人工智能基础之自动规划系统35390.pptx
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1、合肥工业大学合肥工业大学 人工智能与数据挖掘研究室人工智能与数据挖掘研究室1/20目录o第一章第一章绪论o第二章第二章知知识表示表示 o第三章搜索技第三章搜索技术o第四章推理技第四章推理技术o第五章机器学第五章机器学习 o第六章第六章专家系家系统o第七章自第七章自动规划系划系统o第八章第八章自然自然语言理解言理解o第九章第九章智能控制智能控制o第十章第十章人工智能程序人工智能程序设计合肥工业大学合肥工业大学 人工智能与数据挖掘研究室人工智能与数据挖掘研究室2/207.1 自动规划概述7.1.1规划的概念及作用划的概念及作用1.规划的概念划的概念定定义7.1从某个特定的从某个特定的问题状状态出出
2、发,寻求一系列行求一系列行为动作,并建立一个操作序列,直到求得目作,并建立一个操作序列,直到求得目标状状态为止。止。这个求解个求解过程就称程就称为规划划。定定义7.2规划是划是对某个待求解某个待求解问题给出求解出求解过程的步程的步骤。规划涉及如何将划涉及如何将问题分解分解为若干相若干相应的子的子问题,以及如何,以及如何记录和和处理理问题求解求解过程中程中发现的各子的各子问题间的关系。的关系。定定义7.3规划系划系统是一个涉及有关是一个涉及有关问题求解求解过程步程步骤的系的系统。如。如计算机或算机或飞机机设计、火、火车或汽或汽车运运输路径、路径、财政和政和军事事规划等划等问题。合肥工业大学合肥工
3、业大学 人工智能与数据挖掘研究室人工智能与数据挖掘研究室3/207.1 自动规划概述7.1.1规划的概念及作用划的概念及作用例:例:救援仿真机器人系救援仿真机器人系统(RoboCupRescueSimulationSystem,RCRSS)消防智能体消防智能体医医疗智能体智能体警察智能体警察智能体普通市民普通市民中心智能体中心智能体路障路障避避难所所着火建筑物着火建筑物普通建筑物)普通建筑物)合肥工业大学合肥工业大学 人工智能与数据挖掘研究室人工智能与数据挖掘研究室4/207.1 自动规划概述7.1.1规划的概念及作用划的概念及作用2.规划的作用划的作用规划可用来划可用来监控控问题求解求解过程
4、,并能程,并能够在造成在造成较大的危害大的危害之前之前发现差差错。规划的好划的好处可可归纳为简化搜索、解决目化搜索、解决目标矛盾矛盾以及以及为差差错补偿提供基提供基础。“十二五十二五”规划、城市划、城市规划、企划、企业发展展规划划合肥工业大学合肥工业大学 人工智能与数据挖掘研究室人工智能与数据挖掘研究室5/207.1 自动规划概述7.1.2规划的分划的分类和和问题分解途径分解途径1.规划的分划的分类(1)按)按规划内容分划内容分国家、地方、重大国家、地方、重大项目、企目、企业、交通、城市、交通、城市、环境境(2)按)按规划方法分划方法分非非递阶(非分(非分层)规划与划与递阶(分(分层)规划;划
5、;线性性规划与划与非非线性性规划;同步划;同步规划与异步划与异步规划;基于脚本、框架和本体的划;基于脚本、框架和本体的规划;基于划;基于专家系家系统的的规划;基于划;基于竞争机制的争机制的规划;划;(3)按)按规划划实质分分任任务规划、路径划、路径规划、划、轨迹迹规划划合肥工业大学合肥工业大学 人工智能与数据挖掘研究室人工智能与数据挖掘研究室6/207.1 自动规划概述7.1.2规划的分划的分类和和问题分解途径分解途径2.问题分解途径分解途径把某些把某些较复复杂的的问题分解分解为一些一些较小的子小的子问题。有两条。有两条实现这种分解的重要途径。种分解的重要途径。第一条重要途径是当从一个第一条重
6、要途径是当从一个问题状状态移移动到下一个状到下一个状态时,无需无需计算整个新的状算整个新的状态,而只要考,而只要考虑状状态中可能中可能变化了的那些化了的那些部分。部分。第二条重要途径是把第二条重要途径是把单一的困一的困难问题分割分割为几个有希望的几个有希望的较为容易解决的子容易解决的子问题。合肥工业大学合肥工业大学 人工智能与数据挖掘研究室人工智能与数据挖掘研究室7/207.1 自动规划概述7.1.2规划的分划的分类和和问题分解途径分解途径3.域的域的预测和和规划的修正划的修正(1)域的)域的预测问题论域的域的预测。对于不可于不可预测的的论域,考域,考虑可能的可能的结果果集合,按照它集合,按照
7、它们出出现的可能性以某个次序排列。然后,的可能性以某个次序排列。然后,产生一生一个个规划、并划、并试图去去执行行这个个规划。划。(2)规划的修正划的修正规划划执行失行失败导致致对规划的修正。划的修正。在在规划划过程中不程中不仅要要记录规划的划的执行步行步骤,而且要,而且要记录每每一步必一步必须要要执行的理由。行的理由。合肥工业大学合肥工业大学 人工智能与数据挖掘研究室人工智能与数据挖掘研究室8/207.2 基于谓词逻辑的规划用用谓词逻辑来描述世界模型及来描述世界模型及规划划过程。程。o世界模型的世界模型的谓词逻辑表示表示n定定义谓词n确定确定问题初始状初始状态n确定确定问题目目标状状态n确定基
8、本操作确定基本操作o基于基于谓词逻辑规划的基本划的基本过程程n问题分解分解n子子问题规划划n得到操作序列得到操作序列合肥工业大学合肥工业大学 人工智能与数据挖掘研究室人工智能与数据挖掘研究室9/207.3 STRIPS规划系统7.3.1积木世界的机器人木世界的机器人规划划BACCBA机械手机械手机械手机械手(a)(b)合肥工业大学合肥工业大学 人工智能与数据挖掘研究室人工智能与数据挖掘研究室10/207.3 STRIPS规划系统7.3.1积木世界的机器人木世界的机器人规划划1.积木世界的机器人木世界的机器人问题机器人能机器人能够执行的行的动作作举例如下:例如下:unstack(a,b):把堆放
9、在:把堆放在积木木b上的上的积木木a拾起。在拾起。在进行行这个个动作之前,要求机器人的手作之前,要求机器人的手为空手,且空手,且积木木a的的顶上是空的。上是空的。stack(a,b):把把积木木a堆放在堆放在积木木b上。上。动作之前要求机械作之前要求机械手必手必须已抓住已抓住积木木a,而且,而且积木木b顶上必上必须是空的。是空的。pickup(a):从桌面上拾起从桌面上拾起积木木a,并抓住它不放。在,并抓住它不放。在动作作之前要求机械手之前要求机械手为空手,而且空手,而且积木木a顶上没有任何上没有任何东西。西。putdown(a):把把积木木a放置到桌面上。要求放置到桌面上。要求动作之前机械作
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