Propagación de restricciones Propagación de restricciones temporales mejorada mediante temporales mejorada mediante
análisis de causa-efecto en análisis de causa-efecto en planificaciónplanificación
Luis CastilloLuis Castillo, Juan Fdez-Olivares, , Juan Fdez-Olivares, Oscar García-Pérez, Francisco PalaoOscar García-Pérez, Francisco Palao
Universidad de Granada Grupo SEPIA
EsquemaEsquema
Introducción al problemaIntroducción al problema Planificación HTN y gestión del Planificación HTN y gestión del
tiempotiempo Propagación de restricciones Propagación de restricciones
temporalestemporales Propagación mejoradaPropagación mejorada
Introducción al problemaIntroducción al problema Planificación Planificación
para gestión para gestión de crisis:de crisis:Sistemas Inteligentes de Sistemas Inteligentes de Ayuda a la Decisión IDSSAyuda a la Decisión IDSS
Diseño de planes de actuaciónDiseño de planes de actuación Sistemas de planificación y scheduling Sistemas de planificación y scheduling
inteligentesinteligentes Cientos de recursosCientos de recursos Respuesta inmediata y robustaRespuesta inmediata y robusta Cientos o miles de acciones Cientos o miles de acciones
temporizadas, miles de restricciones temporizadas, miles de restricciones temporales y de recursostemporales y de recursos
CAEPIA 2005 – Workshop RNPST – 3
Introducción al problemaIntroducción al problema
Planificación para gestión de Planificación para gestión de crisis: crisis: Sistemas Inteligentes Sistemas Inteligentes de Ayuda a la Decisión IDSSde Ayuda a la Decisión IDSS
Saber cómo actuarSaber cómo actuar Uso de protocolos estándarUso de protocolos estándar
Saber cuándo actuarSaber cuándo actuar Gestión del conocimiento Gestión del conocimiento
temporaltemporal Gestión de recursosGestión de recursos
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Introducción al problemaIntroducción al problema
Uso de protocolos estándarUso de protocolos estándar Planificación HTNPlanificación HTN
CAEPIA 2005 – Workshop RNPST – 5
Move Squad-JE101Landing-Point Load
Tools
Move ?Helicopter
Landing-POint
Load people
Fly to ?locationLoad
PeopleDrive to?location
Move Squad-JE101 ?location
Move byhelicopter
Move by full terrain
Move by foot
Introducción al problemaIntroducción al problema
Uso de protocolos estándarUso de protocolos estándar Planificación HTNPlanificación HTN
CAEPIA 2005 – Workshop RNPST – 6
Task
Operator
Task
Operator
TaskOperator Task
Task
DecompositionMethod #1
DecompositionMethod #2
DecompositionMethod #k
DecompositionMethod #1
DecompositionMethod #2
DecompositionMethod #3
DecompositionMethod #1
DecompositionMethod #2
Introducción al problemaIntroducción al problema Gestión del conocimiento Gestión del conocimiento
temporaltemporal Temporización de accionesTemporización de acciones
““Evacuar entre las 9:00 y las 20:00”Evacuar entre las 9:00 y las 20:00”
SecuenciaciónSecuenciación““Después de 10 horas de ataque todos los retenes Después de 10 horas de ataque todos los retenes
tienen que descansar otras 10 horas”tienen que descansar otras 10 horas”
DuraciónDuración““La duración del vuelo de rescate depende de la La duración del vuelo de rescate depende de la
velocidad de crucero y de la distancia al velocidad de crucero y de la distancia al objetivo”objetivo”
SincronizaciónSincronización““Todos los retenes tienen que terminar el ataque a Todos los retenes tienen que terminar el ataque a
las 22:00”las 22:00”
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Introducción al problemaIntroducción al problema
Gestión de recursosGestión de recursos Evitar violación de recursosEvitar violación de recursos
““Un avión no puede agotar su combustible Un avión no puede agotar su combustible en vuelo”en vuelo”
Acciones de reparaciónAcciones de reparación““Repostar antes de un vuelo de larga Repostar antes de un vuelo de larga
distancia”distancia”
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Introducción al problemaIntroducción al problema
Está recomendado el uso de Está recomendado el uso de técnicas de planificación HTNtécnicas de planificación HTN
Las técnicas HTN no manejan Las técnicas HTN no manejan bien el conocimiento temporalbien el conocimiento temporal
CAEPIA 2005 – Workshop RNPST – 9
No representación del tiempoNo representación del tiempo Representación ad-hoc (timeline fijo)Representación ad-hoc (timeline fijo)
Planificación HTN y conocimiento Planificación HTN y conocimiento temporaltemporal
CAEPIA 2005 – Workshop RNPST – 10
A1 A2
A3
A4 A5 A6
t=1 t=3 t=10 t=13 t=14 t=17
Despliegue del plan sobre una red Despliegue del plan sobre una red temporal simple (Dechter et al 1991)temporal simple (Dechter et al 1991)
Por cada acción dos puntosPor cada acción dos puntos Start(acción) y End(acción)Start(acción) y End(acción)
Definición de restricciones sobre Definición de restricciones sobre estos puntosestos puntos
VentajasVentajas Gran expresividad de restriccionesGran expresividad de restricciones Flexibilidad en la ejecución (timeline Flexibilidad en la ejecución (timeline
flexible)flexible)
Planificación HTN y conocimiento Planificación HTN y conocimiento temporaltemporal
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Registro de las dependencias Registro de las dependencias causales del plancausales del plan
Propagación del conocimiento Propagación del conocimiento temporaltemporal
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A1 A2
A3
A4 A5 A6
A1A2 A4 A5
A3 A6[t, t’] [t, t’] [t, t’]
[t, t’]
[t, t’]
Consejería deMedioambiente
DesventajasDesventajas Tiempo de propagaciónTiempo de propagación Floyd-Warshall (Floyd-Warshall (all-pairs-shortest-pathall-pairs-shortest-path))
O(nO(n33) n = número de puntos) n = número de puntos n n → 1800 puntos para un caso real → 1800 puntos para un caso real
(Incendio de Cazorla 2001)(Incendio de Cazorla 2001) IncrementalIncremental
Propagación del conocimiento Propagación del conocimiento temporaltemporal
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Consistency enforcing PC-2Consistency enforcing PC-2 Path consistencyPath consistency
Propagación del conocimiento Propagación del conocimiento temporaltemporal
CAEPIA 2005 – Workshop RNPST – 14
Consistency enforcing PC-2Consistency enforcing PC-2
Propagación del conocimiento Propagación del conocimiento temporaltemporal
CAEPIA 2005 – Workshop RNPST – 15
Aunque en el caso promedio es Aunque en el caso promedio es muy bueno, en el peor caso muy bueno, en el peor caso sigue siendo O(nsigue siendo O(n33) )
Hay algunas restricciones que Hay algunas restricciones que disparan el número de disparan el número de propagaciones (restricciones propagaciones (restricciones duras, upper bounds)duras, upper bounds)
PC-2 Propaga los cambios en PC-2 Propaga los cambios en una acción al resto de accionesuna acción al resto de acciones
Muchos de estos cambios son Muchos de estos cambios son informativos y no operativosinformativos y no operativos
Propagación del conocimiento Propagación del conocimiento temporaltemporal
CAEPIA 2005 – Workshop RNPST – 16
A1A2
A3 A6
A4 A5
PC-2 Propagar los cambios solo PC-2 Propagar los cambios solo entre aquellas acciones que entre aquellas acciones que tengan una relación causa-tengan una relación causa-efecto registradaefecto registrada
Propagación mejoradaPropagación mejorada
CAEPIA 2005 – Workshop RNPST – 17
A1A2
A3 A6
A4 A5
PC-2-CL Propagar las PC-2-CL Propagar las restricciones solo a través de restricciones solo a través de vínculos causales (vínculos causales (causal-linkscausal-links))
Propagación mejoradaPropagación mejorada
CAEPIA 2005 – Workshop RNPST – 18
PC-2-CL es demostrablemente PC-2-CL es demostrablemente correcto:correcto: Los cambios en una acción siempre Los cambios en una acción siempre
provienen de una acción que se provienen de una acción que se encuentra en una cadena de vínculos encuentra en una cadena de vínculos causales a la que pertenececausales a la que pertenece
El resto se puede podarEl resto se puede podar
Propagación mejoradaPropagación mejorada
CAEPIA 2005 – Workshop RNPST – 19
A1A2 A4 A5
A3 A6
Cuatro experimentos con Cuatro experimentos con topologías del plan distintas.topologías del plan distintas.
Uno de ellos es un caso real, los Uno de ellos es un caso real, los otros tres de laboratoriootros tres de laboratorio
Resultados experimentalesResultados experimentales
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Secuencial Paralelo
Citas INFOCA
Medir el número de llamadas a Medir el número de llamadas a Revise(.)Revise(.)
Medir el tiempo de CPUMedir el tiempo de CPU
Resultados experimentalesResultados experimentales
CAEPIA 2005 – Workshop RNPST – 21
Secuencial Paralelo
Citas INFOCA
SecuencialSecuencial
Resultados experimentalesResultados experimentales
CAEPIA 2005 – Workshop RNPST – 22
0
50000
100000
150000
200000
250000
300000
350000
8 11 12 14 19 22 27 32
#Cal
ls t
o R
evis
e(.)
PC2
PC2-CL
0
0,005
0,01
0,015
0,02
0,025
0,03
0,035
0,04
8 11 12 14 19 22 27 32
Tie
mp
o d
e C
PU
PC2
PC2-CL
ParaleloParalelo
Resultados experimentalesResultados experimentales
CAEPIA 2005 – Workshop RNPST – 23
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
40 55 60 70 95 110 135 160
Tie
mp
o d
e C
PU
PC2
PC2-CL
0
5000000
10000000
15000000
20000000
25000000
30000000
35000000
40000000
40 55 60 70 95 110 135 160
PARALLEL Problems
#Cal
ls t
o R
evis
e(.)
PC2
PC2-CL
CitasCitas
Resultados experimentalesResultados experimentales
CAEPIA 2005 – Workshop RNPST – 24
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
40 55 60 70 95 110 135 160
Tie
mp
o d
e C
PU
PC2
PC2-CL
0
5000000
10000000
15000000
20000000
25000000
30000000
35000000
40000000
40 55 60 70 95 110 135 160
PARALLEL Problems
#Cal
ls t
o R
evis
e(.)
PC2
PC2-CL
InfocaInfoca
Resultados experimentalesResultados experimentales
CAEPIA 2005 – Workshop RNPST – 25
0
50000000
100000000
150000000
200000000
250000000
55 92 98 106
114
122
130
167
200
233
241
248
268
306
339
372
INFOCA Problems
#Cal
ls t
o R
evis
ePC2
PC2-CL
0
2
4
6
8
10
1255 92 98 106
114
122
130
167
200
233
241
248
268
306
339
372
INFOCA Problems
CU
P T
ime
(s)
PC2
PC2-CL
Comparativa SHOP2 y PC2-CL Comparativa SHOP2 y PC2-CL en problemas del dominio en problemas del dominio ZENO (hard time+numeric)ZENO (hard time+numeric)
Resultados experimentalesResultados experimentales
CAEPIA 2005 – Workshop RNPST – 26
0
5
10
15
20
25
30
35
40
73 107
156
171
272
296
297
318
373
245
237
240
262
255
298
290
287
304
277
284
ZENO Problem Time-Hard
CP
U T
ime
(s)
SIADEX PC2
SIADEX PC2-CL
SHOP2
Uso de STN para gestionar el Uso de STN para gestionar el conocimiento temporal en conocimiento temporal en planificación HTNplanificación HTN
Incorporación del conocimiento Incorporación del conocimiento de la estructura causal del plande la estructura causal del plan Registro de vínculos causales Registro de vínculos causales
temporalestemporales Restringir el número de Restringir el número de
propagaciones (eliminar propagaciones (eliminar innecesarias)innecesarias)
Mejorar el tiempo de respuestaMejorar el tiempo de respuesta
ConclusionesConclusiones
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Consejería deMedioambiente