) • változólekötés At egyik hatása sem tagadhatja Q-t egy terv megoldás, ha: • az összes akció előfeltételeit egy-egy oksági kapcsolat támogat • egyetlen oksági kapcsolatot sem ér fenyegetés

RÉSZLEGES SORRENDŰ TERVEZÉS pillanatnyi célok halmaza (agenda): Ag =  Q, Ai , . . .  Ai  A Q: Ai egy még nem teljesített előfeltétele kettősökből áll: mit kell létrehozni, mi előtt – elemi részcélok pl: Ag =  on(a, b), A ,  on(b, c), A 

RÉSZLEGES SORRENDŰ TERVEZÉS ALGORITMUSA P: kezdeti terv A, O, V, L, Ag: pillanatnyi célhalmaz • Ag =   kész • részcél választása:  Q, Ai   Ag • akció választása: Aj képes előállítani Q-t új/tervben szereplő akció: A' = A   Aj / A' = A O' = O   Aj Ai  V' = V   Aj változóinak lekötése, hogy eredmény Q legyen L' = L    Aj, Q, Ai   • agenda frissítése: ha Aj  A: Ag' =  Ag \  Q, Ai   ha Aj  A: Ag' =  Ag \  Q, Ai     P(Aj), Aj  • fenyegetések elhárítása: újabb előzési korlátok (promotion, demotion) • ha P' terv inkonzisztens, kudarc, egyébként P' és Ag' visszaadása.

GYAKORLATI TERVEZÉS Hierarchikus tervezés • vázlatok, kevesebb előfetétel, dekompozíció • részletek kitöltése részfeladatok nem mindig egyesíthetők Tervezés / végrehajtás tervezés: célállapot  kezdőállapot végrehajtás: kezdőállapot  célállapot plan debugging Gyakorlati tervezés • gazdagabb idő fogalom (intervallumok, akciók időtartama) • erőforrások szerepe (tartós, fogyasztható) • kifinomultabb célok (elérendő, fenntartandó, elkerülendő, időbeli) • felhasználó közreműködése • korlátozáskielégítés, operációkutatás

CSELEKVÉSTERVEZÉS (PLANNING)