1.3.6.3.1 Доменно-независимое планирование

На протяжении всего времени существования автоматизированного планирования, ислледования были направлены на проблемно-независимое планирование. В связи с огромными сложностями создания проблемно-независимых планировщиков, которые будут прекрасно работать во всех областях планирования, большинство исследований было сосредоточено на классических областях планирования, то есть областях, которые удовлетворяют следующему набору ограничений:

а) A₀ (конечность Σ). Система Σ имеет конечное множество состояний.

б) A₁ (полностью обозримые Σ). Система Σ полностью обозрима, то есть сожержит всю информацию о состоянии Σ; в этом случае функция наблюденияη является тождественной функцией.

в) A₂ (Детерминированность Σ). Система Σ является детерминированной, то есть для каждого состоянияs и события или действияu : |γ (S,U)| 6 1. Если действие применимо к состоянию, то его применение приносит детерминированную систему к другому уникальному состоянию. Аналогично для возникновения возможных событий.

г) A₃ (Статическая Σ). Система Σ является статической, то есть множество событий Е пустое. Σ не имеет внутреннюю динамику; она остается в том же состоянии, пока контроллер применяет некоторые действия.

д) A₄ (Достижение цели). Единственным видом цели является достижимая цель, которая определяется как состояние системы в условиях достигнутой цели или набора целей состоянияS_g. Цель состоит в том, чтобы найти любую последовательность переходов между состояниями, которая заканчивается на одной из целевых состояний. Это предположение исключает, например, состояния которых следует избегать, ограничения на траекторию смены состояний, и функции полезности.

е) A₅ (Последовательные планы). Метод решения задачи планирования является линейно упорядоченной конечной последовательностью действий.

ж) A₆ (Неопределенность времени). Действия и события не имеют длительности, они мгновенно меняют состояние. Это предположение встроено в модель Transition system, которая не представляет явно время.

з) A₇ (Планирования оффлайн). Планировщик не связан ни с каким из изменений, которые могут произойти в Σ в то время как он выпоняет планирование; он планирует для заданных начальных и целевых состояний независимо от текущей динамики, если таковая имеется.

Таким образом, классическое планирование требует полного знания о детерменированности, статичности, конечности систем с ограниченностью целей и неявным заданием временем. Следовательно, задача планирования сводится к следующей проблеме: учитывая Σ = (S,A,γ), начальное состояниеS₀ и подмножество целевых состоянийS_g, найти последовательность действий, соответствующую последовательности переходов между состояниями (s₀,s₁,...,s_k) такие какs₁ ∈γ (s₀,a₁),s₂ ∈γ (s₁,a₂),...,s_k ∈γ (s_k−1,a_k) иs_k ∈s_g.

Классическое планирование может показаться тривиальным: планирование просто ищет пути в графе, который хорошо описывает проблему. Действительно, если данный граф Σ задан явно, то врядли можно говорить о планировании для этого ограниченного случая. Тем не менее, было доказано, что даже в очень простых задачах, число состояний в Σ может быть на много порядков больше, чем количество частиц во Вселенной. Таким образом, невозможно ни в каком практическом смысле, перечислить все состояния Σ явно. Это создает необходимость в мощных неявных представлениях, которые могут описать полезные подмножества S таким образом, что их можно было компактно и легко искать.

Простейшие представления классического планирования являются теоретико-множественными: состояние s будет представлено как совокупность предложений, множества целевых состояния S_g представлено как указания предложений, таких что все состояния в S_g должны быть удовлетворены, и действие a представляется тремя множествами утверждений:

• предусловия должны быть выполнены в состоянии s для действия a, чтобы быть применимым в s;

• утверждения должны быть доказыемыми;

• утверждений должны отказаться от s, чтобы перейти в результирующее состояние γ (s,a).

План представляет любую последовательность действий, и план решает задачи планирования, если, начиная с s₀, последовательность действий является исполняемой, производя последовательность состояний, чье конечное состояние -S_g.

Более грамотное представление – это классическое представление: начиная с функции первого порядка языка L, состояниеs представляет собой набор простых атомов, и множество целевых состоянийS_g представлено существующей замкнутой совокупностью атомов так, что все состояния должны быть выполнены. Оператор представлен двумя множествами основыных или неосновных литералов: предпосылками и последствиями. Действие является основным экземпляром оператора. План представляет собой любую последовательность действий, и план решает задачи планирования, если, начиная сs₀, последовательность действий является исполняемой, производя последовательный переход между состояниями, а конечное состояние удовлетворяетS_g Стандарт де-факто для классического планирования заключается в использовании некоторых вариантов этого представления.

Ограничения классического планирования.На протяжении почти всего времени существования автоматизированного (интеллектуального) планирования, все исследования проводились в направлении классического планирования. В самом деле, на протяжении многих лет термин проблемно-независимой системы планирования был использован почти синонимично с классическим планированием, так как не было ограничений на вид проблемных областей, который могли быть представлены как домен классического планирования. Но с тех пор как классическое планирование требует выполнения всех ограничний, перечисленных в подразделе про проблемно-независимое планирование, классическое планирование ограничено очень узким классом проблем, которые исключают большинство задач, представляющих практический интерес. Например, исследования Марса и изгибание листового металла не удовлетворяют ни одному из предположений в проблемно-независимом планировании, а игра в бридж удовлетворяет толькоA₀,A₂ иA₆. С другой стороны, некоторые из концепций, разработанных в классическом планировании были весьма полезны при разработке планирования для неклассических областей.