Planejamento Hierárquico Jacques Robin CIn-UFPE Planejamento de Ordem Parcial (POP) com linguagem STRIPS * mais expressivo que resolução de problema.

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2 Planejamento Hierárquico Jacques Robin CIn-UFPE

3 Planejamento de Ordem Parcial (POP) com linguagem STRIPS * mais expressivo que resolução de problema * porque usa a lógica para representar operadores declarativamente e composicionalmente * restrição da lógica da 1a ordem com cálculo das situações * restrito demais para domínios complexos de muitas aplicações reais * necessidade de achar um melhor compromisso expressividade/eficiência * aumentar formalismo e relaxar algumas restrições

4 Limitações de POP-STRIPS * Planejamento a um único nível de granularidade: de POP-STRIPS para POP-HAD-STRIPS * Precondições e efeitos não contextuais: de POP-STRIPS para POP-DUNC * Representação do tempo: de POP-STRIPS para POP-TI-STRIPS * Representação de recursos globalmente limitados: de POP-STRIPS para POP-RC-STRIPS * As aplicações reais mais complexas requerem: POP-TIRC-HAD-DUNC! :)

5 Decomposição Hierárquica: Planejar com refinamento incremental * Hierarquia de operadores abstratos: não direitamente executáveis (não primitivos) com várias decomposições em termos de ações menos abstratas * Construir POP inicial ao maior nível de abstração * Recursivamente decompor ações abstratas * Até POP final conter apenas de ações primitivas * Verificar consistência global do POP final * Sub-POPs largamente independentes: espaço de busca reduzido conhecimento composicional uso e reuso de sub-POPs pre-fabricados ou já planejados

6 Decompose(o,p) Decompose(Construction, Plan(STEPS:{S 1 :Build(Foundation),S 2 :Build(Frame), S 3 : Build(Roof), S 4 :Build(Walls), S 5 : Build(Interior)} Orderings:{S 1 <S 2 <S 3 <S 5, S 2 <S 4 <S 5 }, Bindings:{}, Links:{S 1 Foundation S 2, S 2 Frame S 3, S 2 Frame S 4, S 3 Roof S 5, S 4 Walls S 5 })) Exemplo de operador não primitivo

7 Exemplo de decomposição hierárquica Build House Obtain Permit Hire Builder Pay Builder Construction Decomposes to Build Frame Build Roof Build Walls Build Interior Build Foundation Decomposes to

8 Function POP-DH(plan,operators,methods) return plan inputs: plan, an abstract plan with start and goal steps( and possibly other steps) loop do if Solution?(plan) then return plan S need, c Select-Sub-Goal(plan) Choose-Operator(plan,operators,S need,c) S nomprim Select-Nonprimitive(plan) Choose-Decomposition((plan,methods,S nonprim ) Resolve-Threats(plan) end POP-HD-SCRIPT

9 Solução abstrata x primitiva * P solução abstrata para O, se P decomposição consistente e completa de O a um nível de abstração dado, i.e., se 1. P é internamente consistente. 2. todo efeito de O é atingido por pelo menos 1 passo de P. 3. toda pré-condição dos passos de P é satisfeita por um passo em P ou ser uma das pré-condições de O * P solução primitiva para O, se P verifica 1, 2, 3 e também: 4. todo passo de P é primitivo

10 Propriedades necessárias para garantir POP- HD mais eficiente do que POP * Downward solution property (DSP): P solução abstrata => P abstração de pelo menos uma solução primitiva P1 * Upward solution property (USP): P plano abstrato inconsistente => P abstração de nenhuma solução primitiva P1 * Ação principal: sub-ação A1 de ação abstrata A conectada a todas as pré-condições e efeitos de A

11 Propriedades necessárias para garantir POP- HD mais eficiente do que POP * DSP e USP nem sempre verificadas * Toda decomposição de toda ação abstrata contém uma única ação principal => USP verificada * DSP ou USP verificada => pior caso da busca para uma solução primitiva drasticamente reduzida * Mesmo quando DSP ou USP não são verificadas, detalhar soluções abstratas em primeiro ainda é uma boa heurística

12 efeito ~watch de GiveComb ameaça precond watch de GiveChain efeito ~hair de GiveChain ameaça precond hair de GiveComb Upward solution property: contra-exemplo

13 Busca e decomposição hierárquica * Consistente incompleto * Consistente completo * Downward Solution Property * Inconsistente * X: pode ser podado * Upward Solution Property X X XXXX XXX XXXXXX

14 Decomposição e compartilhamento * Maioria das decomposições das ações abstratas independentes umas das outras * Mas as vezes a única solução primitiva envolve compartilhamento de ações entre decomposições * 2 possibilidades: quando escolher decomposição de uma ação abstrata, verificar oportunidades e restrições de compartilhamento escolher decomposição sem compartilhamento, e depois usar regras de revisão (chamadas críticas) para tornar o plano primitivo resultante em uma solução com ações corretamente compartilhadas

15 Exemplo da necessidade de compartilhar Curtir lua de mel & fazer bebê Casar-se Ir para lua de mel Ter bebê Curtir Lua-de-mel & fazer bebê Casar-se & ir para lua-de-mel Casar-se & ter um bebê

16 De POP-HD-STRIPS para POP-HAD STRIPS * 2 formas ortogonais de planejamento hierárquico: hierarquia de ações de vários níveis de abstração para decomposição hierarquia de precondições de vários níveis de prioridade para aproximação * Podem ser combinadas para reduzir busca: começar por planos completos e consistentes embora abstratos e aproximativos * Exemplo de operador com precondições a 3 níveis de prioridades: Op(Action:Buy(x), Effect:Have(x) ^ ¬Have(Money), Precond:1:Sells(store,x) 2:At(store) 3:Have(Money)) * Hierarquia de aproximação   ! Ação principal  UDP verificada