自动化规划:是什么让"blocksworld"成为一个不平凡的问题?



Blocksworld显然是自动化规划中的基准领域。

This domain consists of a set of blocks, a table and a robot hand.
The blocks can be on top of other blocks or on the table;
a block that has nothing on it is clear;
and the robot hand can hold one block or be empty.
The goal is to find a plan to move from one configuration of blocks to another.

有人能解释一下是什么让这成为一个无关紧要的问题吗?我想不出有哪个问题的解决方案不是微不足道的(例如,一次从下到下一个街区建造所需的塔楼(。

Blocks World成为人们感兴趣的基准有一个历史原因和两个实际原因。

历史上的一个例子是,Blocks World被用来说明所谓的Sussman's Anomaly。它不再具有任何科学相关性,但它被用来说明规划算法的局限性和挑战,这些算法将规划问题视为直接在规划空间中搜索的问题。链接指向下一本书的一章,这是对自动规划的一个很好的介绍

自动化规划和行动Malik Ghallab,Dana Nau,Paolo Traverso
剑桥大学出版社

过去的情况是这样的,尤其是在20世纪90年代中期,当SAT求解真正兴起时,这是一个例子,说明了当时自动化规划的技术水平是多么有限。

正如你在问题中所写的,求解"块世界"很容易:你绘制的算法是众所周知的,而且显然是多项式时间的。然而,找到一个最佳计划并不容易。我推荐你看这本优秀的书

理解规划任务:领域复杂性和启发式分解
Malte Helmert
Springer,2006

或者他的较短的经典纸张

规划中标准基准域的复杂性结果马尔特·赫尔默特人工智能,2003

Blocks World相关性的第二个"实际"原因是,即使是一个"简单"的问题,它也可以击败规划启发式和对其他计算框架(如SAT或SMT(的复杂算法或汇编。

例如,直到最近(2012年(,Jussi Rintanen在对标准SAT求解器进行了大量修改后,才在"简单"基准上表现出良好的性能

可满足性规划:启发式
Jussi Rintanen
人工智能,2012

通过将启发式算法编译为单元传播、子句学习和变量选择启发式算法相结合的子句,可以快速获得演绎下界。

编辑:已要求进一步详细说明上述针对不易区块的最佳规划。从提供的参考文献来看,本文

关于区块世界规划的复杂性
Naresh Gupta和Dana S.Nau
人工智能,1992

具有原始证明,将计算块世界的最优计划问题简化为HITTING-SET(卡普NP难题之一(。

是一种更容易访问的纸张,它在区块世界领域的规划中看起来相当深入

区块世界重访
John Slaney,Sylvie Thiébaux
人工智能,2001

上面论文中的图1显示了一个例子,说明了Gupta和Nau的复杂性证明背后的直觉。

我觉得很有趣的另一篇与区块链相关的论文是HowGood is Almost Perfect(AAAI 2008(。

它表明,即使使用几乎完美的启发式(对于每种可能的状态,只有一个常数是错误的启发式(,a*搜索也必然会产生指数级大的搜索空间。(这表明,即使有关于目标距离的几乎完美的信息,搜索仍然会在该领域的搜索空间中丢失。(

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