8134

Планирование с помощью пропозициональной логики. Планирование с частичным упорядочением. Графы планирования

Лекция

Информатика, кибернетика и программирование

Планирование с помощью пропозициональной логики. Планирование с частичным упорядочением. Графы планирования Данный подход основан на проверке выполнимости логического высказывания, модель которого выглядит примерно так: Начальное состояние...

Русский

2013-02-04

62.5 KB

2 чел.

Планирование с помощью пропозициональной логики.

Планирование с частичным упорядочением. Графы планирования

Данный подход основан на проверке выполнимости логического высказывания, модель которого выглядит примерно так:

Начальное состояние & Все возможные описания действий & Цель

Такое высказывание должно содержать пропозициональные символы, соответствующие каждому возможному проявлению действия. Модель, в которой выполняется это высказывание, должна присваивать значение true действиям, являющимся частью правильного плана, и false – другим действиям. Если задача планирования неразрешима, то данное высказывание будет невыполнимым.

Рассмотрим задачу воздушной транспортировки. В начальном состоянии (время 0) самолет P1 находится в аэропорту SFO, а самолет P2 – в аэропорту JFK:

at(P1,SFO)0 & at(P2,JFK)0 & ¬at(P1,JFK)0 & ¬at(P2,SFO)0

Задача состоит в выработке плана действий для достижения состояния, когда самолет P1 находится в аэропорту JFK, а самолет P2 – в аэропорту SFO.

Пропозициональная запись аксиом состояния-преемника выглядит следующим образом:

at(P1,JFK)1  (at(P1,JFK)0 & ¬Fly(P1,JFK,SFO)0) or (at(P1,SFO)0 & Fly(P1,SFO,JFK)0)

at(P2,SFO)1  (at(P2,SFO)0 & ¬Fly(P2,SFO,JFK)0) or (at(P2,JFK)0 & Fly(P2,JFK,SFO)0)

Здесь, например, символ Fly(P1, SFO, JFK)0 является истинным, если самолет P1 вылетает из аэропорта SFO в аэропорт JFK во время 0.

Чтобы предотвратить выработку планов с недопустимыми действиями, необходимо добавить аксиомы предусловий, которые указывают, что для совершения любого действия требуется, чтобы были выполнены его предусловия. В нашем примере необходимо добавить следующие аксиомы предусловий:

Fly(P1,JFK,SFO)0 => at(P1,JFK)0

Fly(P2,SFO,JFK)0 => at(P2,SFO)0

Предположим, что цель истинна в начальном состоянии, во время T=0. То есть проверяем целевое утверждение:

at(P1,JFK)0 & at(P2,SFO)0

Если попытка окажется неудачной, то повторим ее снова во время T=1, то есть проверим выполнимость высказывания

Начальное состояние & Аксиомы состояния-преемника & Цель1

и т.д. до тех пор, пока не достигнем осуществимого плана с минимальной длиной. Можно наложить верхний предел Тmax для безусловного завершения этого алгоритма. В нашем случае Тmax= 1. После нахождения модели выполнимого высказывания план извлекается путем поиска тех пропозициональных символов, которые относятся к действиям, и которым в модели присвоено значение true. Решением данной задачи является следующий план:

Fly(P1,SFO,JFK)0, Fly(P2,JFK,SFO)0

Добавим еще один аэропорт LAX. Рассмотренные аксиомы состояния-преемника и аксиомы предусловия разрешают самолету вылететь в два аэропорта назначения одновременно! Необходимо ввести дополнительные аксиомы для устранения таких фиктивных решений, которые называются аксиомами частичного исключения действий, предотвращающие одновременное выполнение несовместимых действий. Для рассматриваемой задачи это аксиомы:

¬Fly(P1,SFO,JFK)0 & Fly(P1,SFO,LAX)0

¬Fly(P2,JFK,SFO)0 & Fly(P2,JFK,LAX)0

Вместо аксиом исключения можно использовать аксиомы ограничения состояния, утверждающие, что ни один объект не мог находиться в двух местах одновременно:

для любых p, x,y,t  x≠y => (at(p,x)t & at(p,y)t)

В пропозициональной логике необходимо будет записать все базовые экземпляры каждого ограничения состояния.

Итак, планирование в форме доказательства выполнимости предусматривает поиск моделей для высказывания, включающего описание начального состояния, цели, аксиом состояния-преемника, аксиом предусловий, а также либо аксиом исключения действия, либо аксиом ограничения состояния. Можно показать, что эта совокупность аксиом является достаточной, в том смысле, что при их использовании больше не возникают какие-либо “фиктивные решения”. Любая модель, в которой выполняется такое пропозициональное высказывание, будет представлять собой действительный план для первоначальной задачи, а любая линеаризация этого плана будет представлять собой допустимую последовательность действий, которая позволяет достичь цели.

Основным недостатком пропозиционального подхода к решению задач планирования являются размеры пропозициональной базы знаний. которая формируется в процессе решения задачи. Общее количество символов действий ограничено значением:

 T*|act|*|O|P,

где |act| - количество схем действий, |O|- количество объектов в проблемной области, P – максимальная арность (количество параметров) любой схемы действий. Количество выражений еще больше. Например, при 10 временных этапах, 12 самолетах и 30 аэропортах полная аксиома исключения действий состоит из 583 миллионов выражений.

Одним из способов преодоления указанного недостатка является процесс расщепления символов. Например, символ действия fly(P1,SFO,JFK)0, арность которого равна 3, можно заменить тремя новыми символами:

Fly1(P1)0 – самолет P1 прилетел во время 0,

Fly2(SFO)0 – аэропортом отправления в этом полете был SFO,

Fly3(JFK)0 – аэропортом назначения в этом полете был JFK.

Теперь требуется только T*|act|*P*|O| символов.

Аналогичные сокращения допускаются в аксиомах предусловия и аксиомах исключения действий. Для описанного выше случая полная аксиома исключения действий сокращается с 583 миллионов выражений до 9360 выражений.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

72732. Изучение компонентов среды С++ Builder 6: TStringGrid (таблица строк), TMainMenu. Работа с массивами данных 264 KB
  Получение навыков работы с компонентами TStringGrid (таблица строк), TMainMenu (главное меню), программирования ввода матрицы смежности графа с помощью компоненты TStringGrid, разработки классов для решения задач на графах.
72733. История одного ордена (орден Отечественной войны) 75.5 KB
  Цель: Через знакомство с историей ордена Отечественной войны установить имена ветеранов Великой Отечественной войны проживающих в нашем поселке награжденных этим орденом. Актуальность: В 2011 году 22 июня весь наш народ вспоминал одну из самых трагичных страниц в истории России начало Великой Отечественной...
72734. История семьи в судьбе Отечества (вечер воспоминаний) 35 KB
  Цель: Затронуть патриотические чувства учащихся, сделать акцент на выборе доблестной и почетной профессии военного. Побуждать родителей делиться опытом о том, как в семье хранит память о старшем поколении, воспитываются моральные ценности, строятся отношения между поколениями, формируется отношение к окружающему миру.
72735. Бактерии полезные и вредные 42 KB
  Цель: выяснить какие бактерии полезные а какие вредные. Задачи исследования: выяснить где живут бактерии от чего зависит их жизнь какие бывают бактерии и микробы. Сидя перед телевизором часто слышу слова бактерии полезные бактерии вредные бактерии пробиотики пребиотики высказывания о различных йогуртах...
72736. Исследование влияния состава воздуха на здоровье населения города Омска 138.5 KB
  Город Омск – один из крупнейших городов азиатской части России с населением более 1,1 млн. человек. В процессе своей жизнедеятельности город, как и любой другой крупный населенный пункт, производит значительное количество веществ, загрязняющих окружающую среду: воздух, водные объекты и территорию.
72738. Английский язык – визитная карточка современного человека 152 KB
  Значение английского языка как языка межкультурной коммуникации и международного языка имеет в настоящее время неоспоримую значимость. Вся современная мировая общественность общается на английском языке, поскольку наибольшая часть коммуникаций самого различного характера...
72740. Возможности исследовательской работы в детском объединении художественно-эстетического направления (на примере детского театра моды «Виктория») 89 KB
  Детский театр моды –- форма работы с детьми в дополнительном образовании предполагающая интеграцию декоративно-прикладной художественно-эстетической и театральной деятельности детей. Главным результатом работы в объединении конечным продуктом совместной деятельности является создание коллективной коллекции.