Planejamento

Viviane Torres da Silva

viviane.silva@ic.uff.br

http://www.ic.uff.br/~viviane.silva/2010.1/isma

Planos

As tarefas associadas aos planos são:– Planejamento: criação de planos– Seleção de planos– Execução dos planos

Planejamento– A criação dos planos é feita a partir de um conjunto de sub-passos (ou

ações)

Objetivos

Estado inicial

Ações

Planejamento Seleção Execuçãop{i} p

Representações

Representação de estados:– Infeliz ^ Triste estado de uma pessoa

– Acima(B,A) estado do bloco B

Representação de objetivos:– É um estado especial, estado futuro que se deseja alcançar

– Ex.: Feliz ^ Contente

– Ex.: Acima (B,Mesa)

Representação de ações:– É descrita por suas pré-condições e suas pós-condições

– Ex: Mover(B,A,Mesa)

– Pré-condições: ¬Acima(B,Mesa) ^ Acima(_,B) ^ MesaLivre

– Pós-condições: Acima(B,Mesa) ^ ¬ MesaLivre

A

B

A B

A

B

Representações

Uma ação pode ser executada em qualquer estado no qual o conjunto de pré-condições da ação seja verdadeiro

Depois da execução da ação, suas pós-condições refletem o estado do ambiente

Um plano é uma seqüência de ações que quando executado a partir de um estado inicial resulta em um estado final que alcance o objetivo

Ambiente

Observável: podemos observar o estado das entidades no ambiente

Determinista: sabemos qual é a conseqüência da execução de uma ação

Estático: ambiente se modifica somente quando o agente executa uma tarefa

Discreto: número fixo e finito de ações e objetos

Exemplo: O mundo dos blocos

Só um único bloco pode estar diretamente acima de outro bloco

Um robô pode pegar um único bloco de cada vez e mover o bloco para outra posição

O robô não pode pegar um bloco que leve outro em cima

Objetivo: colocar os blocos em uma determinada posição

Exemplo: O mundo dos blocos

Estados:– Acima(B,A): B está acima de A (A pode ser a mesa)

– Livre(C): C não tem nenhum bloco acima

Ações:– Mover(B,A,C): Mover B de A para C

• Precondições: Acima(B,A) ^ Livre(B) ^ Livre(C)

• Póscondições: Acima(B,C) ^ Livre(A) ^ ¬ Acima(B,A) ^ ¬ Livre(C)

– MoverParaMesa(B,A): Mover B de A para a mesa• Precondição: Acima(B,A) ^ Livre(B)

• Póscondições: Acima(B,Mesa) ^ Livre(A) ^ ¬ Acima(B,A)

Algoritmos de Planejamento

Busca para frente Busca para trás

A B

C D

A DC

BEstado inicial:

Objetivo:

Acima(B,A)Livre(B)Livre(C)Livre(D)

Acima(C,A)Acima(D,B)Livre(D)Livre(C)

Busca para frente

Quais são as ações aplicadas ao estado atual que podem gerar o objetivo?

Começamos considerando o estado inicial

Selecionamos as ações que podem ser aplicadas a partir do estado inicial

– As ações aplicadas são aquelas cujas pré-condições são subconjunto do estado inicial

– As pós-condições da ação aplicada gera o próximo estado

Aplicamos o passo anterior até encontrar o objetivo– O objetivo deve ser o estado representado nas pós-condições das ações

Mover(C,Mesa,A)Mover(C,Mesa,B)Mover(C,Mesa,D)Mover(D,Mesa,A)Mover(D,Mesa,C)Mover(D,Mesa,B)Mover(B,Mesa,A)Mover(B,Mesa,C)Mover(B,Mesa,D)Mover(A,Mesa,B)Mover(A,Mesa,C)Mover(A,Mesa,D)

…

…

Exemplo

A DC

B

Acima(B,A)Livre(B)Livre(C)Livre(D)

A B

C D

Mover(B,A,C)Mover(B,A,D)Mover(C,Mesa,B)Mover(C,Mesa,D)Mover(D,Mesa,C)Mover(D,Mesa,B)MoverParaMesa(B,A)

MoverParaMesa(B,A)

Livre(A)Livre(B)Livre(C)Livre(D)

Mover(C,Mesa,A)

Acima(C,A)Livre(B)Livre(C)Livre(D)

…

Acima(C,A)Acima(D,B)Livre(C)Livre(D)

Busca para trás

Quais são os estados a partir dos quais aplicando uma ação se gera o objetivo?

Começamos considerando o estado final, o objetivo

Selecionamos as ações que podem ter sido aplicadas para gerar o objetivo

– As ações aplicadas são aquelas cujas pós-condições geram uma das condições do objetivo

– Somente consideramos ações relevantes, as que sabemos que podem chegar ao objetivo

– As pré-condições da ação aplicada definem o próximo estado

Aplicamos o passo anterior até encontrar o estado inicial

Exemplo

A B

C D

Acima(C,A)Acima(D,B)Livre(C)Livre(D)

Move(D,Mesa,B)Move(D,C,B)Move(C,Mesa,A)Move(C,D,A)

Move(D,Mesa,B)

Acima(C,A)Livre(B)Livre(C)Livre(D)

A B

C

D

MoveParaMesa(B,D)MoveParaMesa(B,C)MoveParaMesa(D,B)MoveParaMesa(D,C)Move(C,Mesa,A)Move(C,B,A)Move(C,D,A)

Move(C,Mesa,A)

A DC

B

Livre(A)Livre(B)Livre(C)Livre(D)

…Acima(B,A)Livre(B)Livre(C)Livre(D)

Ordenação parcial dos planos

Trabalhar com uma abordagem que considere que existem vários sub-objetivos independentes

Solucionar cada um como um sub-plano

Combinar os sub-planos

É possível escolher os sub-objetivos mais importantes para começar

Ex.: Planejar uma viagem de avião de Rio a Madrid1. Encontrar um vôo de Rio a Madrid2. Verificar como chegar da nossa casa até o aeroporto3. Verificar como chegar do aeroporto de Madrid ao hotel

Exemplo: Colocar os sapatos

Objetivo: ter os sapatos postos– Sub-objetivos: ter a meia direita posta, ter a meia esquerda posta, ter o

sapado direito posto e ter o sapato esquerdo posto Ações:

– Colocar a meia direita– Colocar a meia esquerda– Calçar o sapato direito– Calçar o sapato esquerdo

Existe uma ordem entre meia e sapado mas não existe ordem entre esquerda e direita

– Colocar a meia esquerda tem que vir antes de calçar o sapato esquerdo– Mas não é necessário executar exatamente antes

Quando consideramos organizações

Agentes na organização interagem para alcançar objetivos da organização

Existem três tipos de planejamento: Planejamento centralizado para sistemas multi-agentes

– Um único agente faz o planejamento para os demais agentes

Coordenação centralizada dos planos parciais (ou sub-planos)– Cada agente faz o planejamento de sub-planos para alcançar seus objetivos

individuais

– Um coordenador central tenta coordenar a execução dos sub-planos

Planejamento distribuído– Não existe um coordenador central

– Os agentes negociam para coordenar suas ações e solucionar problemas

Planejamento centralizado para SMA

As tarefas que o agente tem que executar quando está planejando para um conjunto de agentes ou para um único agente são similares

1. Ver o plano como um diagrama de estados acíclicos(os estados são as ações)

2. Determinar quais ações podem ser executadas em paralelo e introduzir ponto de sincronização

3. Distribuir a execução das ações para os vários agentes

Coordenação centralizada de planos parciais

Cada agente tem um objetivo e é capaz de criar seu próprio plano e de executá-lo

Cada plano é enviado a um coordenador central

O coordenador:– Sincroniza a execução de todos os sub-planos

– Encontra os conflitos

– Elimina os conflitos (arrumando as ações ou determinando os pontos de sincronização)