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

72520. Альфа-Аминокислоты. Пептиды. Белки 215 KB
  Белки это - важнейший класс биологических соединений. Они играют ключевую роль в клетке, присутствуют в виде главных компонентов в любых формах живой материи, поэтому по-прежнему неопровержимо определение Ф.Энгельса, что «жизнь есть способ существования белковых тел».
72521. Сущность понятия «человек» 314 KB
  Теория происхождения человека суть которой заключается в изучении процесса его возникновения и развития получила название антропогенез. Существует несколько подходов к решению вопроса о происхождении человека: Религиозная теория креационизм; теологическая.
72523. Производная 126.5 KB
  Производной функции у = fx в точке х называется предел отношения приращения функции к приращению аргумента если он существует Используется также эквивалентное обозначение и употребляется точка сверху когда речь идет о функциях времени. Производная это скорость изменения функции f при изменении аргумента x.
72525. Металлы 6.33 MB
  Знакомство с черными металлами начнем с чугуна так как чугун генетически по технологии предшествует стали определяет ее состав и в какой-то мере структуру и свойства Получение состав структура и свойства чугуна Черные металлы издавна получают так называемым пирометаллургическим способом: сначала из руд...
72526. Искусственные обжиговые каменные материалы 2.09 MB
  Таким образом получают кирпич и другие керамические изделия из глины. Характеристика глины как сырья для керамики. Превращения глины при обжиге. Да и клинописные записи из которых почерпнуты сведения о Вавилонском кирпиче сделаны на пластинках из обожженной глины они были записаны...
72527. Портландцемент – главное строительное вяжущее 586.5 KB
  Из природных смесей известняка с глиной глины 25 и более или из искусственных производственных смесей того же состава можно получать уже достаточно водостойкие гидравлические вяжущие называемые цементами. Начало современному цементу было положено также англичанином...
72528. Вяжущие материалы. Теория неорганических (минеральных) вяжущих 280.5 KB
  Теория неорганических минеральных вяжущих В данной теме излагаются основные положения теории и основ технологии вяжущих. Различные группы вяжущих гипсовые известковые магнезиальные цементы будут изучаться в следующем семестре на лекции в курсе строительных материалов...