Cadenos de Inteligencia artificial

1. CADERNOS DE INTELIGÊNCIA ARTIFICIAL
Exemplos em Python
Prof. Ronaldo F. Ramos, Dr
9 de agosto de 2020
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2. Planejamento
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3. Definições
Definição de Plano
Um plano é um conjunto de ações que levam a um objetivo.
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4. Definições
Planejamento Clássico
Planejamento quando se trabalha com agente único e o ambiente é
totalmente observável, determinístico e estático.
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5. Definições
Representação Fatorada
O estado do mundo é representado por meio de um conjunto de variáveis.
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6. Definições
Busca e linguagens
Solução de problemas de planejamento requerem buscas complexas em
espaços de estados de sistemas que costumam ser representados em
linguagens apropriadas como a LPO, Strips, PDDL, etc.
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7. STRIPS
STRIPS
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8. STRIPS
STRIPS
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9. PDLL
PDLL
Planning Definition Language é uma linguagem comum para escrever
domínios STRIPs e conjuntos de problemas.
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10. PDLL
Criando um Domínio
1. (define (domain magic-world)
2. (:requirements :strips :typing))
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11. PDLL
Definindo Tipos de Objetos no Mundo
1 (def ine (domain magic -world)
2 (: requirements :strips :typing)
3 (: types player location monster element chest)
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12. PDLL
Estados-PDLL
são conjunções de literais (ground)
em(p1, jfk)ˆem(p2, sfo)ˆaviao(a1)ˆaviao(a2)ˆ... ou
at(p1, jfk)ˆat(p2, sfo)ˆplane(a1)ˆplane(a2)ˆ...
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13. PDLL
Ações
três componentes: ação, precondição e efeito
Pré-condição – Uma conjunção livre de função de literais positivos
estabelecendo o que deve ser verdade no estado antes da ação ser
executada
efeito – Uma conjunção de literais livres de função descrevendo
como o estado muda quando a ação é executada.
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14. PDLL
Exemplo de Ação
Ação(Voar(p, de, para)),
PRECOND: Em(a,de) ∧ Avião(a) ∧ Aeroporto(de) ∧ Aeroporto(para)
EFEITOS:! Em(a,de) ∧ Em(a,para))
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15. PDLL
Exemplo de Ação
1 (def ine (domain magic -world)
2 (: requirements :strips :typing)
3 (: types player location monster element chest)
4 (: action move
5 :parameters (?p - player ?l1 - location ?l2 -
location)
6 :precondition (and (at ?p ?l1) (border ?l1 ?l2) (
not (guarded ?l2)))
7 effect (and (at ?p ?l2) (not (at ?p ?l1)))
8 )
9 )
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16. PDLL
Metas
são conjunções de literais que podem conter variáveis
Em(C1, JFK) ˆEm(C2, SFO)
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17. PDLL
Problema Completo
1 (def ine (problem move -to -castle)
2 (: domain magic -world)
3 (: objects
4 npc - player
5 town field castle - location
6 )
7 (: init
8 (border town field)
9 (border field castle)
10 (at npc town)
11 )
12 (: goal (and (at npc castle)))
13 )
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18. PDLL
Solução
Solution found in 2 steps!
1. move npc town field
2. move npc field castle
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19. PDLL
Testando Online
https://stripsfiddle.herokuapp.com/
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20. PDLL
Qual a Diferença entre esta tecnologia e uma simples
busca em espaço de estados
As diferenças consistem na representação das metas, estados, ações e na
forma como são construídas as sequências das ações.
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21. Ordem Parcial e Ordem Total
Planejadores
→ Planejadores em progressão/regressão
→ Planos parciais e incompletos
→ Podemos ter refinamentos ou ações de modificação
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22. Ordem Parcial e Ordem Total
Planejamento Progressivo
Busca pra frente – Planejamento com progressão
Começa com o estado inicial, escolhe ação e teste de meta
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23. Ordem Parcial e Ordem Total
Planejamento Regressivo
Busca pra trás no espaço de estados
Começa a partir do estado meta, aplica somente ações relevantes
Para ações que atingem certo literal, as ações não podem desfazer
nenhum literal desejável (consistência)
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24. Ordem Parcial e Ordem Total
Planejamento em Ordem Total
O planejador cria o plano em passos totalmente ordenados. Sequência
linear. STRIPS é um planejador de ordem total.
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25. Ordem Parcial e Ordem Total
Planejamento em Ordem Parcial
Em planos de ordem parcial não há a linearidade plena, mas restrições em
termos de tempos e passos.
→ Não determinístico
→ Começa um plano parcial mínimo
→ Satizfaz uma precondição por vez
→ Trata-se de um planejamento regressivo
→ É consistente e completo.
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26. Ordem Parcial e Ordem Total
Linearização
Transformação da ordem parcial em ordem total
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27. Ordem Parcial e Ordem Total
Passo de Um plano
Uma ação
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28. Ordem Parcial e Ordem Total
Restrição de Ordenamento
Podem ocorrer e frequentemente ocorre restrições de ordenamento no
modelo. Isso significa que uma ação ou passo (A) deva ser previsto para
ocorrer em ordem com relação a um passo B.
A ≺ B
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29. Ordem Parcial e Ordem Total
Ligação Causal
Ligações causais (A → p B). A chega a B por p. Também chamado de
intervalo de proteção.
Ex.
(MeiaDireita →MeiaDireitaCalcada SapatoDireito)
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30. Ordem Parcial e Ordem Total
Conflito
Uma ação C conflita com (A → p B) se C tem !p e C vem depois de A e
antes de B.
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31. Ordem Parcial e Ordem Total
Completeza
Um plano é completo se cada pré-condição de cada passo é alcançada por
algum outro passo.
→ Um passo alcança uma condição se esta é um dos "efeitos"do passo.
→ Ligações causais são usadas como intervalos de proteção.
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32. Ordem Parcial e Ordem Total
Consistência
Um plano é consistente se não existem contradições no ordenamento ou
nas constantes de ligação.
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33. Ordem Parcial e Ordem Total
Heurísticas Para POT/POP
→ POP não representando os estados diretamente torna difícil estimar a
distância para a Meta.
→ Heurísticas são necessárias para saber qual plano refinar.
→ Heurística 1: contar o número de precondições distintas abertas
→ Heurística 2: a variável mais restrita. (Uso de PSR)
Em um ou outro caso as heurísticas costumam lançar mão de relaxamento
de restrições para direcionar o processo de busca.
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34. Grafos de Planejemento
Grafos de Planejamento
Pergunta Básica
Podemos alcançar um estado objetivo a partir do estado inicial?
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35. Grafos de Planejemento
Grafo de Planejamento
Conceito
Grafo direcionado organizado em níveis que se alternam na representação
de estados e ações percorrendo o caminho do estado inicial até a meta
(Condição de término).
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36. Grafos de Planejemento
Problema do Bolo
FONTE: Russel e Norvig
Inicio(Ter(Bolo))
Objetivo(Ter(Bolo) ∧ Comido(Bolo))
Ação(Comer(Bolo)
PRECOND: Ter(Bolo)
EFEITO: ¬ Ter(Bolo) ∧ Comido(Bolo))
Ação(Assar(Bolo)
PRECOND: ¬ Ter(Bolo)
EFEITO: Ter(Bolo))
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37. Grafos de Planejemento
Grafo de Planejemento
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38. Grafos de Planejemento
Grafo de Planejamento
Ação de Persistência
Um literal pode aparecer quando nenhuma ação o causou nem o negou.
Representada como um pequeno retângulo.
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39. Grafos de Planejemento
Ligação ou conexão de exclusão mútua
Mutex
Ocorre quando:
1 Suporte inconsistente. Uma ação nega o efeito da outra ou se cada
par possível de ações que alcançariam os dois literais são mutuamente
exclusivas
2 Interferência. Um dos efeitos de uma ação é a negação de uma
precondição da outra.
3 Necessidades Concorrentes. Uma das precondições de uma ação é
uma negação de uma precondição da outra.
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40. Grafos de Planejemento
Custo do nível
Custo da ação que leva o grafo de um nível para o outro. Pode variar em
função de múltiplas ações.
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41. Grafos de Planejemento
Grafo de Planejamento Serial
Apenas uma ação pode ocorrer em um dado instante t de forma que se
possa contabilizar com mais facilidade o custo total.
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42. Grafos de Planejemento
Heurísticas
→ Heurística de Nível Máximo.Considera o custo de nível máximo de
qualquer dos objetivos. Admissível, mas não necessariamente muito
preciso.
→ Heurística da Soma de Níveis. Devolve a soma dos custos de nível
dos objetivos; isso pode ser inadmissível, mas funciona muito bem
para problemas altamente decomponíveis.
→ etc etc
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43. Grafos de Planejemento
Algoritmo Graphplan
Fonte: Russel e Norvig
Correção. para tl = 0 até ∞
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44. Grafos de Planejemento
Outras abordagens
→ Tradução para um problema de satisfatibilidade booleana (SAT)
→ Busca em espaço de estados para a frente com heurísticas bem
construídas
→ Planejamento como um problema de satisfação de restrições
→ etc etc
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45. Grafos de Planejemento
Continuando
O que faltou?
→ Tratamento de Recursos
→ Caminhos Críticos, etc
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46. Grafos de Planejemento
FOI SÓ UMA INTRODUÇÃO
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47. FIM
FIM
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