Utilizzare un pianificatore SHOP. Specificare le conoscenze. Definizione del dominio. Rappresentazione della conoscenza nel pianificatore

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1 Utilizzare un pianificatore SHOP Istruzioni per l utilizzo Specificare le conoscenze che il pianificatore dovrà utilizzare Chiamare il pianificatore su un problema specifico Specificare le conoscenze Rappresentazione della conoscenza nel pianificatore Lo stato iniziale (stato) STATO AZIONI GOAL Formato di rappresentazione per l utente Il risultato che si vuole ottenere (goal) Gli operatori che possono essere applicati per ottenere il risultato (dominio) stato azioni goal PROGRAMMA risultato RISULTATO Formato interno (java, lisp, C, ecc.) Formato di rappresentazione per l utente JSHOP2 Compilazione di un problema 1. Creazione di classi java per 1. dominio 2. problema 2. Compilazione 3. Interpretazione Definizione del dominio Operatori: azioni primitive (direttamente eseguibili) Metodi: azioni astratte (non direttamente eseguibili) che si scompongono in una sequenza Assiomi: regole di ragionamento in un dominio 1

2 Stato del mondo In SHOP uno stato del mondo è una congiunzione di predicati (= formule logiche del primordine che hanno un valore vero o falso) che sono veri in quello stato più_alto (Luigi, Carlo) sta per è vero che Luigi è più alto di Carlo Attenzione, SHOP non incorpora un TMS: i predicati possono essere contraddittori! Operatori di pianificazione Gli operatori di pianificazione (azioni e azioni astratte) si applicano a un insieme di parametri andare_da_a(agente,da,a) Gli operatori SHOP hanno precondizioni e effetti I metodi SHOP hanno solo precondizioni Precondizioni e effetti sono espressi come insieme di predicati Binding più_alto(x,y) non significa molto senza interpretazione più_alto(carlo, Giuseppe) è vero più_alto(mario, Luigi) è falso Lo stesso vale per gli operatori di SHOP: essi sono definiti su variabili che devono essere legate a individui (binding) perché se ne possa valutare l applicabilità Binding Operatore: apri(x, y) prec: davanti(x, y) effetto: aperta(y) Stato del mondo: davanti(carlo, porta_casa) Se vale il binding Carlo = x porta_casa = y davanti (Carlo, porta_casa) Allora l operatore è applicabile apri(carlo, porta_casa) Binding negli operatori complessi (metodi) Op: entra(x, y, z) prec: ha_porta(z, y) davanti(x, y) scomposizione: apri(x,y) attraversa(x,y) Stato del mondo: davanti(carlo, porta_casa) ha(atrio, porta_casa) Se vale lo stesso binding di prima (più atrio = z), Allora sono applicabili gli operatori entra(carlo, porta_casa, atrio) apri (Carlo,porta_casa), attraversa(carlo, porta_casa) Semantica delle azioni Operatore: apri(x, y) prec: davanti(x, y) effetto: aperta(y) Stato del mondo: davanti(carlo, porta_casa) davanti(gatto, porta_casa) In mancanza di ulteriori informazioni è possibile anche il binding apri(gatto,porta_casa) 2

3 Tipi Se si vuole specificare per il pianificatore che solo un essere umano può aprire la porta, occorre introdurre un predicato ad hoc nelle precondizioni apri(x, y) prec: davanti(x, y) umano(x) = tipo di x deve essere umano porta(y) effetto: aperta(y) Anche lo stato del mondo dovrà essere adattato di conseguenza umano(carlo) Metodi I metodi sono la chiave della struttura gerarchica Un metodo può astrarre una sequenza di operatori, oppure di altri metodi Un metodo può avere più di una definizione alternativa esempio Fai acquisti Vai al negozio Scegli prodotti Paga Come funziona INPUT: sequenza di metodi Sostituisce ogni metodo con la sua scomposizione Se ci sono alternative, le prova in parallelo Vai in auto Vai a piedi carta contanti FINE: tutti i metodi iniziali sono stati sostituiti da operatori Task e obiettivi In SHOP il risultato che si vuole ottenere non viene specificato come stato Si specifica direttamente il risultato riferendosi all esecuzione avvenuta di un task Non eseguita_spesa(agente) ma esegui_spesa(agente) Implicitamente fatto(esegui_spesa(agente)) Task e sottotask Il pianificatore viene chiamato normalmente sull operatore di più alto livello Tuttavia, è possibile chiamare il pianificatore su qualsiasi metodo, anche a livelli inferiori di astrazione, o su qualsiasi operatore Equivale a indicare come risultato voluto lo stato in cui quel metodo o operatore è stato eseguito con successo 3

4 Algoritmo SHOP Dati: Dominio (D) Operatori, metodi, assiomi Stato inziale Task Il task viene progressivamente raffinato Il task viene sostituito dai suoi sotto-task Il piano inizialmente è vuoto Man mano che la scomposizione del task raggiunge gli operatori, essi vengono aggiunti al piano Operazioni fondamentali Ci sono modi fondamentali nell algoritmo SHOP per avanzare nella soluzione a) Il task corrisponde semplicemente a un operatore b) Riduzione: il task corrisponde a una sequenza di operatori o metodi Cosa fa il pianificatore? S (stato) T (task) D (dominio) P (piano) Ogni volta che l algoritmo esamina un operatore per la riduzione, verifica se il piano ottenuto fin a allora sarebbe applicabile a partire dallo stato iniziale con il nuovo passo aggiunto Se siamo in una riduzione, allora questa operazione deve essere ripetuta per tutti i passi della scomposizione T vuoto? a = primo task T = task restanti a primitivo? Scomponi a in R = {r,, r} per ogni R T = {r,, r} + T return P fallimento operatore p per a? P = P + p procedure find-plan(s,t,d) return seek-plan(s,t,d,nil) end find-plan procedure seek-plan(s,t,d,p) if T=nil then return the list (p) t = the first task in T; R=the remaining tasks if t is primitive then if there is a simple plan q for t then return seek-plan(q(s),r,d, append(p,q)) else return FAIL else for every simple reduction r for t in S ans = seek-plan(s,append(r,r),d,p) if ans FAIL then return ans end for return FAIL end if end seek-plan Valutare applicabilità di un piano Valutare se un piano è applicabile significa verificare che ogni passo sia eseguibile data la sua posizione nella sequenza che porti al risultato specificato L unico modo per farlo è simulare l esecuzione del piano dallo stato iniziale: Eseguo il passo P 1, calcolo lo stato ottenuto S 1, eseguo il passo P 2 nello stato S 1, ottenendo lo stato S 2, ecc. 4

5 Fallimento della pianificazione Nella pianificazione molti piani parziali vengono scartati Un operatore è applicabile, ma la scelta di quell operatore vincola il pianificatore alla scelta di un operatori che non sono applicabili Un metodo è applicabile, ma nel corso della scomposizione ci si rende conto che non esiste una scomposizione applicabili Collegamenti causali I collegamenti causali si riferiscono alla relazione tra due azioni, di cui la prima rende possibile l esecuzione della seconda Preleva_denaro(x) Fai_spesa(x) esempio Fai acquisti Vai al negozio Scegli prodotti Paga Vai in auto Vai a piedi carta contanti Esempio di trace con piani abbandonati Definizione del problema (defproblem problem nome-dominio ((stato inziale: fatto 1 ) (stato inziale: fatto n )) (achieve-goals (goal 1 ) (goal n )))) Formato operatori (:operator (!nome?par1?parn) (lista precondizioni) (delete-list) (add-list) ) Formato metodi (:method (nome?par1?parn) [nome tail1] (precondizione1) (task-list1) [nome tailn] (precondizionen) (task-listn)) 5

6 esempio: il mondo dei blocchi esempio Achieve-goals C Assert-goals Find-nomove Add-new-goals Find-movable Move-blocks B Move-blocks 1 Move-blocks (2) Move-blocks (3) A B C A Sposta blocchi Move-blocks Sposta blocchi sul tavolo Move-blocks Rimuovi intralci Move-blocks stato iniziale: (block b01) (block b02) (block b03) (on-table b01) (clear b01) (on-table b02) (clear b02) (on-table b03) (clear b03) Codifica del problema achieve-goals: (on-table b01) (on b02 b01) (on b03 b02) (clear b03) (!!assert (goal (on-table b01))) assert-goals (!!assert (goal (on b02 b01))) (!!assert (goal (on b03 b02))) (!!assert (goal (clear b03))) (!!assert (dont-move b01)) find-nomove (!!assert (stack-on-block b02 b01)) find-movable (!pickup b02) move-block 1 (!stack b02 b01) (!!assert (dont-move b02)) (!!remove (stack-on-block b02 b01)) (!!assert (stack-on-block b03 b02)) check (!pickup b03) move-block 1 (!stack b03 b02) (!!assert (dont-move b03)) (!!remove (stack-on-block b03 b02)) Esempio operatore (:operator (!navigate?x?y?z) ((rover?x)(waypoint?y)(waypoint?z) (can_traverse?x?y?z)(available?x)(at?x?y) (visible?y?z)) ((at?x?y)) ((at?x?z))) Metodi: esempio (:method (navigate?rover?from?to) Case1 ;; il rover è già a destinazione ((at?rover?to)) () Case2 ;; il rover può andare direttamente da dove ;; si trova alla sua destinazione ((can_traverse?rover?from?to)) ((!navigate?rover?from?to)) Case3 ;; il rover deve passare da un punto intermedio ((waypoint?mid)(can_traverse?rover?from?mid) (not (visited?mid))) ((!navigate?rover?from?mid) (!visit?mid) (navigate?rover?mid?to) (!unvisit?mid))) 6

7 Metodi: navigate Definire / chiamare un operatore ((at?rover?to)) () navigate?rover?from?to ((can_traverse?rover?from?to)) ((!navigate?rover?from?to)) La definizione di un metodo può essere ricorsiva! ((waypoint?mid) (can_traverse?rover?from?mid) (not (visited?mid))) ((!navigate?rover?from?mid) (navigate?rover?mid?to)) apri(x,y) agente(x) porta(y) entra(x,y) agente(x) stanza(y) apri(x,z) attraversa(x,z) porta_di(z,y) attraversa(x,y) agente(x) porta(y) DEFINIZIONE DEGLI OPERATORI CHIAMATA DEGLI OPERATORI y (la porta nella definizione di apri e attraversa) qui diventa z, dato che y qui sta per la stanza. porta_di(z,y) specifica la relazione tra la porta e la stanza nella definizione di entra (= la porta che si apre e si attraversa è quella della stanza in cui si entra) 7