人工智能基础07--自动规划系统20.ppt

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1、目录第一章绪论第二章知识表示第三章　搜索技术第四章推理技术第五章　机器学习第六章　专家系统第七章自动规划系统第八章自然语言理解第九章智能控制第十章人工智能程序设计7.1自动规划概述7.1.1规划的概念及作用1.规划的概念定义7.1从某个特定的问题状态出发，寻求一系列行为动作，并建立一个操作序列，直到求得目标状态为止。这个求解过程就称为规划。定义7.2规划是对某个待求解问题给出求解过程的步骤。规划涉及如何将问题分解为若干相应的子问题，以及如何记录和处理问题求解过程中发现的各子问题间的关系。定义7.3规划系统是一个涉及有关问题求解过程

2、步骤的系统。如计算机或飞机设计、火车或汽车运输路径、财政和军事规划等问题。7.1自动规划概述7.1.1规划的概念及作用例：救援仿真机器人系统（RoboCupRescueSimulationSystem，RCRSS）①消防智能体②医疗智能体③警察智能体④普通市民⑤中心智能体⑥路障⑦避难所⑧着火建筑物⑨普通建筑物）7.1自动规划概述7.1.1规划的概念及作用2.规划的作用规划可用来监控问题求解过程，并能够在造成较大的危害之前发现差错。规划的好处可归纳为简化搜索、解决目标矛盾以及为差错补偿提供基础。“十二五”规划、城市规划、企业发展规划

3、7.1自动规划概述7.1.2规划的分类和问题分解途径1.规划的分类（1）按规划内容分国家、地方、重大项目、企业、交通、城市、环境…（2）按规划方法分非递阶（非分层）规划与递阶（分层）规划；线性规划与非线性规划；同步规划与异步规划；基于脚本、框架和本体的规划；基于专家系统的规划；基于竞争机制的规划；…（3）按规划实质分任务规划、路径规划、轨迹规划…7.1自动规划概述7.1.2规划的分类和问题分解途径2.问题分解途径把某些较复杂的问题分解为一些较小的子问题。有两条实现这种分解的重要途径。第一条重要途径是当从一个问题状态移动到下一个状态

4、时，无需计算整个新的状态，而只要考虑状态中可能变化了的那些部分。第二条重要途径是把单一的困难问题分割为几个有希望的较为容易解决的子问题。7.1自动规划概述7.1.2规划的分类和问题分解途径3.域的预测和规划的修正（1）域的预测问题论域的预测。对于不可预测的论域，考虑可能的结果集合，按照它们出现的可能性以某个次序排列。然后，产生一个规划、并试图去执行这个规划。（2）规划的修正规划执行失败导致对规划的修正。在规划过程中不仅要记录规划的执行步骤，而且要记录每一步必须要执行的理由。7.2基于谓词逻辑的规划用谓词逻辑来描述世界模型及规划过程

5、。世界模型的谓词逻辑表示定义谓词确定问题初始状态确定问题目标状态确定基本操作基于谓词逻辑规划的基本过程问题分解子问题规划得到操作序列7.3STRIPS规划系统7.3.1积木世界的机器人规划BACCBA机械手机械手(a)(b)7.3STRIPS规划系统7.3.1积木世界的机器人规划1.积木世界的机器人问题机器人能够执行的动作举例如下：unstack(a,b)：把堆放在积木b上的积木a拾起。在进行这个动作之前，要求机器人的手为空手，且积木a的顶上是空的。stack(a,b)：把积木a堆放在积木b上。动作之前要求机械手必须已抓住积木a，

6、而且积木b顶上必须是空的。pickup(a)：从桌面上拾起积木a，并抓住它不放。在动作之前要求机械手为空手，而且积木a顶上没有任何东西。putdown(a)：把积木a放置到桌面上。要求动作之前机械手已抓住积木a。7.3STRIPS规划系统7.3.1积木世界的机器人规划1.积木世界的机器人问题状态描述谓词：ON(a,b)：积木a在积木b之上。ONTABLE(a)：积木a在桌面上。CLEAR(a)：积木a顶上没有任何东西。HOLDING(a)：机械手正抓住积木a。HANDEMPTY：机械手为空手。7.3STRIPS规划系统7.3.1积

7、木世界的机器人规划2.用F规则求解规划序列采用F规则表示机器人的动作，这是一个叫做STRIPS规划系统的规则，它由3部分组成：第一部分是先决条件。为了使F规则能够应用到状态描述中去。第二部分是一个叫做删除表的谓词。当一条规则被应用于某个状态描述或数据库时，就从该数据库删去删除表的内容。第三部分叫做添加表。当把某条规则应用于某数据库时，就把该添加表的内容添进该数据库。7.3STRIPS规划系统7.3.1积木世界的机器人规划2.用F规则求解规划序列例：move(x,y,z):把物体x从物体y上面移到物体z上面。先决条件：CLEAR(x

8、),CLEAR(z),ON(x,y)删除表：ON(x,y),CLEAR(z)添加表：ON(x,z),CLEAR(y)7.3STRIPS规划系统7.3.2STRIPS规划系统STanfordResearchInstituteProblemSolver