(文章來源:同花順AI)
自動規(guī)劃(automatic planning或 automated planning)是一種重要的問題求解技術,與一般問題求解相比,自動規(guī)劃更注重于問題的求解過程,而不是求解結(jié)果。此外,規(guī)劃要解決的問題,如機器人世界問題,往往是真實世界問題,而不是比較抽象的數(shù)學模型問題。
自動規(guī)劃系統(tǒng)與專家系統(tǒng)均屬高級求解系統(tǒng)與技術。由于自動規(guī)劃系統(tǒng)具有上述特點,而且具有廣泛的應用場合和應用前景,因而引起人工智能界的濃厚研究興趣,并取得許多研究成果。
在研究自動規(guī)劃時,往往以機器人規(guī)劃與問題求解作為典型例子加以討論。這不僅是因為機器人規(guī)劃是自動規(guī)劃最主要的研究對象之一,更因為機器人規(guī)劃能夠得到形象的和直覺的檢驗。有鑒于此,常常把自動規(guī)劃稱為機器人規(guī)劃(robot planning)。機器人規(guī)劃的原理、方法和技術,可以推廣應用至其他規(guī)劃對象或系統(tǒng)。
自動規(guī)劃或機器人規(guī)劃是繼專家系統(tǒng)和機器學習之后人工智能的一個重要應用領域,也是機器人學的一個重要研究領域,是人工智能與機器人學一個令人感興趣的結(jié)合點。有些研究者又把自動規(guī)劃叫做智能規(guī)劃(intelligent planning)。在自動規(guī)劃研究中,有的把重點放在消解原理證明機器上,它們應用通用搜索啟發(fā)技術,以邏輯演算表示期望目標, STRIPS和 ABSTRIPS就屬于這類系統(tǒng)。
這種系統(tǒng)把世界模型表示為一階謂詞演算公式的任意集合,采用消解反演(resoluTIon refutaTIon)來求解具體模型的問題,并采用中間結(jié)局分析(means ends analysis)策略來引導求解系統(tǒng)達到要求的目標。另一種規(guī)劃系統(tǒng)采用管理式學習(spuervised learning)來加速規(guī)劃過程,改善問題求解能力。 PULP-Ⅰ即為一具有學習能力的規(guī)劃系統(tǒng),它是建立在類比基礎上的。 PULP-Ⅰ系統(tǒng)采用語義網(wǎng)絡來表示知識,比用一階謂詞公式前進了一步。
20世紀80年代以來,又開發(fā)出其他一些規(guī)劃系統(tǒng),包括非線性規(guī)劃、應用歸納的規(guī)劃系統(tǒng)、分層規(guī)劃系統(tǒng)和專家規(guī)劃系統(tǒng)等。從某個特定的問題狀態(tài)出發(fā),尋求一系列行為動作,并建立一個操作序列,直到求得目標狀態(tài)為止。這個求解過程就稱為規(guī)劃。規(guī)劃是關于動作的推理。它是一種抽象的和清晰的深思熟慮過程,該過程通過預期動作的期望效果,選擇和組織一組動作,其目的是盡可能好地實現(xiàn)一個預先給定的目標。
規(guī)劃是對某個待求解問題給出求解過程的步驟。規(guī)劃涉及如何將問題分解為若干個相應的子問題,以及如何記錄和處理問題求解過程中發(fā)現(xiàn)的子問題間的關系。規(guī)劃具有層次結(jié)構(gòu)。在規(guī)劃的任務一子任務層次結(jié)構(gòu)中,位于最底層的子任務,其動作必須是個基本動作,就是無需再規(guī)劃即可執(zhí)行的動作。規(guī)劃系統(tǒng)是一個涉及有關問題求解過程的步驟的系統(tǒng)。例如,計算機或飛機設計、火車或汽車運輸路徑、財政和軍事等規(guī)劃問題。
在日常生活中,規(guī)劃意味著在行動之前決定行動的進程,或者說,規(guī)劃一詞指的是在執(zhí)行一個問題求解程序中任何一步之前,計算該程序幾步的過程。一個規(guī)劃是一個行動過程的描述。它可以是像百貨清單一樣的沒有次序的目標表列;但是一般來說,規(guī)劃具有某個規(guī)劃目標的蘊含排序。例如,對于大多數(shù)人來說,吃早飯之前要先洗臉和刷牙或漱口。
又如,一個機器人要搬動某工件,必須先移動到該工件附近,再抓住該工件,然后帶著工件移動。許多規(guī)劃所包含的步驟是含糊的,而且需要進一步說明。臂如說,一個工作日規(guī)劃中有吃午飯這個目標,但是有關細節(jié),如在哪里吃、吃什么、什么時間去吃等等,都沒有說明。與吃午飯有關的詳細規(guī)劃是全日規(guī)劃的一個子規(guī)劃。大多數(shù)規(guī)劃具有很大的子規(guī)劃結(jié)構(gòu),規(guī)劃中的每個目標可以由達到此目標的比較詳細的子規(guī)劃所代替。
盡管最終得到的規(guī)劃是某個問題求解算符的線性或分部排序,但是由算符來實現(xiàn)的目標常常具有分層結(jié)構(gòu)。