Planejamento Automático

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Palestra referente a área de Planejamento em Inteligência Artificial apresentada na Seccom 2012.

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Planejamento Automático

  1. 1. Planejamento Autom´tico a Jhonatan Alves jhonatanalves1@gmail.com 15 de outubro de 2012Jhonatan Alvesjhonatanalves1@gmail.com Planejamento Autom´tico a 15 de outubro de 2012 1 / 29
  2. 2. Sequˆncia e O problema do planejamento autom´tico a Busca no espa¸o de estados c STRIPS T´cnicas de planejamento autom´tico e a Aplica¸˜es pr´ticas co a Conclus˜es oJhonatan Alvesjhonatanalves1@gmail.com Planejamento Autom´tico a 15 de outubro de 2012 2 / 29
  3. 3. O problema do planejamento Planejamento ´ o processo de escolher um conjunto de a¸˜es e e co determinar uma sequˆncia em que elas devem ocorrer de tal modo e que um objetivo seja satisfeito. A sequˆncia em que as a¸˜es devem ocorrer ´ chamada de plano. e co eJhonatan Alvesjhonatanalves1@gmail.com Planejamento Autom´tico a 15 de outubro de 2012 3 / 29
  4. 4. O problema do planejamento Existem v´rios tipos de planejamento, onde cada tipo se aplica a um a dom´ espec´ ınio ıfico de problemas. Podemos citar, por exemplo: Planejamento Estrat´gico e Planejamento T´tico a Planejamento Operacional Planejamento Urbano Planejamento Familiar Planejamento Autom´tico aJhonatan Alvesjhonatanalves1@gmail.com Planejamento Autom´tico a 15 de outubro de 2012 4 / 29
  5. 5. O problema do planejamento Planejameno autom´tico ´ a ´rea da IA respons´vel a e a a por estudar o processo de planejamento atrav´s do uso do computador. e ´ E atribu´ a um agente, tamb´m chamado de agente planejador, a ıdo e responsabilidade de: Encontrar um plano para um problema Executar o planoJhonatan Alvesjhonatanalves1@gmail.com Planejamento Autom´tico a 15 de outubro de 2012 5 / 29
  6. 6. O problema do planejamento Formalmente, um problema de planejamento ´ defenido como: e < s0 , G , T > Onde: s0 ´ estado inicial e G ´ o objetivo e T ´ sistema de transi¸˜o de estados e caJhonatan Alvesjhonatanalves1@gmail.com Planejamento Autom´tico a 15 de outubro de 2012 6 / 29
  7. 7. O problema do planejamento O sistema de transi¸˜o de estados ´ definido como: ca e T =< S, A, γ > Onde: S = {s0 , s1 , ..., sn } ´ o conjunto de estados e A = {a0, a1, ..., am} ´ o conjunto de a¸˜es e co γ = S x A ⇒ S ´ a fun¸˜o de transi¸˜o de estados e ca caJhonatan Alvesjhonatanalves1@gmail.com Planejamento Autom´tico a 15 de outubro de 2012 7 / 29
  8. 8. O problema do planejamento A busca por plano inicia-se aplicando um conjunto de a¸˜es a partir co do estado inicial at´ que ocorra uma transi¸˜o para um estado e ca sn ≡ G , como segue: s1 = γ(s0 , a0 ), s2 = γ(s1 , a1 ), ..., sn = γ(sn−1 , am ) plano = {a0 , a1 , a2 , ..., am }Jhonatan Alvesjhonatanalves1@gmail.com Planejamento Autom´tico a 15 de outubro de 2012 8 / 29
  9. 9. Busca no Espa¸o de Estados c Busca para frente inicia-se pelo estado inicial do problema e tra¸a c por uma sequˆncia de a¸˜es que alcance o objetivo do problema e co Figura : Busca para frenteJhonatan Alvesjhonatanalves1@gmail.com Planejamento Autom´tico a 15 de outubro de 2012 9 / 29
  10. 10. Busca no Espa¸o de Estados c Busca para tr´s inicia-se pelo estado que representa o objetivo e tra¸a a c uma sequˆncia de a¸˜es que alcance o estado inicial do problema. e co Figura : Busca para tr´s aJhonatan Alvesjhonatanalves1@gmail.com Planejamento Autom´tico a 15 de outubro de 2012 10 / 29
  11. 11. Busca no Espa¸o de Estados c Para que um problema seja resolvido de modo autom´tico ´ necess´rio a e a represent´-lo em alguma linguagem de modelagem de problemas: a C´lculo Situacional a STRIPS ADL PDDLJhonatan Alvesjhonatanalves1@gmail.com Planejamento Autom´tico a 15 de outubro de 2012 11 / 29
  12. 12. STRIPS STRIPS ´ uma linguagem formal derivada da l´gica de primeira e o ordem usada para decompor problemas de planejamento autom´tico a em condi¸˜es l´gicas. co oJhonatan Alvesjhonatanalves1@gmail.com Planejamento Autom´tico a 15 de outubro de 2012 12 / 29
  13. 13. STRIPS Em STRIPS um problema ´ definido como: e < s0 , L, A, G > Onde: s0 ´ o estado inicial e L ´ o conjunto de literais e A ´ o conjunto de a¸˜es e co G ´ o objetivo eJhonatan Alvesjhonatanalves1@gmail.com Planejamento Autom´tico a 15 de outubro de 2012 13 / 29
  14. 14. STRIPS Uma a¸˜o ai possui a seguinte estrutura: ca ai : nome((a0 , a1 , ...an ), PRE, ADD, DEL) Um estado si ´ representado por uma conjun¸˜o dos literais e ca verdadeiros: si : l1 ∧, l2 ∧, . . . , ∧lnJhonatan Alvesjhonatanalves1@gmail.com Planejamento Autom´tico a 15 de outubro de 2012 14 / 29
  15. 15. STRIPS Exemplo: Um robˆ precisa mover um conjunto de blocos empilhados o sobre um superf´ ıcie.Jhonatan Alvesjhonatanalves1@gmail.com Planejamento Autom´tico a 15 de outubro de 2012 15 / 29
  16. 16. STRIPS Modelando o problema: Literais: Sobre(x,y): O bloco x est´ sobre o bloco y a Livre(x): N˜o h´ outro bloco sobre x a a A¸˜es: co Mover((x,y,z), PRE: Sobre(x,y) ∧ Livre(x) ∧ Livre(z), ADD: Sobre(x,z) DELL: ¬Sobre(x,y) ∧ ¬Livre(z))Jhonatan Alvesjhonatanalves1@gmail.com Planejamento Autom´tico a 15 de outubro de 2012 16 / 29
  17. 17. STRIPS Estado inicial: s0 : Sobre(A, B) ∧ Sobre(B, C ) ∧ Sobre(C , Mesa) ∧ Livre(A) ∧ Livre(Mesa)Jhonatan Alvesjhonatanalves1@gmail.com Planejamento Autom´tico a 15 de outubro de 2012 17 / 29
  18. 18. STRIPS Objetivo: G : Sobre(C , B) ∧ Sobre(B, A) ∧ Sobre(A, Mesa)Jhonatan Alvesjhonatanalves1@gmail.com Planejamento Autom´tico a 15 de outubro de 2012 18 / 29
  19. 19. STRIPS O robˆ escolher´ a a¸˜o que tem suas precondi¸˜es satisfeitas no o a ca co estado 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),. . .)Jhonatan Alvesjhonatanalves1@gmail.com Planejamento Autom´tico a 15 de outubro de 2012 19 / 29
  20. 20. STRIPS Aplicando a a¸˜o MOVER(A,B,Mesa) obtem-se um novo estado: ca s1 : Sobre(B,C) ∧ Sobre(A,Mesa) ∧ Sobre(C,Mesa) ∧ Livre(A) ∧ Livre(B)Jhonatan Alvesjhonatanalves1@gmail.com Planejamento Autom´tico a 15 de outubro de 2012 20 / 29
  21. 21. STRIPS Aplicando a a¸˜o MOVER(B,C,A) obtem-se um o estado: ca s2 : Sobre(B,A) ∧ Sobre(A,Mesa) ∧ Sobre(C,Mesa) ∧ Livre(B) ∧ Livre(C) ∧ Livre(Mesa)Jhonatan Alvesjhonatanalves1@gmail.com Planejamento Autom´tico a 15 de outubro de 2012 21 / 29
  22. 22. STRIPS Aplicando a a¸˜o MOVER(C,Mesa,B) obtem-se o estado: ca s3 : Sobre(C,B) ∧ Sobre(B,A) ∧ Sobre(A,Mesa) ∧ Livre(C)Jhonatan Alvesjhonatanalves1@gmail.com Planejamento Autom´tico a 15 de outubro de 2012 22 / 29
  23. 23. STRIPS A Solu¸˜o ´ a seguinte sequˆncia de a¸˜es: ca e e co Mover(A,B,Mesa) ⇒ Mover(B,C,A) ⇒ Mover(C,Mesa,B)Jhonatan Alvesjhonatanalves1@gmail.com Planejamento Autom´tico a 15 de outubro de 2012 23 / 29
  24. 24. T´cnicas de planejamento autom´tico e a Existem v´rias t´cnicas para o problema do planejamento autom´tico: a e a GRAPHPLAN SATPLANJhonatan Alvesjhonatanalves1@gmail.com Planejamento Autom´tico a 15 de outubro de 2012 24 / 29
  25. 25. Aplica¸oes pr´ticas c˜ a Uma das principais ´reas de aplica¸˜o do planejamento autom´tico ´ a ca a e a rob´tica: o Arquitetura NHC (Nested Hierarchical Controller): robˆ coleta o informa¸˜es obtidas por seus sensores e gera uma estrutura de dados co que representa o dom´ do problema. A partir do modelo o robˆ ınio o determina as a¸˜es a serem executadas. coJhonatan Alvesjhonatanalves1@gmail.com Planejamento Autom´tico a 15 de outubro de 2012 25 / 29
  26. 26. Aplica¸oes pr´ticas c˜ a NASA: desenvolveu um ambiente de planejamento autom´tico a voltado para miss˜es espaciais - ASPEN. o UFC: Planejamento autom´tico voltada a administra¸˜o de recursos a ca h´ ıdricos no Estado do Cear´ a Petrobras: em parceria com a USP est´ estudando como usar a planejamento autom´tico para otimizar problemas que exijam tempo a e recursos. INPE: junto com institutos europeus vem estudando planejamento autom´tico para testes espaciais - SPAAS aJhonatan Alvesjhonatanalves1@gmail.com Planejamento Autom´tico a 15 de outubro de 2012 26 / 29
  27. 27. Conclus˜es o Problemas de planejamento s˜o complexos. a ´ E muito importante modelar bem o problema.Jhonatan Alvesjhonatanalves1@gmail.com Planejamento Autom´tico a 15 de outubro de 2012 27 / 29
  28. 28. Conclus˜es o Planejamento autom´tico ´ uma ´rea de grande importˆncia dentro a e a a da IA. Existem v´rias competi¸˜es internacionais: a co Competi¸˜o Internacional de Planejamento (IPC) ca Conferˆncia Europ´ia de Planejamento (ECP) e e Conferˆncia Internacional de Planejamento e Escalonamento (ICAPS) eJhonatan Alvesjhonatanalves1@gmail.com Planejamento Autom´tico a 15 de outubro de 2012 28 / 29
  29. 29. Fim Obrigado! Perguntas?Jhonatan Alvesjhonatanalves1@gmail.com Planejamento Autom´tico a 15 de outubro de 2012 29 / 29

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