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第八章 自动规划
课程：人工智能
专业：物流工程
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自动规划概述
规划的概念及作用
1. 规划的概念
从某个特定的问题状态出发，寻求一系列行为动作，并建立一个操作序列，直到求得目标状态为止。这个求解过程就称为规划。
规划是对某个待求解问题给出求解过程的步骤。规划涉及如何将问题分解为若干相应的子问题，以及如何记录和处理问题求解过程中发现的各子问题间的关系。
规划系统是一个涉及有关问题求解过程步骤的系统。如计算机或飞机设计、火车或汽车运输路径、财政和军事规划等问题。
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自动规划概述
规划的概念及作用
例：
救援仿真机器人系统
（RoboCup Rescue Simulation System，RCRSS）
① 消防智能体
② 医疗智能体
③ 警察智能体
④ 普通市民
⑤ 中心智能体
⑥ 路障
⑦ 避难所
⑧ 着火建筑物
⑨ 普通建筑物）
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自动规划概述
规划的概念及作用
2. 规划的作用
规划可用来监控问题求解过程，并能够在造成较大的危害之前发现差错。规划的好处可归纳为简化搜索、解决目标矛盾以及为差错补偿提供基础。
“十二五”规划、城市规划、企业发展规划
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自动规划概述
规划的分类和问题分解途径
1. 规划的分类
（1）按规划内容分
国家、地方、重大项目、企业、交通、城市、环境…
（2）按规划方法分
非递阶（非分层）规划与递阶（分层）规划；线性规划与非线性规划；同步规划与异步规划；基于脚本、框架和本体的规划；基于专家系统的规划；基于竞争机制的规划；…
（3）按规划实质分
任务规划、路径规划、轨迹规划…
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自动规划概述
规划的分类和问题分解途径
2. 问题分解途径
把某些较复杂的问题分解为一些较小的子问题。有两条实现这种分解的重要途径。
第一条重要途径是当从一个问题状态移动到下一个状态时，无需计算整个新的状态，而只要考虑状态中可能变化了的那些部分。
第二条重要途径是把单一的困难问题分割为几个有希望的较为容易解决的子问题。
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自动规划概述
规划的分类和问题分解途径
3. 域的预测和规划的修正
（1）域的预测
问题论域的预测。对于不可预测的论域，考虑可能的结果集合，按照它们出现的可能性以某个次序排列。然后，产生一个规划、并试图去执行这个规划。
（2）规划的修正
规划执行失败导致对规划的修正。
在规划过程中不仅要记录规划的执行步骤，而且要记录每一步必须要执行的理由。
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自动规划概述
执行规划系统任务的一般方法
（1）选择和应用原则
（2）检验解答与空端
（3）修正殆正确解
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积木世界的机器人规划
B
A
C
C
B
A
机械手
机械手
(a)
(b)
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积木世界的机器人规划
1. 积木世界的机器人问题
机器人能够执行的动作举例如下：
unstack(a,b)：把堆放在积木b上的积木a拾起。在进行这个动作之前，要求机器人的手为空手，且积木a的顶上是空的。
stack(a,b)： 把积木a堆放在积木b上。动作之前要求机械手必须已抓住积木a，而且积木b顶上必须是空的。
pickup(a)： 从桌面上拾起积木a，并抓住它不放。在动作之前要求机械手为空手，而且积木a顶上没有任何东西。
putdown(a)： 把积木a放置到桌面上。要求动作之前机械手已抓住积木a。
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