planejamento automático
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O desenvolvimento de soluções para problemas não-triviais exige, primeiramente, o estudo minucioso das características intrínsecas destes problemas e determinar o conjunto de ações que quando executadas em uma sequência lógica alcançam tais soluções.Planejamento Automático é uma área da Inteligência Artificial que estuda as formas adequadas de representação do conhecimento e mecanismos eficientes que permitem a agentes inteligentes raciocinar automaticamente as soluções de problemas complexos.Técnicas de Planejamento Automático são utilizadas em diversas áreas principalmente as ligadas às Engenharias, tratando problemas que envolvem alto custo, alto risco e sujeitos a restrições.Especificamente em robótica, o Planejamento Automático é aplicado tanto na construção de planos que regem a movimentação do robô quanto em nível cognitivo, onde constitui-se no processo de raciocínio deliberativo, que promove autonomia ao agente robótico. Esta palestra tem por objetivo apresentar uma visão geral da área de Planejamento Automático, abordando as suas principais técnicas, em especial a técnica que trata problemas de planejamento como um problema de satisfazibilidade em uma fórmula em lógica proposicional.TRANSCRIPT
Planejamento Automatico
Jhonatan [email protected]
15 de outubro de 2012
Jhonatan [email protected] 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 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)
Jhonatan [email protected] 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 [email protected] 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)
Jhonatan [email protected] Planejamento Automatico 15 de outubro de 2012 23 / 29
Tecnicas de planejamento automatico
Existem varias tecnicas para o problema do planejamento automatico:
GRAPHPLANSATPLAN
Jhonatan [email protected] Planejamento Automatico 15 de outubro de 2012 24 / 29
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.
Jhonatan [email protected] Planejamento Automatico 15 de outubro de 2012 25 / 29
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.
Jhonatan [email protected] Planejamento Automatico 15 de outubro de 2012 27 / 29
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)
Jhonatan [email protected] Planejamento Automatico 15 de outubro de 2012 28 / 29
Fim
Obrigado! Perguntas?
Jhonatan [email protected] Planejamento Automatico 15 de outubro de 2012 29 / 29