planejamento automático

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Palestra referente a rea de Planejamento em Inteligncia Artificial apresentada na Seccom 2012.

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  • Planejamento Automatico

    Jhonatan Alvesjhonatanalves1@gmail.com

    15 de outubro de 2012

    Jhonatan Alvesjhonatanalves1@gmail.com Planejamento Automatico 15 de outubro de 2012 1 / 29

  • 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 umdomnio especfico 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 atribudo 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, >

    Onde:

    S = {s0, s1, ..., sn} e o conjunto de estadosA = {a0, a1, ..., am} e o conjunto de acoes = 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 = (s0, a0), s2 = (s1, a1), ..., sn = (sn1, 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 superfcie.

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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)

    Jhonatan Alvesjhonatanalves1@gmail.com Planejamento Automatico 15 de outubro de 2012 21 / 29

  • STRIPS

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

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

    Jhonatan Alvesjhonatanalves1@gmail.com Planejamento Automatico 15 de outubro de 2012 22 / 29

  • 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 domnio 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 recursoshdricos 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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