ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ (PLANNING)

Τεχνθτι Νοθμοςφνθ ΙΙ stavrosv@di.uoa.gr Μάιοσ 2011 ΣΧΕΔΙΣΜΟΣ (PLANNING)..και εφαρμογζσ ςε video games!

Σχεδιαςμόσ (Planning) 2 Τυπικι περιγραφι ενόσ προβλιματοσ ςχεδιαςμοφ : ρχικι κατάςταςθ Στόχοσ Διακζςιμεσ ενζργειεσ Τυπικι λφςθ ενόσ προβλιματοσ ςχεδιαςμοφ: Μια ακολουκία ενεργειϊν θ οποία όταν εκτελεςτεί ςτθν αρχικι κατάςταςθ καταλιγει ςε μια κατάςταςθ που ικανοποιεί το ςτόχο. Σχεδιαςμόσ: Η αυτοματοποιθμζνθ εφρεςθ λφςθσ.

Σχεδιαςμόσ: πραγματικζσ εφαρμογζσ 3 Σχεδιαςμόσ μονοπατιϊν (Path planning) NASA s Mars Exploration Rover

Σχεδιαςμόσ: πραγματικζσ εφαρμογζσ 4 Σχεδιαςμόσ μονοπατιϊν (Path planning) Video Games!

Σχεδιαςμόσ: πραγματικζσ εφαρμογζσ 5 Σχεδιαςμόσ μονοπατιϊν (Path planning) Video Games!

Σχεδιαςμόσ: πραγματικζσ εφαρμογζσ 6 Ρολλαπλοί ςτόχοι και χρονοδρομολόγθςθ (Scheduling) Hubble Space Telescope

Σχεδιαςμόσ: πραγματικζσ εφαρμογζσ 7 KIVA Robots: αυτόματθ ταξινόμθςθ παραγγελειϊν με τθ χριςθ μετακινοφμενων διαδρόμων ςε αποκικεσ. youtube link

Σχεδιαςμόσ: πραγματικζσ εφαρμογζσ 8 Ρράκτορεσ με δυνατότθτεσ ςχεδιαςμοφ για τον κακοριςμό τθσ γενικότερθσ ςυμπεριφοράσ τουσ (Proactive Agents/ Cognitive Robots) UAV DARPA Grand/Urban Challenge, Honda ASIMO

Κλαςικόσ ςχεδιαςμόσ (Classical planning) 9 Τυπικι περιγραφι του προβλιματοσ: ρχικι κατάςταςθ Στόχοσ Διακζςιμεσ ενζργειεσ

Τι κα δοφμε ςτα επόμενα μακιματα 10 Ενότθτα 11.1: πλζσ γλϊςςεσ αναπαράςταςθσ προβλθμάτων ςχεδιαςμοφ με βάςθ τθ STRIPS Ενότθτα 11.2: Ρροσ τα εμπρόσ αναηιτθςθ, προσ τα πίςω αναηιτθςθ, ευρετικοί μθχανιςμοί Ενότθτα 11.4: ραφιματα ςχεδιαςμοφ νάπτυξθ AI για χαρακτιρεσ (Non-Player Characters) και εφαρμογζσ ςχεδιαςμοφ ςε video games Άλλεσ τεχνικζσ ςχεδιαςμοφ επιγραμματικά Σχεδιαςμόσ με λογικι, Ιεραρχικά δίκτυα εργαςιϊν, Υπο ςυνκικθ ςχεδιαςμόσ, Ειςαγωγι ςτθ γλϊςςα ανάπτυξθσ πρακτόρων Golog,... Planning Domain Description Language (PDDL) Χριςθ ενόσ award-winning planner

11.1 Σχεδιαςμόσ με τθ γλϊςςα STRIPS 11 Ραράδειγμα από τον κόςμο των κφβων (Blocks world) ρχικι κατάςταςθ: s 0 Στόχοσ: g s 0 g Διακζςιμεσ ενζργειεσ: μετακίνθςθ ενόσ κφβου από το τραπζηι ςτθν κορυφι μιασ ςτοίβασ κφβων από τθν κορυφι μιασ ςτοίβασ κφβων ςτο τραπζηι από τθν κορυφι μιασ ςτοίβασ κφβων ςε μια άλλθ ςτοίβα κφβων

11.1 Σχεδιαςμόσ με τθ γλϊςςα STRIPS 12 ρχικι κατάςταςθ ναπαράςταςθ των ιδιοτιτων τθσ κατάςταςθσ με λεκτικά πρϊτθσ τάξθσ (first order logic literals) Κόςμοσ των κφβων Επί(b,x): το b βρίςκεται πάνω από το x, όπου x κάποιοσ άλλοσ κφβοσ ι το τραπζηι Κακαρό(x): το x είναι ελεφκερο για να τοποκετθκεί πάνω του ζνασ κφβοσ Επί(,Τραπζηι) Επί(,Τραπζηι) Επί(,Τραπζηι) Κακαρό() Κακαρό() Κακαρό() s 0

11.1 Σχεδιαςμόσ με τθ γλϊςςα STRIPS 13 ρχικι κατάςταςθ ναπαράςταςθ των ιδιοτιτων τθσ αρχικισ κατάςταςθσ με λεκτικά πρϊτθσ τάξθσ (first order logic literals) αςικά (ground) και χωρίσ ςυναρτιςεισ (function-free) Πλιρωσ οριςμζνθ κατάςταςθ με βάςθ τθν υπόκεςθ κλειςτοφ κόςμου (closed-world assumption) Επί(,Τραπζηι) Επί(,Τραπζηι) Επί(,Τραπζηι) Κακαρό() Κακαρό() Κακαρό() s 0

11.1 Σχεδιαςμόσ με τθ γλϊςςα STRIPS 14 ρχικι κατάςταςθ Υπόκεςθ κλειςτοφ κόςμου (closed-world assumption) Οι ςυνκικεσ που δεν αναφζρονται ςτθν περιγραφι τθσ κατάςταςθσ κεωροφνται ότι είναι ψευδείσ! Επί(,) Επί(,) Επί(,) Επί(,) Επί(,) Επί(,) Επί(,) Επί(,) Επί(,) Επί(,) Επί(,) Επί(,) Επί(Τραπζηι,) Επί(Τραπζηι,) Επί(Τραπζηι,) Επί(Τραπζηι,Τραπ) Κακαρό(Τραπζηι) Επί(,Τραπζηι) Επί(,Τραπζηι) Επί(,Τραπζηι) Κακαρό() Κακαρό() Κακαρό() s 0

11.1 Σχεδιαςμόσ με τθ γλϊςςα STRIPS 15 Στόχοσ ναπαράςταςθ των ιδιοτιτων τθσ τελικισ κατάςταςθσ με λεκτικά πρϊτθσ τάξθσ (first order logic literals) αςικά (grounds) και χωρίσ ςυναρτιςεισ (function-free) Επί(,) Επί(,) Μερικώσ κακοριςμζνθ κατάςταςθ: Μια κατάςταςθ s ικανοποιεί τον ςτόχο g αν περιζχει όλα τα λεκτικά του g (και πικανϊσ και άλλα επιπλζον λεκτικά) g

11.1 Σχεδιαςμόσ με τθ γλϊςςα STRIPS 16 Η αρχικι κατάςταςθ και ο ςτόχοσ του ςχεδιαςμοφ περιγράφονται με λεκτικά τα οποία είναι: βαςικά χωρίσ ςυναρτιςεισ κετικά εννοείται θ ςφηευξθ των λεκτικϊν Επί(,Τραπζηι) Επί(,Τραπζηι) Επί(,Τραπζηι) Κακαρό() Κακαρό() Κακαρό() s 0 Επί(,) Επί(,) g

11.1 Σχεδιαςμόσ με τθ γλϊςςα STRIPS 17 Διακζςιμεσ ενζργειεσ από το τραπζηι ςτθν κορυφι μιασ ςτοίβασ κφβων από τθν κορυφι μιασ ςτοίβασ κφβων ςτο τραπζηι από τθν κορυφι μιασ ςτοίβασ κφβων ςε μια άλλθ ςτοίβα κφβων Επί(,Τραπζηι) Επί(,Τραπζηι) Επί(,Τραπζηι) Κακαρό() Κακαρό() Κακαρό() s 0

11.1 Σχεδιαςμόσ με τθ γλϊςςα STRIPS 18 Διακζςιμεσ ενζργειεσ από το τραπζηι ςτθν κορυφι μιασ ςτοίβασ κφβων από τθν κορυφι μιασ ςτοίβασ κφβων ςτο τραπζηι από τθν κορυφι μιασ ςτοίβασ κφβων ςε μια άλλθ ςτοίβα κφβων Επί(,Τραπζηι) Επί(,Τραπζηι) Επί(,Τραπζηι) Κακαρό() Κακαρό() Κακαρό()??? Μετακίνθςθ(,Τραπζηι,) s 0 s 1

11.1 Σχεδιαςμόσ με τθ γλϊςςα STRIPS 19 Διακζςιμεσ ενζργειεσ Ρροχποκζςεισ: λεκτικά που δθλϊνουν τι κα πρζπει να αλθκεφει ϊςτε θ ενζργεια να είναι εφαρμόςιμθ. Επιδράςεισ: λεκτικά που περιγράφουν τον τρόπο με τον οποίο αλλάηει θ κατάςταςθ Επί(,Τραπζηι) Επί(,Τραπζηι) Επί(,Τραπζηι) Κακαρό() Κακαρό() Κακαρό() Μετακίνθςθ(,Τραπζηι,) s 0 s 1???

11.1 Σχεδιαςμόσ με τθ γλϊςςα STRIPS 20 Διακζςιμεσ ενζργειεσ Ρροχποκζςεισ: Επί(b,x) Κακαρό(b) Κακαρό(y) Επιδράςεισ: Επί(b,y) Κακαρό(x) Επί(b,x) Κακαρό(y) Επί(,Τραπζηι) Επί(,Τραπζηι) Επί(,Τραπζηι) Κακαρό() Κακαρό() Κακαρό() Μετακίνθςθ(,Τραπζηι,) s 0 s 1???

11.1 Σχεδιαςμόσ με τθ γλϊςςα STRIPS 21 Διακζςιμεσ ενζργειεσ Ρροχποκζςεισ: Επί(,Τραπζηι) Κακαρό() Κακαρό() Επιδράςεισ: Επί(,) Κακαρό(Τραπζηι) Επί(,Τραπζηι) Κακαρό() Επί(,Τραπζηι) Επί(,Τραπζηι) Επί(,Τραπζηι) Κακαρό() Κακαρό() Κακαρό() Μετακίνθςθ(,Τραπζηι,) s 0 s 1???

11.1 Σχεδιαςμόσ με τθ γλϊςςα STRIPS 22 Διακζςιμεσ ενζργειεσ Ρροχποκζςεισ: Επί(,Τραπζηι) Κακαρό() Κακαρό() Επιδράςεισ: Επί(,) Κακαρό(Τραπζηι) Επί(,Τραπζηι) Κακαρό() Επί(,Τραπζηι) Επί(,Τραπζηι) Επί(,Τραπζηι) Κακαρό() Κακαρό() Κακαρό() Επί(,Τραπζηι) Επί(,) Επί(,Τραπζηι) Κακαρό() Κακαρό() Κακαρό(Τραπ.) Μετακίνθςθ(,Τραπζηι,) s 0 s 1

11.1 Σχεδιαςμόσ με τθ γλϊςςα STRIPS 23 Διακζςιμεσ ενζργειεσ Ρροχποκζςεισ: Επί(b,x) Κακαρό(b) Κακαρό(y) Επιδράςεισ: Επί(b,y) Κακαρό(x) Επί(b,x) Κακαρό(y) Επί(,Τραπζηι) Επί(,) Επί(,Τραπζηι) Κακαρό() Κακαρό() Κακαρό(Τραπ.)?????? Μετακίνθςθ(,Τραπζηι,) s 1 s 2

11.1 Σχεδιαςμόσ με τθ γλϊςςα STRIPS 24 Διακζςιμεσ ενζργειεσ Ρροχποκζςεισ: Επί(,Τραπζηι) Κακαρό() Κακαρό() Επιδράςεισ: Επί(,) Κακαρό(Τραπζηι) Επί(,Τραπζηι) Κακαρό() Επί(,Τραπζηι) Επί(,) Επί(,Τραπζηι) Κακαρό() Κακαρό() Κακαρό(Τραπ.)?????? Μετακίνθςθ(,Τραπζηι,) s 1 s 2

11.1 Σχεδιαςμόσ με τθ γλϊςςα STRIPS 25 Διακζςιμεσ ενζργειεσ Ρροχποκζςεισ: Επί(,Τραπζηι) Κακαρό() Κακαρό() Επιδράςεισ: Επί(,) Κακαρό(Τραπζηι) Επί(,Τραπζηι) Κακαρό() Επί(,Τραπζηι) Επί(,) Επί(,Τραπζηι) Κακαρό() Κακαρό() Κακαρό(Τραπ.)??? Μετακίνθςθ(,Τραπζηι,) s 1 s 2

11.1 Σχεδιαςμόσ με τθ γλϊςςα STRIPS 26 Διακζςιμεσ ενζργειεσ Ρροχποκζςεισ: Επί(,Τραπζηι) Κακαρό() Κακαρό() Επιδράςεισ: Επί(,) Κακαρό(Τραπζηι) Επί(,Τραπζηι) Κακαρό() Επί(,Τραπζηι) Επί(,) Επί(,Τραπζηι) Κακαρό() Κακαρό() Κακαρό(Τραπ.) Επί(,) Επί(,) Επί(,Τραπζηι) Κακαρό() Κακαρό(Τραπ.) Μετακίνθςθ(,Τραπζηι,) s 1 s 2

11.1 Σχεδιαςμόσ με τθ γλϊςςα STRIPS 27 Επί(,Τραπζηι) Επί(,Τραπζηι) Επί(,Τραπζηι) Κακαρό() Κακαρό() Κακαρό() Επί(,Τραπζηι) Επί(,) Επί(,Τραπζηι) Κακαρό() Κακαρό() Κακαρό(Τραπ.) Επί(,) Επί(,) Επί(,Τραπζηι) Κακαρό() Κακαρό(Τραπ.) Μετακ.(,Τραπζηι,) s 0 s 1 Μετακ.(,Τραπζηι,)s 2

11.1 Σχεδιαςμόσ με τθ γλϊςςα STRIPS 28 Επί(,Τραπζηι) Επί(,Τραπζηι) Επί(,Τραπζηι) Κακαρό() Κακαρό() Κακαρό() Επί(,Τραπζηι) Επί(,) Επί(,Τραπζηι) Κακαρό() Κακαρό() Κακαρό(Τραπ.) Επί(,) Επί(,) Επί(,Τραπζηι) Κακαρό() Κακαρό(Τραπ.) Επί(,) Επί(,) Μετακ.(,Τραπζηι,) s 0 s 1 Μετακ.(,Τραπζηι,)s 2 g

11.1 Σχεδιαςμόσ με τθ γλϊςςα STRIPS 29 Init( Επί(,Τραπζηι) Επί(,Τραπζηι) Επί(,Τραπζηι) Κακαρό() Κακαρό() Κακαρό() ) Goal( Επί(,) Επί(,) ) Action( Μετακίνθςθ(b,x,y), ΡΟΫΡΟΘΕΣΕΙΣ: Επί(b,x) Κακαρό(b) Κακαρό(y) ΕΡΙΔΣΕΙΣ: Επί(b,y) Κακαρό(x) Επί(b,x) Κακαρό(y) ) Action( ΜετακίνθςθΣτοΤραπζηι(b,x), ΡΟΫΡΟΘΕΣΕΙΣ: Επί(b,x) Κακαρό(b) ΕΡΙΔΣΕΙΣ: Επί(b,Τραπζηι) Κακαρό(x) Επί(b,x) )

11.1 Σχεδιαςμόσ με τθ γλϊςςα STRIPS 30 Init(! Οι Επί(,Τραπζηι) μεταβλθτζσ που Επί(,Τραπζηι) εμφανίηονται ςτισ Επί(,Τραπζηι) προχποκζςεισ και επιδράςεισ Κακαρό() πρζπει Κακαρό() να εμφανίηονται Κακαρό() ωσ ορίςματα ) τθσ ενζργειασ Goal( Επί(,) Επί(,) ) Action( Μετακίνθςθ(b,x,y), ΡΟΫΡΟΘΕΣΕΙΣ: Επί(b,x) Κακαρό(b) Κακαρό(y) ΕΡΙΔΣΕΙΣ: Επί(b,y) Κακαρό(x) Επί(b,x) Κακαρό(y) ) Action( ΜετακίνθςθΣτοΤραπζηι(b,x), ΡΟΫΡΟΘΕΣΕΙΣ: Επί(b,x) Κακαρό(b) ΕΡΙΔΣΕΙΣ: Επί(b,Τραπζηι) Κακαρό(x) Επί(b,x) )

11.1 Σχεδιαςμόσ με τθ γλϊςςα STRIPS 33 Init( Επί(,Τραπζηι) Επί(,Τραπζηι) Επί(,Τραπζηι) Κακαρό() Κακαρό() Κακαρό() ) Goal( Επί(,) Επί(,) ) Action( Μετακίνθςθ(b,x,y), ΡΟΫΡΟΘΕΣΕΙΣ: Επί(b,x) Κακαρό(b) Κακαρό(y) ΕΡΙΔΣΕΙΣ: Επί(b,y) Κακαρό(x) Επί(b,x) Κακαρό(y) ) Action( ΜετακίνθςθΣτοΤραπζηι(b,x), ΡΟΫΡΟΘΕΣΕΙΣ: Επί(b,x) Κακαρό(b) ΕΡΙΔΣΕΙΣ: Επί(b,Τραπζηι) Κακαρό(x) Επί(b,x) )! πλοποιθμζνθ STRIPS εκδοχι του προβλιματοσ τθσ Εικόνασ 11.4

11.1 Σχεδιαςμόσ με τθ γλϊςςα STRIPS 34 Init( Επί(,Τραπζηι) Επί(,Τραπζηι) Επί(,Τραπζηι) Κακαρό() Κακαρό() Κακαρό() ) Goal( Επί(,) Επί(,) ) Action( Μετακίνθςθ(b,x,y), ΡΟΫΡΟΘΕΣΕΙΣ: Επί(b,x) Κακαρό(b) Κακαρό(y) ΕΡΙΔΣΕΙΣ: Επί(b,y) Κακαρό(x) Επί(b,x) Κακαρό(y) ) Action( ΜετακίνθςθΣτοΤραπζηι(b,x), ΡΟΫΡΟΘΕΣΕΙΣ: Επί(b,x) Κακαρό(b) ΕΡΙΔΣΕΙΣ: Επί(b,Τραπζηι) Κακαρό(x) Επί(b,x) )

11.1 Σχεδιαςμόσ με τθ γλϊςςα STRIPS 35 Συμπεραςμόσ ενεργειϊν (reasoning about action) πό το 1971 που προτάκθκε από τουσ R. E. Fikes, N. J. Nilsson ζχουν αναπτυχκεί άλλεσ πολφ πιο εκφραςτικζσ γλϊςςεσ! H γλϊςςα ADL που προτάκθκε το 1988 από τον Edwin P. D. Pednault βαςίηεται ςτθ STRIPS, επιτρζπει όμωσ καταςτάςεισ ανοικτοφ κόςμου, ενζργειεσ με επιδράςεισ υπό περίπτωςθ, ποςοδείκτεσ, και άλλα. O λογιςμόσ καταςτάςεων (situation calculus) όπωσ παρουςιάςτθκε τον 1991 από τον Ray Reiter (και από τουσ John McCarthy, Patrick J. Hayes πολφ νωρίτερα) υποςτθρίηει πλιρθ ςυμπεραςμό πρωτοβάκμιασ τάξθσ, A languages, fluent calculus, event calculus,

11.1 Σχεδιαςμόσ με τθ γλϊςςα STRIPS 36 STRIPS! ιατί μασ αρζςει;

11.1 Σχεδιαςμόσ με τθ γλϊςςα STRIPS 37 STRIPS! ιατί μασ αρζςει; πλι γλϊςςα περιγραφισ προβλθμάτων ςχεδιαςμοφ Εφκολοσ υπολογιςμόσ των εφαρμόςιμων ενεργειϊν ρκεί θ λίςτα των προχποκζςεων να είναι υποςφνολο τθσ κατάςταςθσ: ΡΟΫΡΟΘΕΣΕΙΣ S Εφκολοσ υπολογιςμόσ τθσ διάδοχθσ κατάςταςθσ ρκεί να προςτεκεί θ λίςτα των κετικϊν επιδράςεων ςτθν κατάςταςθ και να αφαιρεκεί θ λίςτα των αρνθτικϊν: S = (S / ΝΗΤΙΚΕΣ-ΕΡΙΔΣΕΙΣ) ΘΕΤΙΚΕΣ-ΕΡΙΔΣΕΙΣ Εφκολοσ ζλεγχοσ αν θ κατάςταςθ ικανοποιεί το ςτόχο ρκεί ο ςτόχοσ αν είναι υποςφνολο τθσ κατάςταςθσ: G S

11.1 Σχεδιαςμόσ με τθ γλϊςςα STRIPS 38 STRIPS! ιατί μασ αρζςει; Είναι ιδθ ικανι να περιγράψει αρκετά δφςκολα προβλιματα. ασ δοφμε μερικοφσ τρόπουσ επίλυςθσ τζτοιων προβλθμάτων

11.2 ναηιτθςθ ςτο χϊρο καταςτάςεων 39 Επίλυςθ προβλιματοσ ςχεδιαςμοφ STRIPS ςαν πρόβλθμα αναηιτθςθσ ςτον χϊρο καταςτάςεων Init( Επί(,Τραπζηι) Επί(,Τραπζηι) ) Goal( Επί(,) ) Action( Μετακίνθςθ(b,x,y), ΡΟΫΡΟΘΕΣΕΙΣ: Επί(b,x) ΕΡΙΔΣΕΙΣ: Επί(b,y) ) Action( ΜετακίνθςθΣτοΤραπζηι(b,x), ΡΟΫΡΟΘΕΣΕΙΣ: Επί(b,x) ΕΡΙΔΣΕΙΣ: Επί(b,Τραπζηι) )

11.2 ναηιτθςθ ςτο χϊρο καταςτάςεων 40 Επίλυςθ προβλιματοσ ςχεδιαςμοφ ςαν πρόβλθμα αναηιτθςθσ ςτον χϊρο καταςτάςεων ρχικι κατάςταςθ: όπωσ περιγράφεται ςτθν Init() Ενζργειεσ: οι εφαρμόςιμεσ για κάκε κατάςταςθ όπωσ προκφπτει από τισ προχποκζςεισ ςε κάκε Action() Ζλεγχοσ ςτόχου: αν ικανοποιείται ο ςτόχοσ Goal() από τθν κατάςταςθ Ρροσ τα εμπρόσ αναηιτθςθ ςτο χϊρο των καταςτάςεων: προζλαςθ (progression planning) Ρροσ τα πίςω αναηιτθςθ ςτο χϊρο των καταςτάςεων: οπιςκοχϊρθςθ (regression planning)

11.2 Ρροζλαςθ (progression planning) 41 Ξεκίνα από τθν αρχικι κατάςταςθ ωσ τρζχουςα κατάςταςθ Ζλεγξε αν ικανοποιεί τον ςτόχο Υπολόγιςε τισ εφαρμόςιμεσ ενζργειεσ ςτθν τρζχουςα κατάςταςθ Υπολόγιςε τισ διάδοχεσ καταςτάςεισ Επζλεξε μια από τισ διάδοχεσ καταςτάςεισ ωσ τρζχουςα Επανάλαβε μζχρι να βρεκεί λφςθ ι να καλυφκεί ο χϊροσ καταςτάςεων

11.2 Ρροζλαςθ (progression planning) 42 Ξεκίνα από τθν αρχικι κατάςταςθ Επί(,Τραπζηι) Επί(,Τραπζηι) Επί(,Τραπζηι) Κακαρό() Κακαρό() Κακαρό()

11.2 Ρροζλαςθ (progression planning) 43 Ζλεγξε αν ικανοποιεί τον ςτόχο Πχι! Επί(,Τραπζηι) Επί(,Τραπζηι) Επί(,Τραπζηι) Κακαρό() Κακαρό() Κακαρό() Επί(,) Επί(,)

11.2 Ρροζλαςθ (progression planning) 44 Υπολόγιςε όλεσ τισ εφαρμόςιμεσ ενζργειεσ Action( Μετακίνθςθ(b,x,y), ΡΟΫΡΟΘΕΣΕΙΣ: Επί(b,x) Κακαρό(b) Κακαρό(y)) Action( ΜετακίνθςθΣτοΤραπζηι(b,x), ΡΟΫΡΟΘΕΣΕΙΣ: Επί(b,x) Κακαρό(b)) Επί(,Τραπζηι) Επί(,Τραπζηι) Επί(,Τραπζηι) Κακαρό() Κακαρό() Κακαρό()

11.2 Ρροζλαςθ (progression planning) 45 Υπολόγιςε όλεσ τισ εφαρμόςιμεσ ενζργειεσ Action( Μετακίνθςθ(b,x,y), ΡΟΫΡΟΘΕΣΕΙΣ: Επί(b,x) Κακαρό(b) Κακαρό(y)) Action( ΜετακίνθςθΣτοΤραπζηι(b,x), ΡΟΫΡΟΘΕΣΕΙΣ: Επί(b,x) Κακαρό(b)) Μετ(,Τρ,) Ρροχποκζςεισ: Επί(,Τρ) Κακαρό() Κακαρό() Επί(,Τραπζηι) Επί(,Τραπζηι) Επί(,Τραπζηι) Κακαρό() Κακαρό() Κακαρό() Εφαρμόςιμθ ενζργεια!

11.2 Ρροζλαςθ (progression planning) 46 Υπολόγιςε όλεσ τισ εφαρμόςιμεσ ενζργειεσ Action( Μετακίνθςθ(b,x,y), ΡΟΫΡΟΘΕΣΕΙΣ: Επί(b,x) Κακαρό(b) Κακαρό(y)) Action( ΜετακίνθςθΣτοΤραπζηι(b,x), ΡΟΫΡΟΘΕΣΕΙΣ: Επί(b,x) Κακαρό(b)) Μετ(,Τρ,) Μετ(,Τρ,) Μετ(,Τρ,) Μετ(,Τρ,) Μετ(,Τρ,) Μετ(,Τρ,) Πλεσ είναι εφαρμόςιμεσ ενζργειεσ! Επί(,Τραπζηι) Επί(,Τραπζηι) Επί(,Τραπζηι) Κακαρό() Κακαρό() Κακαρό()

11.2 Ρροζλαςθ (progression planning) 47 Υπολόγιςε όλεσ τισ εφαρμόςιμεσ ενζργειεσ Action( Μετακίνθςθ(b,x,y), ΡΟΫΡΟΘΕΣΕΙΣ: Επί(b,x) Κακαρό(b) Κακαρό(y)) Action( ΜετακίνθςθΣτοΤραπζηι(b,x), ΡΟΫΡΟΘΕΣΕΙΣ: Επί(b,x) Κακαρό(b)) Μετ(,Τρ,) Ρροχποκζςεισ: Επί(,Τρ) Κακαρό() Επί(,Τραπζηι) Επί(,Τραπζηι) Επί(,Τραπζηι) Κακαρό() Κακαρό() Κακαρό() Και αυτι είναι εφαρμόςιμθ!

11.2 Ρροζλαςθ (progression planning) 48 Υπολόγιςε όλεσ τισ εφαρμόςιμεσ ενζργειεσ Action( Μετακίνθςθ(b,x,y), ΡΟΫΡΟΘΕΣΕΙΣ: Επί(b,x) Κακαρό(b) Κακαρό(y)) Action( ΜετακίνθςθΣτοΤραπζηι(b,x), ΡΟΫΡΟΘΕΣΕΙΣ: Επί(b,x) Κακαρό(b)) ΜετΣΤ(,Τρ) Ρροχποκζςεισ: Επί(,Τρ) Κακαρό() Επί(,Τραπζηι) Επί(,Τραπζηι) Επί(,Τραπζηι) Κακαρό() Κακαρό() Κακαρό() Και αυτι είναι εφαρμόςιμθ!

11.2 Ρροζλαςθ (progression planning) 49 Υπολόγιςε όλεσ τισ εφαρμόςιμεσ ενζργειεσ Action( Μετακίνθςθ(b,x,y), ΡΟΫΡΟΘΕΣΕΙΣ: Επί(b,x) Κακαρό(b) Κακαρό(y)) Action( ΜετακίνθςθΣτοΤραπζηι(b,x), ΡΟΫΡΟΘΕΣΕΙΣ: Επί(b,x) Κακαρό(b)) Μετ(,Τρ,) Μετ(,Τρ,) Μετ(,Τρ,) ΜετΣΤ(,Τρ) ΜετΣΤ(,Τρ) ΜετΣΤ(,Τρ) Πλεσ είναι εφαρμόςιμεσ ενζργειεσ! Επί(,Τραπζηι) Επί(,Τραπζηι) Επί(,Τραπζηι) Κακαρό() Κακαρό() Κακαρό()

11.2 Ρροζλαςθ (progression planning) 50 Υπολόγιςε όλεσ τισ διάδοχεσ καταςτάςεισ Action( Μετακίνθςθ(b,x,y), ΕΡΙΔΣΕΙΣ: Επί(b,y) Κακαρό(x) Επί(b,x) Κακαρό(y) ) Μετ(,Τρ,) Επιδράςεισ: Επί(,) Κακαρό(Τραπζηι) Επί(,Τραπζηι) Κακαρό() Επί(,Τραπζηι) Επί(,Τραπζηι) Επί(,Τραπζηι) Κακαρό() Κακαρό() Κακαρό()

11.2 Ρροζλαςθ (progression planning) 51 Υπολόγιςε όλεσ τισ διάδοχεσ καταςτάςεισ Μετ(,Τρ,) Μετ(,Τρ,) Μετ(,Τρ,) Μετ(,Τρ,) Μετ.(,Τρ,) Μετ(,Τρ,)

11.2 Ρροζλαςθ (progression planning) 52 Επζλεξε μια διάδοχθ κατάςταςθ και επανάλαβε...

11.2 Ρροζλαςθ (progression planning) 55 Είναι ςίγουρο ότι θ προζλαςθ κα βρει μια λφςθ αν υπάρχει; Δεδομζνου ότι δεν ζχουμε ςφμβολα ςυναρτιςεων....ναι, εφόςον ελζγχουμε τθν κάκε δυνατι κατάςταςθ μόνο μια φορά.

11.2 Ρροζλαςθ (progression planning) 56 Επζλεξε μια νζα διάδοχθ κατάςταςθ...

11.2 Ρροζλαςθ (progression planning) 57 Είναι ςίγουρο ότι θ προζλαςθ κα βρει μια λφςθ αν υπάρχει; Δεδομζνου ότι δεν ζχουμε ςφμβολα ςυναρτιςεων....ναι, εφόςον ελζγχουμε τθν κάκε δυνατι κατάςταςθ μόνο μια φορά. Μπορεί όμωσ να χρειαςτεί να εξερευνιςει όλο τον χώρο καταςτάςεων.

11.2 Ρροζλαςθ (progression planning) 58

11.2 Ρροζλαςθ (progression planning) 59 ντίκετα με το παράδειγμα, ςε πολλά προβλιματα ο χϊροσ καταςτάςεων είναι πολφ μεγάλοσ. Τι κα γινόταν αν είχαμε 100 κφβουσ και 1000 διαφορετικζσ εφαρμόςιμεσ ενζργειεσ τθσ μορφισ Μετακίνθςθ(b,x,y) ςε κάκε κατάςταςθ; Ππωσ και ςτα κλαςςικά προβλιματα αναηιτθςθσ, μποροφμε να ορίςουμε ευρετικζσ ςυναρτιςεισ που βοθκοφν να επιλζξουμε τισ πιο υποςχόμενεσ καταςτάςεισ.

11.2 Ευρετικζσ ςυναρτιςεισ για προζλαςθ 60 Συνάρτθςθ αξιολόγιςθσ f(s) = g(s) + h(s) g(s): το κόςτοσ που χρειάςτθκε για να φτάςουμε ςτθν κατάςταςθ s (ακριβζσ) h(s): το κόςτοσ που χρειάηεται για να φτάςουμε από τθν s ςε ζνα τελικό κόμβο (προςζγγιςθ) Χρθςιμοποιοφμε τθν f(s) για να ταξινομιςουμε τισ διάδοχεσ καταςτάςεισ και να επιλζξουμε τθν πιο υποςχόμενθ.

11.2 Ρροζλαςθ (progression planning) 61 Ζςτω μια ευρετικι h(s) με τισ ακόλουκεσ τιμζσ: Μετ(,Τρ,) g(s)=1 h(s)=2 Μετ(,Τρ,) g(s)=1 h(s)=1 Μετ(,Τρ,) g(s)=1 h(s)=1 Μετ(,Τρ,) g(s)=1 h(s)=2 Μετ.(,Τρ,) g(s)=1 h(s)=2 Μετ(,Τρ,) g(s)=1 h(s)=2

11.2 Ευρετικζσ ςυναρτιςεισ για προζλαςθ 62 Ροιά θ διαφορά όμωσ με ζνα κλαςικό πρόβλθμα αναηιτθςθσ; Και ςε εκείνα τα προβλιματα μποροφςαμε να υπολογίςουμε μια h(s) με βάςθ μια πιο χαλαρι απόςταςθ τθσ s από το ςτόχο, π.χ., Manhattan distance. Μποροφμε να λάβουμε υπόψθ και τθν περιγραφι των ενεργειϊν για να ορίςουμε ευρετικζσ ςυναρτιςεισ! Επίςθσ κα δοφμε αργότερα πϊσ θ περιγραφι των ςχθμάτων ενεργειϊν μασ επιτρζπει να λφςουμε προβλιματα ςχεδιαςμοφ με άλλουσ τρόπουσ

11.2 Ευρετικζσ ςυναρτιςεισ για προζλαςθ 63 Κενι λίςτα προχποκζςεων h(s) = ςε πόςα βιματα μπορεί να επιτευχκεί ο ςτόχοσ αν όλεσ οι ενζργειεσ ιταν εφαρμόςιμεσ πάντα. Κενι λίςτα διαγραφϊν h(s) = ςε πόςα βιματα μπορεί να επιτευχκεί ο ςτόχοσ αν όλεσ οι ενζργειεσ είχαν μόνο κετικζσ επιδράςεισ. ραφιματα ςχεδιαςμοφ πλό παράδειγμα: h(s) = αρικμόσ των λεκτικϊν του ςτόχου που δεν εμφανίηονται ςτθν s

11.2 Ευρετικζσ ςυναρτιςεισ για προζλαςθ 64 Ξεκίνα από τθν αρχικι κατάςταςθ ωσ τρζχουςα κατάςταςθ Ζλεγξε αν ικανοποιεί τον ςτόχο Υπολόγιςε τισ εφαρμόςιμεσ ενζργειεσ ςτθν τρζχουςα κατάςταςθ Υπολόγιςε τισ διάδοχεσ καταςτάςεισ Επζλεξε μια τθν πιο υποςχόμενθ από τισ νζεσ και παλίεσ διάδοχεσ καταςτάςεισ ωσ τρζχουςα Επανάλαβε μζχρι να βρεκεί λφςθ ι να καλυφκεί ο χϊροσ καταςτάςεων

11.2 Ευρετικζσ ςυναρτιςεισ για προζλαςθ 65 Υπολόγιςε όλεσ τισ διάδοχεσ καταςτάςεισ Μετ(,Τρ,) g(s)=1 h(s)=2 Μετ(,Τρ,) g(s)=1 h(s)=1 Μετ(,Τρ,) g(s)=1 h(s)=1 Μετ(,Τρ,) g(s)=1 h(s)=2 Μετ.(,Τρ,) g(s)=1 h(s)=2 Μετ(,Τρ,) g(s)=1 h(s)=2

11.2 Ευρετικζσ ςυναρτιςεισ για προζλαςθ 66 Υπολόγιςε όλεσ τισ διάδοχεσ καταςτάςεισ Μετ(,Τρ,) g(s)=1 h(s)=2 Μετ(,Τρ,) g(s)=1 h(s)=1 Μετ(,Τρ,) g(s)=1 h(s)=1 Μετ(,Τρ,) g(s)=1 h(s)=2 Μετ.(,Τρ,) g(s)=1 h(s)=2 Μετ(,Τρ,) g(s)=1 h(s)=2

11.2 Ευρετικζσ ςυναρτιςεισ για προζλαςθ 67 Επίλεξε τθν πιο υποςχόμενθ κατάςταςθ Μετ(,Τρ,) g(s)=1 h(s)=2 Μετ(,Τρ,) g(s)=1 h(s)=1 Μετ(,Τρ,) g(s)=1 h(s)=1 Μετ(,Τρ,) g(s)=1 h(s)=2 Μετ.(,Τρ,) g(s)=1 h(s)=2 Μετ(,Τρ,) g(s)=1 h(s)=2

11.2 Ευρετικζσ ςυναρτιςεισ για προζλαςθ 68 Υπολόγιςε όλεσ τισ διάδοχεσ καταςτάςεισ Μετ(,Τρ,) g(s)=1 h(s)=2 Μετ(,Τρ,) g(s)=1 h(s)=1 Μετ(,Τρ,) g(s)=1 h(s)=2 Μετ.(,Τρ,) g(s)=2 h(s)=1 Μετ.(,Τρ,) g(s)=1 h(s)=2 Μετ(,Τρ,) g(s)=1 h(s)=2

11.2 Ευρετικζσ ςυναρτιςεισ για προζλαςθ 70 Επίλεξε τθν πιο υποςχόμενθ κατάςταςθ Μετ(,Τρ,) g(s)=1 h(s)=2 Μετ(,Τρ,) g(s)=1 h(s)=1 Μετ(,Τρ,) g(s)=1 h(s)=2 Μετ.(,Τρ,) g(s)=2 h(s)=1 Μετ.(,Τρ,) g(s)=1 h(s)=2 Μετ(,Τρ,) g(s)=1 h(s)=2

11.2 Ευρετικζσ ςυναρτιςεισ για προζλαςθ 73 Επίλεξε τθν πιο υποςχόμενθ κατάςταςθ Μετ(,Τρ,) g(s)=1 h(s)=2 Μετ(,Τρ,) g(s)=1 h(s)=2 Μετ.(,Τρ,) g(s)=2 h(s)=1 Μετ.(,Τρ,) g(s)=1 h(s)=2 Μετ(,Τρ,) g(s)=1 h(s)=2

11.2 Οπιςκοχϊρθςθ (regression planning) 74 Ξεκίνα από τον ςτόχο ωσ τρζχουςα κατάςταςθ Ζλεγξε αν θ αρχικι κατάςταςθ ικανοποιεί τθν τρζχουςα κατάςταςθ Υπολόγιςε τισ ςυνεπείσ και ςυναφείσ ενζργειεσ για τθν τρζχουςα κατάςταςθ Υπολόγιςε τισ προκάτοχεσ καταςτάςεισ Επζλεξε μια από τισ προκάτοχεσ καταςτάςεισ ωσ τρζχουςα Επανάλαβε μζχρι να βρεκεί λφςθ ι να καλυφκεί ο χϊροσ καταςτάςεων

Ζρευνα ςτο πεδίο του ςχεδιαςμοφ 75 Planning Domain Definition Language (PDDL) λϊςςα περιγραφισ προβλθμάτων ςχεδιαςμοφ Τυπικό ςυντακτικό ςαν γλϊςςα προγραμματιςμοφ Ρεριλαμβάνει τθν STRIPS και τθν ADL ωσ υπογλϊςςεσ Δίνει τθ δυνατότθτα ςφγκριςθσ διαφορετικϊν μεκόδων επίλυςθσ προβλθμάτων ςχεδιαςμοφ

Ζρευνα ςτο πεδίο του ςχεδιαςμοφ 76 Planning Domain Definition Language (PDDL) International Planning Competition 1998 ςιμερα SAT Plan TL Plan FF BlackBox SHOP2 TALPlanner Ρροβλιματα ςχεδιαςμοφ ςτθν PDDL, πχ, Blocks world, Storage, Trucks Σφγκριςθ! Συμπεράςματα για ςυνδυαςμό τεχνικϊν και ευρετικϊν ςυναρτιςεων

11.1 11.2 Ρροβλιματα ςχεδιαςμοφ 77 Τι ζχουμε δει ωσ τϊρα Η γλϊςςα STRIPS για τθν περιγραφι προβλθμάτων ςχεδιαςμοφ Επίλυςθ προβλθμάτων ςχεδιαςμοφ ωσ αναηιτθςθ ςτο χϊρο τον καταςτάςεων Ρροζλαςθ (progression), οπιςκοχϊρθςθ (regression) Ευρετικζσ ςυναρτιςεισ Μποροφμε να αξιοποιιςουμε τθν περιγραφι των ςχθμάτων ενεργειϊν καλφτερα;

11.4 ραφιματα ςχεδιαςμοφ 78 Τα ςχιματα ενεργειϊν προςφζρουν πολφ χριςιμεσ πλθροφορίεσ για τθν αλλθλεπίδραςθ των ενεργειϊν μεταξφ τουσ Ρ.χ., θ ενζργεια δεν μπορεί να ςυμβεί μετά τθ γιατί θ ακυρϊνει κάποια προχπόκεςθ τθσ Υπάρχουν πολλζσ (πιο πολφπλοκεσ) ςυνκικεσ που μπορεί να είναι χριςιμεσ να τισ εντοπίςουμε!

11.4 ραφιματα ςχεδιαςμοφ 79 ράφθμα ςχεδιαςμοφ (planning graph) Ειδικι δομι δεδομζνων ποτελείται από μια ακολουκία επιπζδων (levels) Καταγράφει τισ επιδράςεισ από όλεσ τισ εφαρμόςιμεσ ενζργειεσ ςε κάκε επίπεδο ςαν να ςυνζβαιναν παράλλθλα Καταγράφει κάποιουσ βαςικοφσ περιοριςμοφσ μεταξφ των εφαρμόςιμων ενεργειϊν..

11.4 ραφιματα ςχεδιαςμοφ 80 Επί(,Τραπζηι) Επί(,Τραπζηι) Επί(,Τραπζηι) Κακαρό() Κακαρό() Κακαρό() Επί(,Τραπζηι) Επί(,) Επί(,Τραπζηι) Κακαρό() Κακαρό() Κακαρό(Τραπ.) Επί(,) Επί(,) Επί(,Τραπζηι) Κακαρό() Κακαρό(Τραπ.) s 0 Μετακ.(,Τρ,) s 1 Μετακ.(,Τρ,) s 2

11.4 ραφιματα ςχεδιαςμοφ 81?????? Επί(,Τραπζηι) Επί(,Τραπζηι) Επί(,Τραπζηι) Κακαρό() Κακαρό() Κακαρό()?????? 0 s 0 s 1 s 2 1

11.4 ραφιματα ςχεδιαςμοφ 82??? Επί(,Τραπζηι) Επί(,Τραπζηι) Επί(,Τραπζηι) Κακαρό() Κακαρό() Κακαρό() Μετακ.(,Τρ,) 0 Επί(,Τραπζηι) Επί(,Τραπζηι) Επί(,Τραπζηι) Κακαρό() Κακαρό() Κακαρό() Επί(,) Επί(,Τραπζηι) Κακαρό() s 0 s 1 s 2 1???

11.4 ραφιματα ςχεδιαςμοφ 83??? Επί(,Τραπζηι) Επί(,Τραπζηι) Επί(,Τραπζηι) Κακαρό() Κακαρό() Κακαρό() Μετακ.(,Τρ,) 0 Επί(,Τραπζηι) Επί(,Τραπζηι) Επί(,Τραπζηι) Κακαρό() Κακαρό() Κακαρό() Επί(,) Επί(,Τραπζηι) Κακαρό() s 0 s 1 s 2 1???

11.4 ραφιματα ςχεδιαςμοφ 84??? Επί(,Τραπζηι) Επί(,Τραπζηι) Επί(,Τραπζηι) Κακαρό() Κακαρό() Κακαρό() Μετακ.(,Τρ,) Μετακ.(,Τρ,) 0 Επί(,Τραπζηι) Επί(,Τραπζηι) Επί(,Τραπζηι) Κακαρό() Κακαρό() Κακαρό() Επί(,) Επί(,) Επί(,Τραπζηι) Επί(,Τραπζηι) Κακαρό() Κακαρό() s 0 s 1 s 2 1???

11.4 ραφιματα ςχεδιαςμοφ 85 Επί(,Τραπζηι) Επί(,Τραπζηι) Επί(,Τραπζηι) Κακαρό() Κακαρό() Κακαρό() Μετακ.(,Τρ,) Μετακ.(,Τρ,) Επί(,Τραπζηι) Επί(,Τραπζηι) Επί(,Τραπζηι) Κακαρό() Κακαρό() Κακαρό() Επί(,) Επί(,Τραπζηι) Επί(,) Επί(,Τραπζηι) Κακαρό()?????? 0 s 0 s 1 s 2 1

11.4 ραφιματα ςχεδιαςμοφ 86 Επί(,Τραπζηι) Επί(,Τραπζηι) Επί(,Τραπζηι) Κακαρό() Κακαρό() Κακαρό() Μετακ.(,Τρ,) Μετακ.(,Τρ,) Μετακ.(,Τρ,) Μετακ.(,Τρ,) Μετακ.(,Τρ,) Μετακ.(,Τρ,) 0 Επί(,Τραπζηι) Επί(,Τραπζηι) Επί(,Τραπζηι) Κακαρό() Κακαρό() Κακαρό() Επί(,) Επί(,) Επί(,) Επί(,Τραπζηι) Επί(,) Επί(,) Επί(,) Κακαρό() Επί(,Τραπζηι) 1 Κακαρό()?????? s 0 s 1 s 2

11.4 ραφιματα ςχεδιαςμοφ 87 ράφθμα ςχεδιαςμοφ (planning graph) Ειδικι δομι δεδομζνων ποτελείται από μια ακολουκία επιπζδων (levels) Καταγράφει τισ επιδράςεισ από όλεσ τισ εφαρμόςιμεσ ενζργειεσ ςε κάκε επίπεδο ςαν να ςυνζβαιναν παράλλθλα Καταγράφει κάποιουσ βαςικοφσ περιοριςμοφσ μεταξφ των εφαρμόςιμων ενεργειϊν..σ δοφμε ζνα (ακόμα) πιο απλό παράδειγμα!

11.4 ραφιματα ςχεδιαςμοφ 88 Init( Κατοχι(Κζικ) ) Goal( Κατοχι(Κζικ) Φαγωμζνο(Κζικ) ) Action( Φάγωμα(Κζικ) ΡΟΫΡΟΘΕΣΕΙΣ: Κατοχι(Κζικ) ΕΡΙΔΣΕΙΣ: Κατοχι(Κζικ) Φαγωμζνο(Κζικ) ) Action( Ψιςιμο(Κζικ), ΡΟΫΡΟΘΕΣΕΙΣ: Κατοχι(Κζικ) ΕΡΙΔΣΕΙΣ: Κατοχι(Κζικ) )

11.4 ραφιματα ςχεδιαςμοφ 89 ράφθμα ςχεδιαςμοφ (planning graph) ποτελείται από μια ακολουκία επιπζδων (levels) τα οποία περιγράφουν πϊσ μεταςχθματίηεται θ αρχικι κατάςταςθ κατά τθν εφαρμογι των ενεργειϊν Σε κάκε επίπεδο i προςδιορίηουμε Μια λίςτα λεκτικϊν S i Μια λίςτα ενεργειϊν A i Τζςςερα είδθ περιοριςμϊν (ι αμοιβαίου αποκλειςμοφ) μεταξφ των λεκτικϊν και μεταξφ των ενεργειϊν του επιπζδου

11.4 ραφιματα ςχεδιαςμοφ 90 Επίπεδο 0 Κατοχι(Κ) S 0 : τα κετικά λεκτικά τθσ αρχικισ κατάςταςθσ και τα αρνθτικά λεκτικά που υπονοοφνται από τθν υπόκεςθ κλειςτοφ κόςμου Φαγωμ(Κ) 0 1 s 0 s 1 s 2

11.4 ραφιματα ςχεδιαςμοφ 91 Επίπεδο 0 Θα φτιάξουμε τισ 0 και S 1 Κατοχι(Κ) Φαγωμ(Κ) 0 1 s 0 s 1 s 2

11.4 ραφιματα ςχεδιαςμοφ 92 Επίπεδο 0 0 : οι εφαρμόςιμεσ ενζργειεσ ςτθν αρχικι κατάςταςθ Κατοχι(Κ) Φ(Κ) Φαγωμ(Κ) 0 1 s 0 s 1 s 2

11.4 ραφιματα ςχεδιαςμοφ 93 Επίπεδο 0 S 1 : οι επιδράςεισ των ενεργειϊν τθσ 0 Κατοχι(Κ) Φ(Κ) Κατοχι(Κ) Φαγωμ(Κ) Φαγωμ(Κ) 0 1 s 0 s 1 s 2

11.4 ραφιματα ςχεδιαςμοφ 94 Επίπεδο 0 Δεν τελειϊςαμε! Κατοχι(Κ) Φ(Κ) Κατοχι(Κ) Φαγωμ(Κ) Φαγωμ(Κ) 0 1 s 0 s 1 s 2

11.4 ραφιματα ςχεδιαςμοφ 95 Επίπεδο 0 Δεν τελειϊςαμε! Ενζργειεσ διατιρθςθσ (persistence actions) Κατοχι(Κ) Κατοχι(Κ) Φ(Κ) Κατοχι(Κ) Φαγωμ(Κ) Φαγωμ(Κ) Φαγωμ(Κ) 0 1 s 0 s 1 s 2

11.4 ραφιματα ςχεδιαςμοφ 96 Επίπεδο 0 Οι ενζργειεσ διατιρθςθσ περιγράφουν τι δεν αλλάηει κατά τθν εφαρμογι ενεργειϊν, π.χ. εδϊ το Φαγωμ(Κ) Κατοχι(Κ) Κατοχι(Κ) Φ(Κ) Κατοχι(Κ) Φαγωμ(Κ) Φαγωμ(Κ) Φαγωμ(Κ) 0 1 s 0 s 1 s 2

11.4 ραφιματα ςχεδιαςμοφ 97 Επίπεδο 0 Δεν τελειϊςαμε! Περιοριςμοί ι ςφνδεςμοι αμοιβαίου αποκλειςμου Κατοχι(Κ) Κατοχι(Κ) Φ(Κ) Κατοχι(Κ) Φαγωμ(Κ) Φαγωμ(Κ) Φαγωμ(Κ) 0 1 s 0 s 1 s 2

11.4 ραφιματα ςχεδιαςμοφ 98 Σφνδεςμοι αμοιβαίου αποκλειςμου (mutex) ςυνεπείσ επιδράςεισ (inconsistent effects) Ραρεμβολι (interference) ςυνεπισ υποςτιριξθ (inconsistent support) νταγωνιηόμενεσ ανάγκεσ (competing needs)

11.4 ραφιματα ςχεδιαςμοφ 99 Δυο ενζργειεσ ζχουν αςυνεπείσ επιδράςεισ όταν: Η μία ενζργεια αναιρεί μια επίδραςθ τθσ άλλθσ Ρ.χ., θ ενζργεια Φ(Κ) και θ ενζργεια διατιρθςθσ του Κατοχι(Κζικ) ζχουν αςυνεπείσ επιδράςεισ Κατοχι(Κ) Κατοχι(Κ) Φ(Κ) Κατοχι(Κ) Φαγωμ(Κ) Φαγωμ(Κ) Φαγωμ(Κ) 0 1 s 0 s 1 s 2

11.4 ραφιματα ςχεδιαςμοφ 100 Δυο ενζργειεσ ζχουν αςυνεπείσ επιδράςεισ όταν: Η μία ενζργεια αναιρεί τθν επίδραςθ τθσ άλλθσ Το ίδιο και θ ενζργεια Φ(Κ) και θ ενζργεια διατιρθςθσ του Φαγωμζνο(Κ) Κατοχι(Κ) Κατοχι(Κ) Φ(Κ) Κατοχι(Κ) Φαγωμ(Κ) Φαγωμ(Κ) Φαγωμ(Κ) 0 1 s 0 s 1 s 2

11.4 ραφιματα ςχεδιαςμοφ 101 Δυο ενζργειεσ ζχουν παρεμβολι όταν: Μία επίδραςθ μιασ ενζργειασ είναι άρνθςθ μιασ προχπόκεςθσ για τθν άλλθ ενζργεια Ρ.χ., θ Φ(Κ) και θ ενζργεια διατιρθςθσ του Κατοχι(Κ) Κατοχι(Κ) Κατοχι(Κ) Φ(Κ) Κατοχι(Κ) Φαγωμ(Κ) Φαγωμ(Κ) Φαγωμ(Κ) 0 1 s 0 s 1 s 2

11.4 ραφιματα ςχεδιαςμοφ 102 Δφο λεκτικά ζχουν αςυνεπι υποςτιριξθ όταν: Το ζνα είναι άρνθςθ του άλλου Ρ.χ., Κατοχι(Κ) και Κατοχι(Κ) Κατοχι(Κ) Κατοχι(Κ) Φ(Κ) Κατοχι(Κ) Φαγωμ(Κ) Φαγωμ(Κ) Φαγωμ(Κ) 0 1 s 0 s 1 s 2

11.4 ραφιματα ςχεδιαςμοφ 103 Δφο λεκτικά ζχουν αςυνεπι υποςτιριξθ όταν: Κάκε δυνατό ηεφγοσ ενεργειϊν που μπορεί να ζχουν ωσ επίδραςθ τα δφο λεκτικά, είναι αμοιβαία αποκλειόμενεσ Κατοχι(Κ) Κατοχι(Κ) Φ(Κ) Κατοχι(Κ) Φαγωμ(Κ) Φαγωμ(Κ) Φαγωμ(Κ) 0 1 s 0 s 1 s 2

11.4 ραφιματα ςχεδιαςμοφ 104 νταγωνιηόμενεσ ανάγκεσ (competing needs) Μία προχπόκεςθ μιασ ενζργειασ είναι αμοιβαία αποκλειόμενθ με μία προχπόκεςθ μιασ άλλθσ ενζργειασ Σε αυτό το επίπεδο δεν προκφπτει Κατοχι(Κ) Κατοχι(Κ) Φ(Κ) Κατοχι(Κ) Φαγωμ(Κ) Φαγωμ(Κ) Φαγωμ(Κ) 0 1 s 0 s 1 s 2

11.4 ραφιματα ςχεδιαςμοφ 105 Επίπεδο 0 Τελειϊςαμε! Κατοχι(Κ) Κατοχι(Κ) Φ(Κ) Κατοχι(Κ) Φαγωμ(Κ) Φαγωμ(Κ) Φαγωμ(Κ) 0 1 s 0 s 1 s 2

11.4 ραφιματα ςχεδιαςμοφ 106 Τι πλθροφορία μπορεί να μασ δϊςει το γράφθμα ςχεδιαςμοφ μζχρι εδϊ; Κατοχι(Κ) Κατοχι(Κ) Φ(Κ) Κατοχι(Κ) Φαγωμ(Κ) Φαγωμ(Κ) Φαγωμ(Κ) 0 1 s 0 s 1 s 2

11.4 ραφιματα ςχεδιαςμοφ 107 μοιβαία αποκλειόμενα λεκτικά δεν μποροφν να παραχκοφν (μαηί) από τισ ενζργειεσ του επιπζδου 0! Ο ςτόχοσ δεν είναι δυνατόν να πραγματοποιθκεί ακόμα Κατοχι(Κ) Κατοχι(Κ) Φ(Κ) Κατοχι(Κ) Φαγωμ(Κ) Φαγωμ(Κ) Φαγωμ(Κ) 0 1 s 0 s 1 s 2

11.4 ραφιματα ςχεδιαςμοφ 108 Επίπεδο 1 Θα φτιάξουμε τισ A 1 και S 2 Κατοχι(Κ) Κατοχι(Κ) Φ(Κ) Κατοχι(Κ) Φαγωμ(Κ) Φαγωμ(Κ) Φαγωμ(Κ) 0 1 s 0 s 1 s 2

11.4 ραφιματα ςχεδιαςμοφ 109 Επίπεδο 1 1 : οι εφαρμόςιμεσ ενζργειεσ ςτθν S 1 S 2 : οι επιδράςεισ των ενεργειϊν τθσ 1 Κατοχι(Κ) Κατοχι(Κ) Κατοχι(Κ) Φ(Κ) Κατοχι(Κ) Φ(Κ) Κατοχι(Κ) Φαγωμ(Κ) Φαγωμ(Κ) Φαγωμ(Κ) Φαγωμ(Κ) Φαγωμ(Κ) 0 1 s 0 s 1 s 2

11.4 ραφιματα ςχεδιαςμοφ 110 Επίπεδο 1 1 : οι εφαρμόςιμεσ ενζργειεσ ςτθν S 1 S 2 : οι επιδράςεισ των ενεργειϊν τθσ 1 Ψ(Κ) Κατοχι(Κ) Κατοχι(Κ) Κατοχι(Κ) Φ(Κ) Κατοχι(Κ) Φ(Κ) Κατοχι(Κ) Φαγωμ(Κ) Φαγωμ(Κ) Φαγωμ(Κ) Φαγωμ(Κ) Φαγωμ(Κ) 0 1 s 0 s 1 s 2

11.4 ραφιματα ςχεδιαςμοφ 111 Επίπεδο 1 1 : οι εφαρμόςιμεσ ενζργειεσ ςτθν S 1 S 2 : οι επιδράςεισ των ενεργειϊν τθσ 1 Ψ(Κ) Κατοχι(Κ) Κατοχι(Κ) Κατοχι(Κ) Φ(Κ) Κατοχι(Κ) Φ(Κ) Κατοχι(Κ) Φαγωμ(Κ) Φαγωμ(Κ) Φαγωμ(Κ) Φαγωμ(Κ) Φαγωμ(Κ) 0 1 s 0 s 1 s 2

11.4 ραφιματα ςχεδιαςμοφ 112 Επίπεδο 1 Σφνδεςμοι αμοιβαίου αποκλειςμοφ Ψ(Κ) Κατοχι(Κ) Κατοχι(Κ) Κατοχι(Κ) Φ(Κ) Κατοχι(Κ) Φ(Κ) Κατοχι(Κ) Φαγωμ(Κ) Φαγωμ(Κ) Φαγωμ(Κ) Φαγωμ(Κ) Φαγωμ(Κ) 0 1 s 0 s 1 s 2

11.4 ραφιματα ςχεδιαςμοφ 113 Επίπεδο 1 Σφνδεςμοι αμοιβαίου αποκλειςμοφ ςυνεπείσ επιδράςεισ μεταξφ των ενεργειϊν διατιρθςθσ Ψ(Κ) Κατοχι(Κ) Κατοχι(Κ) Κατοχι(Κ) Φ(Κ) Κατοχι(Κ) Φ(Κ) Κατοχι(Κ) Φαγωμ(Κ) Φαγωμ(Κ) Φαγωμ(Κ) Φαγωμ(Κ) Φαγωμ(Κ) 0 1 s 0 s 1 s 2

11.4 ραφιματα ςχεδιαςμοφ 114 Επίπεδο 1 Σφνδεςμοι αμοιβαίου αποκλειςμοφ ςυνεπείσ επιδράςεισ μεταξφ των Ψ(Κ), Φ(Κ) και των ενεργειϊν διατιρθςθσ Ψ(Κ) Κατοχι(Κ) Κατοχι(Κ) Κατοχι(Κ) Φ(Κ) Κατοχι(Κ) Φ(Κ) Κατοχι(Κ) Φαγωμ(Κ) Φαγωμ(Κ) Φαγωμ(Κ) Φαγωμ(Κ) Φαγωμ(Κ) 0 1 s 0 s 1 s 2

11.4 ραφιματα ςχεδιαςμοφ 115 Επίπεδο 1 Σφνδεςμοι αμοιβαίου αποκλειςμοφ ςυνεπείσ επιδράςεισ μεταξφ των Ψ(Κ) και Φ(Κ) Ψ(Κ) Κατοχι(Κ) Κατοχι(Κ) Κατοχι(Κ) Φ(Κ) Κατοχι(Κ) Φ(Κ) Κατοχι(Κ) Φαγωμ(Κ) Φαγωμ(Κ) Φαγωμ(Κ) Φαγωμ(Κ) Φαγωμ(Κ) 0 1 s 0 s 1 s 2

11.4 ραφιματα ςχεδιαςμοφ 116 Επίπεδο 1 Σφνδεςμοι αμοιβαίου αποκλειςμοφ νταγωνιηόμενεσ ανάγκεσ μεταξφ ενεργειϊν διατιρθςθσ! Κατοχι(Κ) Κατοχι(Κ) Κατοχι(Κ) Φ(Κ) Κατοχι(Κ) Φαγωμ(Κ) Κατοχι(Κ) Φαγωμ(Κ) Φαγωμ(Κ) Φαγωμ(Κ) Φαγωμ(Κ) 0 1 s 0 s 1 s 2

11.4 ραφιματα ςχεδιαςμοφ 117 Επίπεδο 1 Σφνδεςμοι αμοιβαίου αποκλειςμοφ Δεν ζχουμε άλλουσ ανάμεςα ςε ενζργειεσ Ψ(Κ) Κατοχι(Κ) Κατοχι(Κ) Κατοχι(Κ) Φ(Κ) Κατοχι(Κ) Φ(Κ) Κατοχι(Κ) Φαγωμ(Κ) Φαγωμ(Κ) Φαγωμ(Κ) Φαγωμ(Κ) Φαγωμ(Κ) 0 1 s 0 s 1 s 2

11.4 ραφιματα ςχεδιαςμοφ 118 Επίπεδο 1 Σφνδεςμοι αμοιβαίου αποκλειςμοφ Ζχουμε όμωσ ανάμεςα ςε λεκτικά ςτθν S 2 Ψ(Κ) Κατοχι(Κ) Κατοχι(Κ) Κατοχι(Κ) Φ(Κ) Κατοχι(Κ) Φ(Κ) Κατοχι(Κ) Φαγωμ(Κ) Φαγωμ(Κ) Φαγωμ(Κ) Φαγωμ(Κ) Φαγωμ(Κ) 0 1 s 0 s 1 s 2

11.4 ραφιματα ςχεδιαςμοφ 119 Επίπεδο 1 Σφνδεςμοι αμοιβαίου αποκλειςμοφ νάμεςα ςτα Κατοχι(Κ) και Φαγωμ(Κ) ςτθν S 2 Κατοχι(Κ) Κατοχι(Κ) Κατοχι(Κ) Φ(Κ) Κατοχι(Κ) Φ(Κ) Κατοχι(Κ) Φαγωμ(Κ) Φαγωμ(Κ) Φαγωμ(Κ) Φαγωμ(Κ) Φαγωμ(Κ) 0 1 s 0 s 1 s 2

11.4 ραφιματα ςχεδιαςμοφ 122 Επίπεδο 1 Τελειϊςαμε! Ψ(Κ) Κατοχι(Κ) Κατοχι(Κ) Κατοχι(Κ) Φ(Κ) Κατοχι(Κ) Φ(Κ) Κατοχι(Κ) Φαγωμ(Κ) Φαγωμ(Κ) Φαγωμ(Κ) Φαγωμ(Κ) Φαγωμ(Κ) 0 1 s 0 s 1 s 2

11.4 ραφιματα ςχεδιαςμοφ 123 Επίπεδο 1 Ρροςζξτε ότι τα Κατοχι(Κ) και Φαγωμα(Κ) δεν είναι αμοιβαία αποκλειόμενα ςτθν S 2!!! Ψ(Κ) Κατοχι(Κ) Κατοχι(Κ) Κατοχι(Κ) Φ(Κ) Κατοχι(Κ) Φ(Κ) Κατοχι(Κ) Φαγωμ(Κ) Φαγωμ(Κ) Φαγωμ(Κ) Φαγωμ(Κ) Φαγωμ(Κ) 0 1 s 0 s 1 s 2

11.4 ραφιματα ςχεδιαςμοφ 124 Επίπεδο 1 Ρροςζξτε ότι τα Κατοχι(Κ) και Φαγωμα(Κ) δεν είναι αμοιβαία αποκλειόμενα ςτθν S 2!!! Ψ(Κ) Κατοχι(Κ) Κατοχι(Κ) Κατοχι(Κ) Φ(Κ) Κατοχι(Κ) Φ(Κ) Κατοχι(Κ) Φαγωμ(Κ) Φαγωμ(Κ) Φαγωμ(Κ) Φαγωμ(Κ) Φαγωμ(Κ) 0 1 s 0 s 1 s 2

11.4 ραφιματα ςχεδιαςμοφ 125 Τι πλθροφορία μπορεί να μασ δϊςει το γράφθμα ςχεδιαςμοφ μζχρι εδϊ; Ψ(Κ) Κατοχι(Κ) Κατοχι(Κ) Κατοχι(Κ) Φ(Κ) Κατοχι(Κ) Φ(Κ) Κατοχι(Κ) Φαγωμ(Κ) Φαγωμ(Κ) Φαγωμ(Κ) Φαγωμ(Κ) Φαγωμ(Κ) 0 1 s 0 s 1 s 2

11.4 ραφιματα ςχεδιαςμοφ 126 Τι πλθροφορία μπορεί να μασ δϊςει το γράφθμα ςχεδιαςμοφ μζχρι εδϊ; Ψ(Κ) Κατοχι(Κ) Κατοχι(Κ) Κατοχι(Κ) Φ(Κ) Κατοχι(Κ) Φ(Κ) Κατοχι(Κ) Φαγωμ(Κ) Φαγωμ(Κ) Φαγωμ(Κ) Φαγωμ(Κ) Φαγωμ(Κ) 0 1 s 0 s 1 s 2

11.4 ραφιματα ςχεδιαςμοφ 127 Τι πλθροφορία μπορεί να μασ δϊςει το γράφθμα ςχεδιαςμοφ μζχρι εδϊ; {Φ(Κ)} και {Ψ(Κ), διατιρθςθ Φαγωμ(Κ)} επιτυγχάνει το ςτόχο!!! Ψ(Κ) Κατοχι(Κ) Κατοχι(Κ) Κατοχι(Κ) Φ(Κ) Κατοχι(Κ) Φ(Κ) Κατοχι(Κ) Φαγωμ(Κ) Φαγωμ(Κ) Φαγωμ(Κ) Φαγωμ(Κ) Φαγωμ(Κ) 0 1 s 0 s 1 s 2

11.4 ραφιματα ςχεδιαςμοφ 128 ράφθμα ςχεδιαςμοφ (planning graph)

11.4 ραφιματα ςχεδιαςμοφ 129 ράφθμα ςχεδιαςμοφ (planning graph) Ειδικι δομι δεδομζνων Ο υπολογιςμόσ τθσ είναι εφκολοσ! (πολυωνυμικι πολυπλοκότθτα!) Μπορεί να χρθςιμοποιθκεί από τον εξειδικευμζνο αλγόρικμο GRAPHPLAN για τθν εξαγωγι λφςθσ (ακολουκϊντασ παρόμοια λογικι με αυτι που είδαμε) Μπορεί να χρθςιμεφςει ωσ οδθγόσ για ευρετικζσ ςυναρτιςεισ που είναι πιο ακριβείσ από αυτζσ που είδαμε νωρίτερα

11.4 ραφιματα ςχεδιαςμοφ 130 ράφθμα ςχεδιαςμοφ (planning graph) Πότε ςταματάμε τον υπολογιςμό επιπζδων; Πταν δφο διαδοχικά επίπεδα είναι ταυτόςθμα Πώσ ξζρουμε ότι κα ςυμβεί αυτό; Τα λεκτικά και οι ενζργειεσ αυξάνουν μονοτονικά Οι αμοιβαίοι αποκλειςμοί μειϊνονται μονοτονικά

11.4 ραφιματα ςχεδιαςμοφ 131 ράφθμα ςχεδιαςμοφ (planning graph) ιατί ζχει πολυωνυμικι πολυπλοκότθτα ο υπολογιςμόσ του, ενϊ καταγράφει τθν αλλθλεπίδραςθ μεταξφ ενεργειϊν και λεκτικϊν; Δεν είναι το ίδιο δφςκολο με το να βρει κανείσ λφςθ για το πρόβλθμα ςχεδιαςμοφ; Όχι! ιατί το γράφθμα καταγράφει μόνο κάποιεσ από τισ αλλθλεπιδράςεισ μεταξφ ενεργειϊν και λεκτικϊν.

11.4 ραφιματα ςχεδιαςμοφ 132 Ευρετικζσ ςυναρτιςεισ με βάςθ τα γραφιματα Κόςτοσ επιπζδου λεκτικοφ (level cost): ο αρικμόσ του επιπζδου που εμφανίηεται για πρϊτθ φορά Ραρατιρθςθ: Ζνα λεκτικό που δεν εμφανίηεται ςτο τελικό επίπεδο δε μπορεί να επιτευχκεί από κανζνα πλάνο!!! Συνάρτθςθ μζγιςτου επιπζδου (max level): Το μζγιςτο από τα κόςτθ επιπζδου των υποςτόχων Συνάρτθςθ ακροίςματοσ επιπζδου (max level): Το άκροιςμα από τα κόςτθ επιπζδου των υποςτόχων

133 Τεχνθτι Νοθμοςφνθ και Video Games

Τεχνθτι Νοθμοςφνθ και Video Games 134 Είναι θ τεχνθτι νοθμοςφνθ χριςιμθ για τα video games; Είναι τα video games χριςιμα για τθν τεχνθτι νοθμοςφνθ;

Τεχνθτι Νοθμοςφνθ και Video Games 135 Είναι θ τεχνθτι νοθμοςφνθ χριςιμθ για τα video games; Ναι, γιατί Πχι, γιατί Είναι τα video games χριςιμα για τθν τεχνθτι νοθμοςφνθ; Puzzle games: πολφπλοκα προβλιματα λογικισ Strategy games: πολφπλοκα προβλιματα διαχείριςθσ πόρων και λιψθσ αποφάςεων First-person games: χαρακτιρεσ (non-player characters) ωσ αυτόνομοι πράκτορεσ

Τεχνθτι Νοθμοςφνθ και Video Games 136 Είναι τα video games χριςιμα για τθν τεχνθτι νοθμοςφνθ; Συχνά, τα ρεαλιςτικά προβλιματα ςτον πραγματικό κόςμο είναι πολφ δφςκολα να αντιμετωπιςτοφν Τα video games προςφζρουν ζνα επίπεδο αφαίρεςθσ που δίνει τθ δυνατότθτα ςτθν ερευνθτικι κοινότθτα να πειραματιςτεί επικεντρϊνοντασ ςε ςυγκεκριμζνεσ πτυχζσ των προβλθμάτων Ρ.χ., αυτοκινοφμενα οχιματα Στθν κινα Στο Grand Theft Auto

Τεχνθτι Νοθμοςφνθ και Video Games 137 Είναι τα video games χριςιμα για τθν τεχνθτι νοθμοςφνθ; Διαγωνιςμοί για ερευνθτικά προβλιματα ςτο πεδίο τθσ τεχνθτισ νοθμοςφνθσ (όπωσ το International Planning Competition που είπαμε νωρίτερα) ςε προβλιματα βαςιςμζνα ςε video games!

Ms Pac-Man vs Ghost Team Competition 2011 138 http://www.pacman-vs-ghosts.net

Ms Pac-Man vs Ghost Team Competition 2011 139 http://www.pacman-vs-ghosts.net Φτιάξε ζνα πρόγραμμα που ελζγχει τθν Ms Pac-Man ι ζνα από τα φανταςματάκια 15 φορζσ το δευτερόλεπτο ο game server μεταδίδει τθν κατάςταςθ του παιχνιδιοφ ωσ εικόνα Java API Ρροκεςμία για registration: 25 Ιουνίου

AIIDE Starcraft Competition 2011 140 http://skatgame.net/mburo/sc2011/

AIIDE Starcraft Competition 2011 141 http://skatgame.net/mburo/sc2011/ Brood War Application Programming Interface: C++ API με το οποίο μπορεί ζνα πρόγραμμα να λαμβάνει πλθροφορίεσ για τθν τρζχουςα κατάςταςθ ελζγχει τα δικά του units http://code.google.com/p/bwapi/ Ρροκεςμία για registration: 1 Ιουλίου

AIIDE Starcraft Competition 2011 142 Krasi0 vs Skynet: youtube link

General Game Playing Competition 2011 143 http://games.stanford.edu/

General Game Playing Competition 2011 144 http://games.stanford.edu/ Φτιάξε ζνα πρόγραμμα που μπορεί να παίηει board games.. γενικά! Στθν αρχι του αγϊνα, το πρόγραμμα λαμβάνει τθν περιγραφι των κανόνων του παιχνιδιοφ ςε μια γλϊςςα που μοιάηει με τθν PDDL C++, Java, Prolog API, Ρροκεςμία για registration: 15 Ιουνίου

Τεχνθτι Νοθμοςφνθ και Video Games 145 Είναι θ τεχνθτι νοθμοςφνθ χριςιμθ για τα video games;

Τεχνθτι Νοθμοςφνθ και Video Games 146 Είναι θ τεχνθτι νοθμοςφνθ χριςιμθ για τα video games; Path finding Realistic motion Psychological models Decision making Learning Nonlinear story telling

Τεχνθτι Νοθμοςφνθ και Video Games 147 Είναι θ τεχνθτι νοθμοςφνθ χριςιμθ για τα video games; σ εντοπιςτοφμε ςε παιχνίδια με χαρακτιρεσ τθ διαδικαςία λιψθσ αποφάςεων Και ασ κεωριςουμε μια τυπικι περίπτωςθ ενόσ ςφγχρονου εμπορικοφ video game, π.χ., ενόσ First-Person Shooter (FPS)

Τεχνθτι Νοθμοςφνθ και Video Games 148 Game engine: Δθμιουργεί τα αντικείμενα ςτον χϊρο του video game, και υπολογίηει τι ςυμβαίνει ςε αυτόν ςε κάκε frame Ρ.χ., ζνα κιβϊτιο είναι ςτον αζρα ςτο fr1. Στο fr2 θ game engine κα υπολογίςει και κα εμφανίςει τθ νζα του κζςθ C++ Non-player characters: Ζνα αντικείμενο ςτο game engine Διακζτει μια member function που ενθμερϊνει τθν game engine πϊσ αλλθλεπιδρά με τον χϊρο του video game αςίηεται ςε states τθσ μορφισ Attacking, Wounded,

Τεχνθτι Νοθμοςφνθ και Video Games 149 NPC C++ class int NPC::think(){ if (state==idle && energy>70 && enemyinsight()){ state=attacking; makescarysound(); } else if (state==wounded &&...... }

Τεχνθτι Νοθμοςφνθ και Video Games 150 Attack: Engage in combat with the player Evade: Health is low, run in the opposite direction of the player Chase If the player runs away, chase him Wander Explore area, Search for ammo / health if required Spawn Each time NPC dies, it returns to this state. D Dead E Enemy in Sight S Hear a Sound L Remember

Τεχνθτι Νοθμοςφνθ και Video Games 151 Ζνα level από τα μάτια του NPC

Τεχνθτι Νοθμοςφνθ και Video Games 152 Ζνα level από τα μάτια του NPC

Τεχνθτι Νοθμοςφνθ και Video Games 153 Ιςτορικά, θ ςυντριπτικι πλειοψθφία των video games με χαρακτιρεσ χρθςιμοποιοφν Finite State Automata για να χειριςτοφν τθ λιψθ αποφάςεων του χαρακτιρα Με κατάλλθλθ προετοιμαςία των levels δουλεφει πολφ καλά Είναι πολφ εφκολα υλοποιιςιμο Με μικρά hacks μπορεί να χειριςτεί και άλλα του ςτοιχεία του παιχνιδιοφ Σε αυτό το μοντζλο οι ανάγκεσ που προκφπτουν αντιμετωπίηονται εφκολα από τουσ προγραμματιςτζσ

Τεχνθτι Νοθμοςφνθ και Video Games 154 Η κατάςταςθ ςιμερα νοικτοί κόςμοι (open worlds) Οι χαρακτιρεσ χρειάηεται να ζχουν πιο ουςιαςτικι αυτονομία, με ατομικζσ επιδιϊξεισ, ςτόχουσ, και προςωπικότθτα.

Τεχνθτι Νοθμοςφνθ και Video Games 155 Η κατάςταςθ ςιμερα Σε αυτζσ τισ ςυνκικεσ, οι ςυμπεριφορζσ με FSMs γίνονται περίπλοκεσ και δφςκολθ θ διαχείριςι τουσ....και μια μικρι ςτροφι προσ τεχνικζσ από το πεδίο τθσ τεχνθτισ νοθμοςφνθσ είναι αναγκαία!

Τεχνθτι Νοθμοςφνθ και Video Games 156 Hierarchical Task Networks Behavior Trees STRIPS planning!

Τεχνθτι Νοθμοςφνθ και Video Games 157 Ιδζα: Μποροφμε να πετφχουμε πολλζσ διαφορετικζσ ςυμπεριφορζσ δίνοντασ διαφορετικοφσ ςτόχουσ και δυνατότθτεσ ενεργειϊν ςτουσ χαρακτιρεσ και χρθςιμοποιϊντασ ζνα planner για να αποφαςίηει τθν επόμενθ κίνθςθ ςε κάκε ςτιγμι

158 Τεχνθτι Νοθμοςφνθ και Video Games

Τεχνθτι Νοθμοςφνθ και Video Games 159 ιατί μασ αρζςει; Modular Ρολφ πιο εφκολο ςτθ διαχείριςθ Μπορεί να πετφχει ςυμπεριφορζσ που ικανοποιοφν τισ προδιαγραφζσ χωρίσ να τισ ζχουμε απαρικμιςει από πριν λλά χρειάηεται να επιλφει προβλιματα ςχεδιαςμοφ ςε ελάχιςτα frames!

Τεχνθτι Νοθμοςφνθ και Video Games 160 Υπεραπλοφςτευςθ του STRIPS: Τα λεκτικά μετατρζπονται ςε variables χωρίσ ορίςματα Η κατάςταςθ αποκθκεφεται ωσ πίνακασ με μικρό μζγεκοσ Ζρευνα ςε βάκοσ το πολφ.. 3 A* για path finding.. A* και για planning!

Ρροβλιματα ςχεδιαςμοφ 161 Τι ζχουμε δει ωσ τϊρα:

Ρροβλιματα ςχεδιαςμοφ 162 Τι ζχουμε δει ωσ τϊρα: Η γλϊςςα STRIPS για τθν περιγραφι προβλθμάτων ςχεδιαςμοφ Επίλυςθ προβλθμάτων ςχεδιαςμοφ ωσ αναηιτθςθ ςτο χϊρο τον καταςτάςεων Ρροζλαςθ (progression), οπιςκοχϊρθςθ (regression) Ευρετικζσ ςυναρτιςεισ ραφιματα ςχεδιαςμοφ (planning graphs) λϊςςα Ρεριγραφισ Ρεδίων Σχεδιαςμοφ (PDDL)

Ρροβλιματα ςχεδιαςμοφ 163 Τι ζχουμε δει ωσ τϊρα: Πλιρωσ παρατθριςιμθ αρχικι κατάςταςθ ιτιοκρατικζσ ενζργειεσ με ακριβϊσ ζνα αποτζλεςμα Η λφςθ είναι μια γραμμικι ακολουκία ενεργειϊν

Ρροβλιματα ςχεδιαςμοφ 164 Τι ζχουμε δει ωσ τϊρα: Πλιρωσ παρατθριςιμθ αρχικι κατάςταςθ ιτιοκρατικζσ ενζργειεσ με ακριβϊσ ζνα αποτζλεςμα Η λφςθ είναι μια γραμμικι ακολουκία ενεργειϊν Κλαςικόσ ςχεδιαςμόσ (classical planning) Ο πράκτορασ μπορεί να βρει off-line μια λφςθ και να τθν εκτελζςει μετά «με κλειςτά τα μάτια»

Ρροβλιματα ςχεδιαςμοφ 165 Επί(,Τραπζηι) Επί(,Τραπζηι) Επί(,Τραπζηι) Κακαρό() Κακαρό() Κακαρό() Επί(,) Επί(,) s 0 g

Ρροβλιματα ςχεδιαςμοφ 166 Επί(,Τραπζηι) Επί(,Τραπζηι) Επί(,Τραπζηι) Κακαρό() Κακαρό() Κακαρό() Επί(,Τραπζηι) Επί(,) Επί(,Τραπζηι) Κακαρό() Κακαρό() Κακαρό(Τραπ.) Επί(,) Επί(,) Επί(,Τραπζηι) Κακαρό() Κακαρό(Τραπ.) Επί(,) Επί(,) Μετακ.(,Τραπζηι,) s 0 s 1 Μετακ.(,Τραπζηι,)s 2 g

Ρροβλιματα ςχεδιαςμοφ 167 Ο πράκτορασ δζχεται μια αρχικι κατάςταςθ, ζνα ςτόχο, και τθν περιγραφι των ενεργειϊν Ο πράκτορασ αναηθτά μια ακολουκία ενεργειϊν που πετυχαίνουν το ςτόχο Λφςθ: [Μετακ.(,Τραπζηι,), Μετακ.(,Τραπζηι,)] Ο πράκτορασ εκτελεί τισ ενζργειεσ μία-μία «με κλειςτά τα μάτια» Μετακ.(,Τραπζηι,) s 0 s 1 Μετακ.(,Τραπζηι,)s 2

Ρροβλιματα ςχεδιαςμοφ 168 Τι δεν ζχουμε δει ωσ τϊρα: Ελλιπισ περιγραφι τθσ αρχικισ κατάςταςθσ

Ρροβλιματα ςχεδιαςμοφ 169 Τι δεν ζχουμε δει ωσ τϊρα: Ελλιπισ περιγραφι τθσ αρχικισ κατάςταςθσ Ρ.χ., δε γνωρίηω τίποτα για τον κφβο Δ (μπορεί να αναπαραςτακεί με τθν υπόκεςθ ανοιχτοφ κόςμου όπωσ ςτθν ADL) Ρ.χ., διαηευκτικι πλθροφορία: Επί(,) Επί(,) Ρ.χ., γνωρίηω ότι υπάρχει ζνασ κφβοσ πάνω από τον κφβο αλλά δεν ξζρω ποιοσ: x Επί(x,)

Ρροβλιματα ςχεδιαςμοφ 170 Τι δεν ζχουμε δει ωσ τϊρα: Ελλιπισ περιγραφι τθσ αρχικισ κατάςταςθσ Ρ.χ., δε γνωρίηω τίποτα για τον κφβο Δ (μπορεί να αναπαραςτακεί με τθν υπόκεςθ ανοιχτοφ κόςμου όπωσ ςτθν ADL) Ρ.χ., διαηευκτικι πλθροφορία: Επί(,) Επί(,) Ρ.χ., γνωρίηω ότι υπάρχει ζνασ κφβοσ πάνω από τον κφβο αλλά δεν ξζρω ποιοσ: x Επί(x,) Ρ.χ., γνωρίηω ότι υπάρχει ζνασ κθςαυρόσ κρυμμζνοσ ςε κάποιο ςεντοφκι αλλά δε ξζρω ςε ποιο ακριβϊσ

Ρροβλιματα ςχεδιαςμοφ 171 Τι δεν ζχουμε δει ωσ τϊρα: Μθ αιτιοκρατικζσ ενζργειεσ με παραπάνω από ζνα πικανά αποτελζςματα

Ρροβλιματα ςχεδιαςμοφ 172 Τι δεν ζχουμε δει ωσ τϊρα: Μθ αιτιοκρατικζσ ενζργειεσ με παραπάνω από ζνα πικανά αποτελζςματα Ρ.χ., θ ενζργεια μετακίνθςθσ κφβου δεν ολοκλθρϊνεται πάντα με επιτυχία

Ρροβλιματα ςχεδιαςμοφ 173 Τι δεν ζχουμε δει ωσ τϊρα: Μθ αιτιοκρατικζσ ενζργειεσ με παραπάνω από ζνα πικανά αποτελζςματα Ρ.χ., θ ενζργεια μετακίνθςθσ κφβου δεν ολοκλθρϊνεται πάντα με επιτυχία Ρ.χ., θ ενζργεια pick-lock(door1) μπορεί να οδθγιςει τόςο ςτο άνοιγμα τθσ πόρτασ όςο και ςτο να χαλάςει κάποιο από τα εργαλεία του χαρακτιρα που το επιχείρθςε

Ρροβλιματα ςχεδιαςμοφ 174 Τι δεν ζχουμε δει ωσ τϊρα: ναπαράςταςθ τθσ διάρκειασ των ενεργειϊν

Ρροβλιματα ςχεδιαςμοφ 175 Τι δεν ζχουμε δει ωσ τϊρα: ναπαράςταςθ τθσ διάρκειασ των ενεργειϊν Ρϊσ αναπαριςτοφμε ότι μια ενζργεια είναι πιο χρονοβόρα από μια άλλθ; Ρϊσ αναπαριςτοφμε ότι ο ςτόχοσ πρζπει να ικανοποιεί ςυγκεκριμζνεσ ςυνκικεσ ςε ςυγκεκριμζνα χρονικά όρια;

Ρροβλιματα ςχεδιαςμοφ 176 Τι δεν ζχουμε δει ωσ τϊρα: Εξωγενι ςυμβάντα

Ρροβλιματα ςχεδιαςμοφ 177 Τι δεν ζχουμε δει ωσ τϊρα: Εξωγενι ςυμβάντα Ρ.χ., τι γίνεται αν ςτον κόςμο των κφβων εκτόσ από τον «δικό μασ» βραχίονα υπάρχει και άλλοσ ζνασ που επιδιϊκει το δικό του ςτόχο;

Ρροβλιματα ςχεδιαςμοφ 178 Τι δεν ζχουμε δει ωσ τϊρα: Εξωγενι ςυμβάντα Ρ.χ., τι γίνεται αν ςτον κόςμο των κφβων εκτόσ από τον «δικό μασ» βραχίονα υπάρχει και άλλοσ ζνασ που επιδιϊκει το δικό του ςτόχο; Ρ.χ., ςε ζνα video game θ τρζχουςα κατάςταςθ του παιχνιδιοφ αλλάηει τόςο από τισ ενζργειεσ που εκτελεί ο πράκτορασ-χαρακτιρασ όςο και από ενζργειεσ του ανκρϊπου-παίκτθ

Ρροβλιματα ςχεδιαςμοφ 179 Τι δεν ζχουμε δει ωσ τϊρα: ιςκθτιριεσ ενζργειεσ (sensing actions)

Ρροβλιματα ςχεδιαςμοφ 180 Τι δεν ζχουμε δει ωσ τϊρα: ιςκθτιριεσ ενζργειεσ (sensing actions) Ενζργειεσ με τισ οποίεσ ο πράκτορασ δεν επιδρά ςτον κόςμο, αλλά ανανεϊνει τθ γνϊςθ που ζχει για τθν τρζχουςα κατάςταςθ με βάςθ ςυγκεκριμζνουσ κανόνεσ

Ρροβλιματα ςχεδιαςμοφ 181 Τι δεν ζχουμε δει ωσ τϊρα: ιςκθτιριεσ ενζργειεσ (sensing actions) Ενζργειεσ με τισ οποίεσ ο πράκτορασ δεν επιδρά ςτον κόςμο, αλλά ανανεϊνει τθ γνϊςθ που ζχει για τθν τρζχουςα κατάςταςθ με βάςθ ςυγκεκριμζνουσ κανόνεσ Ρ.χ., θ ενζργεια look-inside(chest1) κα μποροφςε να ανανεϊςει τθ γνϊςθ του πράκτορα ςχετικά με τα αντικείμενα που βρίςκονται μζςα ςτο ςεντοφκι chest1

Ρροβλιματα ςχεδιαςμοφ 182 Τι δεν ζχουμε δει ωσ τϊρα: ναηιτθςθ μιασ πιο πολφπλοκθσ ςτρατθγικισ ωσ λφςθ

Ρροβλιματα ςχεδιαςμοφ 183 Τι δεν ζχουμε δει ωσ τϊρα: ναηιτθςθ μιασ πιο πολφπλοκθσ ςτρατθγικισ ωσ λφςθ Η αναηιτθςθ μιασ ακολουκίασ ενεργειϊν είναι θ πιο απλι δυνατι λφςθ ιατί θ λφςθ να μθν είναι: ζνασ δζνδρο από επιλογζσ if-then-else; ζνα πρόγραμμα που περιγράφει πϊσ να κινθκεί ο πράκτορασ;

Ρροβλιματα ςχεδιαςμοφ 184 σ δοφμε μερικζσ ςυγκεκριμζνεσ απλζσ περιπτϊςεισ που ςυνδυάηουν κάποια από τα ςτοιχεία που ςυηθτιςαμε

Ρροβλιματα ςχεδιαςμοφ 185 Τρεισ εκδοχζσ του Vacuum Cleaner domain

Ρροβλιματα ςχεδιαςμοφ 186 Εκδοχι 1 του Vacuum Cleaner domain Ελλιπισ περιγραφι τθσ αρχικισ κατάςταςθσ Το ρομπότ δεν ξζρει ποφ βρίςκεται ιτιοκρατικζσ ενζργειεσ Η ενζργειεσ moveleft, moveright, clean πετυχαίνουν πάντα! Πχι αιςκθτιριεσ ενζργειεσ

Ρροβλιματα ςχεδιαςμοφ 187 Εκδοχι 1 του Vacuum Cleaner domain Σφμμορφοσ ςχεδιαςμόσ (conformant planning) Μια ακολουκία ενεργειών που όμωσ πετυχαίνει το ςτόχο ςε όλεσ τισ δυνατζσ περιπτώςεισ Λφςθ: [moveleft, clean, moveright, clean]

Ρροβλιματα ςχεδιαςμοφ 188 Εκδοχι 2 του Vacuum Cleaner domain Ρλιρθσ περιγραφι τθσ αρχικισ κατάςταςθσ Το ρομπότ βρίςκεται αριςτερά, δεξιά χρειάηεται κακάριςμα Μθ αιτιοκρατικζσ ενζργειεσ Η ενζργειεσ moveleft, moveright μπορεί να αποτφχουν! Ρλιρθσ παρατθριςιμότθτα Η γνϊςθ του ρομπότ είναι πάντα ςωςτι για τθ κζςθ του

Ρροβλιματα ςχεδιαςμοφ 189 Εκδοχι 2 του Vacuum Cleaner domain Υπό ςυνκικθ ςχεδιαςμόσ (conditional planning) Μια ακολουκία βθμάτων if-then-else που πετυχαίνουν το ςτόχο με βάςθ τουσ ςωςτοφσ ελζγχουσ για τθν τρζχουςα κατάςταςθ Λφςθ: [ if isright then clean else moveright, ]

Ρροβλιματα ςχεδιαςμοφ 190 Εκδοχι 3 του Vacuum Cleaner domain Ρλιρθσ περιγραφι τθσ αρχικισ κατάςταςθσ Το ρομπότ βρίςκεται αριςτερά, δεξιά χρειάηεται κακάριςμα Μθ αιτιοκρατικζσ ενζργειεσ Η ενζργειεσ moveleft, moveright μπορεί να αποτφχουν! ιςκθτιριεσ ενζργειεσ Ενζργεια checkposition

Ρροβλιματα ςχεδιαςμοφ 191 Εκδοχι 3 του Vacuum Cleaner domain Υπό ςυνκικθ ςχεδιαςμόσ (conditional planning) Μια ακολουκία βθμάτων if-then-else που πετυχαίνουν το ςτόχο με βάςθ τθνεκτζλεςθ αιςκθτιριων ενεργειϊν Λφςθ: [ checkposition, if isright then clean else moveright, ]

Ρροβλιματα ςχεδιαςμοφ 192 λζπουμε πωσ οι λφςεισ χρειάηεται να είναι δζνδρα ι «μικρά προγράμματα» Ρϊσ κάνουμε αναηιτθςθ για τζτοιεσ λφςεισ; Ενότθτα 12.3: Σχεδιαςμόσ και δράςθ ςε μθ αιτιοκρατικά πεδία Ενότθτα 12.4: Υπό ςυνκικθ ςχεδιαςμόσ

Ρροβλιματα ςχεδιαςμοφ 193 λζπουμε πωσ οι λφςεισ χρειάηεται να είναι δζνδρα ι «μικρά προγράμματα» Ρϊσ κάνουμε αναηιτθςθ για τζτοιεσ λφςεισ; Ενότθτα 12.3: Σχεδιαςμόσ και δράςθ ςε μθ αιτιοκρατικά πεδία Ενότθτα 12.4: Υπό ςυνκικθ ςχεδιαςμόσ Είναι αρκετά αυτά που είδαμε για να φτιάξουμε ζναν πραγματικά αυτόνομο πράκτορα;

Ρροβλιματα ςχεδιαςμοφ 194 Τι γίνεται αν ζνα εξωγενζσ ςυμβάν ανατρζψει τθν τρζχουςα κατάςταςθ κατά τθν εκτζλεςθ του πλάνου;

Ρροβλιματα ςχεδιαςμοφ 195 MiniGame domain

Ρροβλιματα ςχεδιαςμοφ 196 Τι γίνεται αν ζνα εξωγενζσ ςυμβάν ανατρζψει τθν τρζχουςα κατάςταςθ κατά τθν εκτζλεςθ του πλάνου; Ο παίκτθσ πάρει το όπλο που ιταν μζροσ του πλάνου για τον χαρακτιρα Ο παίκτθσ ςπρϊξει τον χαρακτιρα ςε άλλθ κζςθ από αυτι που κεωρεί ότι βρίςκεται

Ρροβλιματα ςχεδιαςμοφ 197 Τι γίνεται αν ζνα εξωγενζσ ςυμβάν ανατρζψει τθν τρζχουςα κατάςταςθ κατά τθν εκτζλεςθ του πλάνου; Ζλεγχοσ πριν από τθν εκτζλεςθ τθσ επόμενθσ ενζργειασ αν ικανοποιοφνται οι προχποκζςεισ τθσ ενζργειασ Ζλεγχοσ πριν από τθν εκτζλεςθ τθσ επόμενθσ ενζργειασ αν ικανοποιοφνται οι προχποκζςεισ για όλεσ τισ ενζργειεσ που ζπονται Ρροςδιοριςμόσ ςυνκθκϊν που πρζπει να ιςχφουν ςε κάκε βιμα ϊςτε το πλάνο να είναι valid

Ρροβλιματα ςχεδιαςμοφ 198 Τι γίνεται αν ζνα εξωγενζσ ςυμβάν ανατρζψει τθν τρζχουςα κατάςταςθ κατά τθν εκτζλεςθ του πλάνου; Ζλεγχοσ πριν από τθν εκτζλεςθ τθσ επόμενθσ ενζργειασ αν ικανοποιοφνται οι προχποκζςεισ τθσ ενζργειασ Ζλεγχοσ πριν από τθν εκτζλεςθ τθσ επόμενθσ ενζργειασ αν ικανοποιοφνται οι προχποκζςεισ για όλεσ τισ ενζργειεσ που ζπονται Ρροςδιοριςμόσ ςυνκθκϊν που πρζπει να ιςχφουν ςε κάκε βιμα ϊςτε το πλάνο να είναι valid Ενότθτα 12.5: Ραρακολοφκθςθ εκτζλεςθσ και επαναςχεδιαςμόσ

Ρροβλιματα ςχεδιαςμοφ 199 MiniGame domain