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

3 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

71177. ПЕРСПЕКТИВИ ВИРІШЕННЯ ПРОБЛЕМ СТАЛОГО РОЗВИКУ КРАЇН ЗОНИ ЄВРО 482.9 KB
  У багатьох людей, саме словосполучення «сталий розвиток» викликає багато питань. Дійсно, не можна привести жодного прикладу сталого розвитку як якого-небудь об’єкта. Більш того, немає такого фізичного закону, на якому можна було б побудувати теорію сталого розвитку.
71179. Совершенствование уровня профессиональной культуры как фактора повышения эффективности труда персонала на предприятии ООО «Бауцентр Рус» 95.65 KB
  Многие ученые, философы, психологи, культурологи посвятили свои работы изучению профессиональной культуры. Для определения сущности профессиональной культуры необходимо выявить, что скрывается за общественным явлением.
71180. Раскрытие особенностей производства по делам лиц, обладающих привилегиями и иммунитетом от уголовного преследования в рамках Таможенного союза 119.16 KB
  Иммунитет от уголовного преследования является экстра гарантией неприкосновенности лиц которые являются представителями соответствующих ветвей власти. Такие инструменты законодательного характера направлены на построение эффективно работающей системы уголовного производства.
71181. Организация учета расчетов с работниками по оплате труда ОАО «ПРП-станции» 294.5 KB
  Объект исследования – производственно-ремонтное предприятие, которое является филиалом ОАО «Амурэнерго». Организация оказывает услуги по проведению ремонтов теплоэнергетического оборудования, изготовлению продукции для ремонтных целей в энергосистеме, прочим предприятиям, населению.
71183. Создание базы данных для хранения информации о файловой системе 430.04 KB
  Запустив это приложение без параметров, мы имеем только права на чтение. Т.е. никаких изменений в базе данных мы сделать не можем. Это связано с тем, что при запуске этой сессии мы не передавали никаких учетных данных.
71185. Индексы. Ограничения. Создание и удаление 52.08 KB
  Причина состоит в том, что для поля id нет индекса, поэтому не может быть создано ограничение типа FOREIGN KEY. Попробуйте создать внешний ключ на поле id в следующих случаях (Внимание: перед выполнением каждого нового пункта из данного раздела удалите сначала все сделанные изменения)...