微课16-1 什么是自动规划.pptx

;;规划一系列动作是人工智能技术中智能体的关键需求，而正确表示的动作和状态以及正确的算法可以使规划变得更容易。

自动规划是一种重要的问题求解技术。与一般问题求解相比，自动规划更注重于问题的求解过程，而不是求解结果。此外，规划要解决的问题，如机器人世界问题，往往具有真实性，而不是比较抽象的数学模型问题。与一些求解技术相比，自动规划系统与专家

系统均属高级求解系统与技术。;规划有两个突出的特点，一是为了完成任务需要一系列确定的步骤；二是定义问题解决方案的步骤顺序可能是有条件的。也就是说，构成规划的步骤可能会根据条件进行修改（称为条件规划）。

一个规划是一个行动过程的描述，它一般都具有某个目标的蕴含排序。例如，一个机器人要搬动某工件，必须先移动到该工件附近，抓住该工件，然后带着工件移动。

大多数规划都具有子规划结构，每个子目标由达到此目标的比较详细的子规划确定，最终得到的规划是某个问题求解算符的线性或分步排序。;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。

第二条是把单一困难问题分割为几个有希望较为容易解决的子问题。;由于自动规划系统具有广泛的应用场合和应用前景，因而引起人们的浓厚兴趣并取得了许多研究成果。

经典规划定义为是在一个离散的、确定性的、静态的、完全可观测的环境中，找到完成目标的一系列动作的任务。完成这个任务的方法受到两个限制。

首先，对于每个新领域，它们都需要特定的启发式方法：用于有哪些信誉好的足球投注网站的启发式评价函数和用于智能体的人工代码。

其次，它们都需要明确地表示指数量级的状态空间。;32.2.1定义经典规划;规划一直是人工智能研究的活跃领域，包括机器人技术、流程规划、基于Web的信息收集、自主智能体、动画和多智能体。一些典型的规划问题如：

（1）对时间、因果关系和目的的表示和推理。

（2）在可接受的解决方案中，物理

和其他类型的约束。

（3）规划执行中的不确定性。

（4）如何感觉和感知“现实世界”。

（5）可能合作或互相干涉的多个智

能体。;以机器人规划与问题求解作为典型例子来讨论自动规划，它的原理、方法和技术可以推广应用到其他规划对象或系统。

虽然通常我们会将规划和调度视为相同的问题类型，但它们之间有一个明确的区别：规划关注“找出需要执行哪些操作”，而调度关注“计算出何时执行动作”。规划侧重于为实现目标选择适当的行动序列，而调度侧重于资源约束（包括时间）。可以把调度问题当作规划问题的一个特例。;在人工智能领域，所有规划问题的本质就是将当前状态（可能是初始状态）转变为所需目标状态。求解规划问题所遵循的步骤顺序称为操作符模式。操作符模式表征动作或事件（可互换使用的术语）。操作符模式表征一类可能的变量，这些变量可以用值（常数）代替，构成描述特定动作的操作符实例。“操作符”这个术语可以用作“操作符模式”或“操作符实例”的同义词。;在魔方的离散拼图和15拼图的移动方块示例中可以找到熟悉的规划应用，其中包括国际象棋、桥牌以及调度问题。由于运动部件

的规律性和对称性，这些领域非常适合开发和应用规

划算法。

魔方拼图15拼图

图14-8魔方拼图与15拼图示例;计算机和机器人视觉领域的一个典型问题是试图让机器人识别墙壁和障碍物，在迷宫中移动并成功地到达其目标，如下图，其中机器人不仅需要从A移动到B，还需要能够识别墙壁并进行妥善

处理。

图14-9一个典型的迷宫问题;在设计和制造应用中，人们应用规划来解决组装、可维护性和机械部件拆卸问题。人们使用运动规划，自动计算从组装中移除零件的无碰撞路径。

在视频游戏中，自动智能可以用来生成精彩、独特、类似人类的角色。动画师的目标是开发具有人类演员特征的角色，同时能够设计高层次的运动描述，使得这些运动可以由智能体执行。这是一个非常详细、费力的逐帧过程，动画师希望通过规划算法的发展来减少这些过程。;将自动规划应用在计算机动画中，根据任务规格计算场景中人物的动画，使动画师可以专注于场景的整体设计，而无须关注如何在逼真、无碰撞的路径中移动人物的细节。这不但与计算机动画相关，而且与人体工程学和产品的可用性评估相关。右图所示的是一个机器人

手臂规划器，这个规划器执行了多臂任务，

在汽车装配线上协助制造。;