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Planejamento Automatico

Jhonatan [email protected]

15 de outubro de 2012

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Sequencia

O problema do planejamento automatico

Busca no espaco de estados

STRIPS

Tecnicas de planejamento automatico

Aplicacoes praticas

Conclusoes

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O problema do planejamento

Planejamento e o processo de escolher um conjunto de acoes edeterminar uma sequencia em que elas devem ocorrer de tal modoque um objetivo seja satisfeito.

A sequencia em que as acoes devem ocorrer e chamada de plano.

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O problema do planejamento

Existem varios tipos de planejamento, onde cada tipo se aplica a umdomınio especıfico de problemas. Podemos citar, por exemplo:

Planejamento Estrategico

Planejamento Tatico

Planejamento Operacional

Planejamento Urbano

Planejamento Familiar

Planejamento Automatico

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O problema do planejamento

Planejameno automatico e a area da IA responsavelpor estudar o processo de planejamento atraves do uso do computador.

E atribuıdo a um agente, tambem chamado de agente planejador, aresponsabilidade de:

Encontrar um plano para um problemaExecutar o plano

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O problema do planejamento

Formalmente, um problema de planejamento e defenido como:

< s0,G ,T >

Onde:

s0 e estado inicialG e o objetivoT e sistema de transicao de estados

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O problema do planejamento

O sistema de transicao de estados e definido como:

T =< S ,A, γ >

Onde:

S = {s0, s1, ..., sn} e o conjunto de estadosA = {a0, a1, ..., am} e o conjunto de acoesγ = S x A ⇒ S e a funcao de transicao de estados

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O problema do planejamento

A busca por plano inicia-se aplicando um conjunto de acoes a partirdo estado inicial ate que ocorra uma transicao para um estadosn ≡ G , como segue:

s1 = γ(s0, a0), s2 = γ(s1, a1), ..., sn = γ(sn−1, am)plano = {a0, a1, a2, ..., am}

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Busca no Espaco de Estados

Busca para frente inicia-se pelo estado inicial do problema e tracapor uma sequencia de acoes que alcance o objetivo do problema

Figura : Busca para frente

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Busca no Espaco de Estados

Busca para tras inicia-se pelo estado que representa o objetivo e tracauma sequencia de acoes que alcance o estado inicial do problema.

Figura : Busca para tras

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Busca no Espaco de Estados

Para que um problema seja resolvido de modo automatico e necessariorepresenta-lo em alguma linguagem de modelagem de problemas:

Calculo SituacionalSTRIPSADLPDDL

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STRIPS

STRIPS e uma linguagem formal derivada da logica de primeiraordem usada para decompor problemas de planejamento automaticoem condicoes logicas.

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STRIPS

Em STRIPS um problema e definido como:

< s0, L,A,G >Onde:

s0 e o estado inicialL e o conjunto de literaisA e o conjunto de acoesG e o objetivo

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STRIPS

Uma acao ai possui a seguinte estrutura:

ai : nome((a0, a1, ...an), PRE, ADD, DEL)

Um estado si e representado por uma conjuncao dos literaisverdadeiros:

si : l1 ∧, l2 ∧, . . . ,∧ln

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STRIPS

Exemplo: Um robo precisa mover um conjunto de blocos empilhadossobre um superfıcie.

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STRIPS

Modelando o problema:

Literais:Sobre(x,y): O bloco x esta sobre o bloco yLivre(x): Nao ha outro bloco sobre x

Acoes:Mover((x,y,z),PRE: Sobre(x,y) ∧ Livre(x) ∧ Livre(z),ADD: Sobre(x,z)DELL: ¬Sobre(x,y) ∧ ¬Livre(z))

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STRIPS

Estado inicial:s0 :Sobre(A,B)∧Sobre(B,C )∧Sobre(C ,Mesa)∧Livre(A)∧Livre(Mesa)

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STRIPS

Objetivo:G : Sobre(C ,B) ∧ Sobre(B,A) ∧ Sobre(A,Mesa)

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STRIPS

O robo escolhera a acao que tem suas precondicoes satisfeitas noestado corrente:

s0: Sobre(A,B) ∧ Sobre(B,C) ∧ Sobre(C,Mesa) ∧ Livre(A) ∧Livre(Mesa)

Mover((A,B,Mesa),PRE: Sobre(A,B) ∧ Livre(A) ∧Livre(Mesa),. . .)

Mover((B,C,Mesa),PRE: Sobre(B,C) ∧ Livre(B) ∧Livre(Mesa),. . .)

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STRIPS

Aplicando a acao MOVER(A,B,Mesa) obtem-se um novo estado:

s1: Sobre(B,C) ∧ Sobre(A,Mesa) ∧ Sobre(C,Mesa) ∧ Livre(A) ∧Livre(B)

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STRIPS

Aplicando a acao MOVER(B,C,A) obtem-se um o estado:

s2: Sobre(B,A) ∧ Sobre(A,Mesa) ∧ Sobre(C,Mesa) ∧ Livre(B) ∧Livre(C) ∧ Livre(Mesa)

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STRIPS

Aplicando a acao MOVER(C,Mesa,B) obtem-se o estado:

s3: Sobre(C,B) ∧ Sobre(B,A) ∧ Sobre(A,Mesa) ∧ Livre(C)

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STRIPS

A Solucao e a seguinte sequencia de acoes:Mover(A,B,Mesa) ⇒ Mover(B,C,A) ⇒ Mover(C,Mesa,B)

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Tecnicas de planejamento automatico

Existem varias tecnicas para o problema do planejamento automatico:

GRAPHPLANSATPLAN

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Aplicacoes praticas

Uma das principais areas de aplicacao do planejamento automatico ea robotica:

Arquitetura NHC (Nested Hierarchical Controller): robo coletainformacoes obtidas por seus sensores e gera uma estrutura de dadosque representa o domınio do problema. A partir do modelo o robodetermina as acoes a serem executadas.

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Aplicacoes praticas

NASA: desenvolveu um ambiente de planejamento automaticovoltado para missoes espaciais - ASPEN.

UFC: Planejamento automatico voltada a administracao de recursoshıdricos no Estado do Ceara

Petrobras: em parceria com a USP esta estudando como usarplanejamento automatico para otimizar problemas que exijam tempoe recursos.

INPE: junto com institutos europeus vem estudando planejamentoautomatico para testes espaciais - SPAAS

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Conclusoes

Problemas de planejamento sao complexos.

E muito importante modelar bem o problema.

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Conclusoes

Planejamento automatico e uma area de grande importancia dentroda IA.

Existem varias competicoes internacionais:

Competicao Internacional de Planejamento (IPC)Conferencia Europeia de Planejamento (ECP)Conferencia Internacional de Planejamento e Escalonamento (ICAPS)

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Fim

Obrigado! Perguntas?

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