A Concise Introduction to Models and Methods for Automated Planning

133 Pages·2013·0.913 MB·english

by  Hector Geffner, Blai Bonet

A Concise Introduction to
Models and Methods for
Automated Planning
Hector Geffner
ICREAandUniversitatPompeuFabra,Barcelona,Spain
Blai Bonet
UniversidadSimónBolívar,Caracas,Venezuela
SYNTHESISLECTURESONARTIFICIALINTELLIGENCE
ANDMACHINE LEARNING#22
M
&C Morgan &cLaypool publishers
Copyright©2013byMorgan&Claypool
AConciseIntroductiontoModelsandMethodsforAutomatedPlanning
HectorGeffnerandBlaiBonet
www.morganclaypool.com
ISBN:9781608459698 paperback
ISBN:9781608459704 ebook
DOI10.2200/S00513ED1V01Y201306AIM022
APublicationintheMorgan&ClaypoolPublishersseries
SYNTHESISLECTURESONARTIFICIALINTELLIGENCE
ANDMACHINELEARNING
Lecture#22
SeriesEditors:RonaldJ.Brachman,Yahoo!Labs
WilliamW.Cohen,CarnegieMellonUniversity
PeterStone,UniversityofTexasatAustin
SeriesISSN
SynthesisLecturesonArtificialIntelligenceandMachineLearning
Print1939-4608 Electronic1939-4616
ABSTRACT
Planning is the model-based approach to autonomous behavior where the agent behavior is derived
automatically from a model of the actions, sensors, and goals. e main challenges in planning are
computationalasallmodels,whetherfeaturinguncertaintyandfeedbackornot,areintractableinthe
worst case when represented in compact form. In this book, we look at a variety of models used in
AI planning, and at the methods that have been developed for solving them. e goal is to provide
amodernandcoherentviewofplanningthatisprecise,concise,andmostlyself-contained,without
being shallow. For this, we make no attempt at covering the whole variety of planning approaches,
ideas,andapplications,andfocusontheessentials.etargetaudienceofthebookarestudentsand
researchers interested in autonomous behavior and planning from an AI, engineering, or cognitive
scienceperspective.
KEYWORDS
planning,autonomousbehavior,model-basedcontrol,plangenerationandrecognition,
MDPandPOMDPplanning,planningwithincompleteinformationandsensing,action
selection,belieftracking,domain-independentproblemsolving
Contents
Preface ............................................................xi
1 PlanningandAutonomousBehavior.................................... 1
1.1 AutonomousBehavior:Hardwired,Learned,andModel-based.................1
1.2 PlanningModelsandLanguages .........................................3
1.3 Generality,Complexity,andScalability ....................................6
1.4 Examples ............................................................8
1.5 GeneralizedPlanning:Plansvs.GeneralStrategies..........................11
1.6 History.............................................................12
2 ClassicalPlanning:FullInformationandDeterministicActions............ 15
2.1 ClassicalPlanningModel ..............................................15
2.2 ClassicalPlanningasPathFinding.......................................16
2.3 SearchAlgorithms:BlindandHeuristic ..................................16
2.4 OnlineSearch:inkingandActingInterleaved............................20
2.5 WheredoHeuristicscomefrom?........................................23
2.6 LanguagesforClassicalPlanning........................................24
2.7 Domain-IndependentHeuristicsandRelaxations ...........................27
2.8 HeuristicSearchPlanning .............................................33
2.9 DecompositionandGoalSerialization....................................34
2.10 Structure,Width,andComplexity.......................................34
3 ClassicalPlanning:VariationsandExtensions........................... 37
3.1 RelaxedPlansandHelpfulActions ......................................37
3.2 Multi-QueueBest-FirstSearch .........................................38
3.3 ImplicitSubgoals:Landmarks ..........................................38
3.4 State-of-the-ArtClassicalPlanners ......................................39
3.5 OptimalPlanningandAdmissibleHeuristics ..............................41
3.6 BranchingSchemesandProblemSpaces ..................................42
3.7 RegressionPlanning ..................................................43
3.8 PlanningasSATandConstraintSatisfaction ..............................45
3.9 Partial-OrderCausalLinkPlanning .....................................46
3.10 Cost,Metric,andTemporalPlanning ....................................47
3.11 HierarchicalTaskNetworks ............................................49
4 BeyondClassicalPlanning:Transformations............................ 51
4.1 SoftGoalsandRewards ...............................................51
4.2 IncompleteInformation ...............................................53
4.3 PlanandGoalRecognition.............................................57
4.4 Finite-StateControllers ...............................................60
4.5 TemporallyExtendedGoals ............................................62
5 PlanningwithSensing:LogicalModels ................................ 65
5.1 ModelandLanguage .................................................65
5.2 SolutionsandSolutionForms...........................................67
5.3 OfflineSolutionMethods..............................................69
5.4 OnlineSolutionMethods..............................................72
5.5 BeliefTracking:WidthandComplexity ..................................73
5.6 Strongvs.StrongCyclicSolutions .......................................76
6 MDPPlanning:StochasticActionsandFullFeedback.................... 79
6.1 Goal,Shortest-Path,andDiscountedModels ..............................79
6.2 DynamicProgrammingAlgorithms......................................84
6.3 HeuristicSearchAlgorithms ...........................................86
6.4 OnlineMDPPlanning ................................................92
6.5 ReinforcementLearning,Model-basedRL,andPlanning ....................95
7 POMDPPlanning:StochasticActionsandPartialFeedback............... 97
7.1 Goal,Shortest-Path,andDiscountedPOMDPs............................97
7.2 ExactOfflineAlgorithms ..............................................99
7.3 ApproximateandOnlineAlgorithms....................................102
7.4 BeliefTrackinginPOMDPs ..........................................105
7.5 OtherMDPandPOMDPSolutionMethods.............................107
8 Discussion ....................................................... 109
8.1 ChallengesandOpenProblems ........................................109
8.2 Planning,Scalability,andCognition ....................................111
Bibliography ..................................................... 113
Preface
PlanningisacentralareainArtificialIntelligenceconcernedwiththeautomatedgenerationofbehav-
iorforachievinggoals.PlanningisalsooneoftheoldestareasinAIwiththeGeneralProblemSolver
beingthefirstautomatedplannerandoneofthefirstAIprograms[Newelletal.,1959].Asotherar-
easinAI,planninghaschangedagreatdealinrecentyears,becomingmorerigorous,moreempirical,
andmorediverse.Plannersarecurrentlyseenasautomatedsolversforpreciseclassesofmathematical
modelsrepresentedincompactform,thatrangefromthosewherethestateoftheenvironmentisfully
knownandactionshavedeterministiceffects,tothosewherethestateoftheenvironmentispartially
observableandactionshavestochasticeffects.Inallcases,thederivationoftheagentbehaviorfromthe
modeliscomputationalintractable,andhenceacentralchallengeinplanningisscalability.Planning
methodsmustexploitthestructureofthegivenproblems,andtheirperformanceisassessedempiri-
cally,ofteninthecontextofplanningcompetitionsthatinrecentyearshaveplayedanimportantrole
inthearea.
Inthisbook,welookatavarietyofmodelsusedinAIplanningandatthemethodsthathave
beendevelopedforsolvingthem.egoalistoprovideamodernandcoherentviewofplanningthatis
precise,concise,andmostlyself-contained,withoutbeingshallow.Forthis,wefocusontheessentials
and make no attempt at covering the whole variety of planning approaches, ideas, and applications.
Moreover,ourviewoftheessentialsisnotneutral,havingchosentoemphasizetheideasthatwefind
mostbasicinamodel-basedsetting.Amorecomprehensivetreatmentofplanning,circa2004,canbe
foundintheplanningtextbookbyGhallabetal.[2004].PlanningisalsocoveredatlengthintheAI
textbookbyRussellandNorvig[2009].
ebookisorganizedintoeightchapters.Chapter1isaboutplanningasthemodel-basedap-
proach to autonomous behavior in contrast to appproaches where behaviors are learned, evolved, or
specified by hand. Chapters 2 and 3 are about the most basic model in planning, classical planning,
whereagoalmustbereachedfromafullyknowninitialstatebyapplyingactionswithdeterministic
effects. Classical planners can currently find solutions to problems over huge state spaces, yet many
problemsdonotcomplywiththeserestrictions.erestofthebookaddressessuchproblemsintwo
ways: one is by automatically translating non-classical problems into classical ones; the other is by
definingnativeplannersforrichermodels.Chapter4focusesthusonreductionsfordealingwithsoft
goals,temporallyextendedgoals,incompleteinformation,andaslightlydifferenttask:goalrecogni-
tion. Chapter 5 is about planning with incomplete information and partial observability in a logical
settingwhereuncertaintyisrepresentedbysetsofstates.Chapters6and7coverprobabilisticplanning
whereactionshavestochasticeffects,andthestateiseitherfullyorpartiallyobservable.Inallcases,
wedistinguishbetweenofflinesolutionmethodsthatderivethecompletecontroloffline,andonline
solutionmethodsthatderivethecontrolasneeded,byinterleavingplanningandexecution,thinking
anddoing.Chapter8isaboutopenproblems.
We are grateful to many colleagues, co-authors, teachers, and students. Among our teachers,
wewouldliketomentionJudeaPearl,whowasthePh.D.advisorofbothofusatdifferenttimes,and
alwaysarolemodelasapersonandasascientist.Amongourstudents,wethankinparticularHector
Palacios, Emil Keyder, Alex Albore, Miquel Ramírez, and Nir Lipovetzky, on whose work we have
drawnforthisbook.ebookisbasedontutorialsandcoursesonplanningthatoneofus(Hector)
has been giving over the last few years, more recently at the ICAPS Summer School (essaloniki,
2009;SãoPaulo,2012;Perugia,2013),theInternationalJointConferenceonAI(IJCAI,Barcelona,
2011),LaSapienza,UniversitàdiRoma(2010),andtheUniversitatPompeuFabra(2012).Wethank
thestudentsforthefeedbackandourcolleaguesfortheinvitationsandtheirhospitality.anksalso
toAlanFernwhoprovidedusefulandencouragingfeedbackonafirstdraftofthebook.
Abook,evenifitisashortone,isalwaysagoodexcuseforrememberingthelovedones.
Aloschicos,caminantenohaycamino,aLito,lallamaeterna,aMarina,muchomásquedos,ala
familiatoda;alamemoriadelviejo,lavieja,labobe,yloscompañerostanqueridos – Hector
AIkeryNatalia,portodasuayudayamor,alafamiliatoda,porsuapoyo.AlamemoriadeJosefina
GorgalCaamañoylaiaiaFranciscaPrat – Blai
HectorGeffner,Barcelona
BlaiBonet,Caracas
June2013
C H A P T E R 1
Planning and
Autonomous Behavior
Planningisthemodel-basedapproachtoautonomousbehaviorwheretheagentselectstheactionto
donextusingamodelofhowactionsandsensorswork,whatisthecurrentsituation,andwhatisthe
goaltobeachieved.Inthischapter,wecontrastprogramming,learning,andmodel-basedapproaches
toautonomousbehavior,andpresentsomeofthemodelsinplanningthatwillbeconsideredinmore
detail in the following chapters. ese models are all general in the sense that they are not bound
tospecificproblemsordomains.isgeneralityisintimatelytiedtothenotionofintelligencewhich
requirestheabilitytodealwithnewproblems.epriceforgeneralityiscomputational:planningover
thesemodelswhenrepresentedincompactformisintractableintheworstcase.Amainchallengein
planningisthustheautomatedexploitationofproblemstructureforscalinguptolargeandmeaningful
instancesthatcannotbehandledbybruteforcemethods.
1.1 AUTONOMOUSBEHAVIOR:HARDWIRED,LEARNED,
ANDMODEL-BASED
At the center of the problem of intelligent behavior is the problem of selecting the action to do next.
InArtificialIntelligence(AI),threedifferentapproacheshavebeenusedtoaddressthisproblem.In
the programming-based approach, the controller that prescribes the action to do next is given by the
programmer,usuallyinasuitablehigh-levellanguage.Inthisapproach,theproblemissolvedbythe
programmer in his head, and the solution is expressed as a program or as a collection of rules or
behaviors.Inthelearning-basedapproach,thecontrollerisnotgivenbyaprogrammerbutisinduced
fromexperienceasinreinforcementlearning.Finally,inthemodel-basedapproach,thecontrollerisnot
learnedfromexperiencebutisderivedautomaticallyfromamodeloftheactions,sensors,andgoals.
Inalltheseapproaches,thecontrolleristhesolutiontothemodel.
ethreeapproachestotheactionselectionproblemarenotorthogonal,andexhibitdifferent
virtues and limitations. Programming agents by hand, puts all the burden on the programmer that
cannot anticipate all possible contingencies, and often results in systems that are brittle. Learning
methodshavethegreatestpromiseandpotential,buttheirflexibilityisoftentheresultoflearninga
model. Last, model-based methods require a model of the actions, sensors, and goals, and face the
computationalproblemofsolvingthemodel—aproblemthatiscomputationallyintractableevenfor
thesimplestmodelswhereinformationiscompleteandactionsaredeterministic.
eWumpusgame,showninFigure1.1fromthestandardAItextbook[RussellandNorvig,
2009],isanexampleofasimplescenariowhereanagentmustprocessinformationarrivingfromthe
sensorstodecidewhattodoateachstep.eagent,initiallyatthelowerleftcorner,mustobtainthe
goldwhileavoidingdeadlypitsandakillerwumpus.elocationsofthegold,pits,andwumpusare
(cid:19)2 (cid:18)1(cid:15). (cid:49)P(cid:45)L(cid:34)A(cid:47)N(cid:47)N(cid:42)I(cid:47)N(cid:40)G(cid:34)A(cid:47)N(cid:37)D(cid:34)A(cid:54)U(cid:53)T(cid:48)O(cid:47)N(cid:48)O(cid:46)M(cid:48)O(cid:54)U(cid:52)S(cid:35)B(cid:38)E(cid:41)H(cid:34)A(cid:55)V(cid:42)I(cid:48)O(cid:51)R
Stench Breeze
PIT
Breeze Breeze
Stench PIT
Stench Breeze
Breeze Breeze
PIT
Figure1.1: AutonomousBehaviorintheWumpusWorld:Whattodonext?
(cid:39)(cid:74)(cid:72)(cid:86)(cid:83)(cid:70)(cid:18)(cid:15)(cid:18)(cid:27) (cid:34)(cid:86)(cid:85)(cid:80)(cid:79)(cid:80)(cid:78)(cid:80)(cid:86)(cid:84)(cid:35)(cid:70)(cid:73)(cid:66)(cid:87)(cid:74)(cid:80)(cid:83)(cid:74)(cid:79)(cid:85)(cid:73)(cid:70)(cid:56)(cid:86)(cid:78)(cid:81)(cid:86)(cid:84)(cid:56)(cid:80)(cid:83)(cid:77)(cid:69)(cid:27)(cid:56)(cid:73)(cid:66)(cid:85)(cid:85)(cid:80)(cid:69)(cid:80)(cid:79)(cid:70)(cid:89)(cid:85)(cid:32)
notknowntotheagent,buteachemitsasignalthatcanbeperceivedbytheagentwheninthesame
(cid:79)ce(cid:80)l(cid:85)l(cid:76)(g(cid:79)o(cid:80)l(cid:88)d)(cid:79)o(cid:85)r(cid:80)in(cid:85)(cid:73)a(cid:70)c(cid:66)o(cid:72)n(cid:70)(cid:79)ti(cid:85)g(cid:13)u(cid:67)o(cid:86)u(cid:85)s(cid:70)c(cid:66)e(cid:68)l(cid:73)l((cid:70)p(cid:78)it(cid:74)s(cid:85)(cid:84)an(cid:66)d(cid:84)(cid:74)w(cid:72)(cid:79)u(cid:66)m(cid:77)p(cid:85)(cid:73)u(cid:66)s)(cid:85).(cid:68)(cid:66)(cid:79)e(cid:67)a(cid:70)g(cid:81)e(cid:70)n(cid:83)t(cid:68)c(cid:70)o(cid:74)(cid:87)n(cid:70)t(cid:69)ro(cid:67)l(cid:90)m(cid:85)(cid:73)u(cid:70)st(cid:66)s(cid:72)p(cid:70)e(cid:79)c(cid:85)if(cid:88)y(cid:73)th(cid:70)(cid:79)ea(cid:74)(cid:79)cti(cid:85)o(cid:73)n(cid:70)t(cid:84)o(cid:66)(cid:78)b(cid:70)e
(cid:68)d(cid:70)o(cid:77)n(cid:77)e(cid:9)(cid:72)b(cid:80)y(cid:77)(cid:69)th(cid:10)e(cid:80)(cid:83)ag(cid:74)(cid:79)en(cid:66)t(cid:68)a(cid:80)s(cid:79)a(cid:85)(cid:74)f(cid:72)u(cid:86)n(cid:80)c(cid:86)ti(cid:84)on(cid:68)(cid:70)o(cid:77)(cid:77)f(cid:9)t(cid:81)h(cid:74)e(cid:85)(cid:84)o(cid:66)b(cid:79)se(cid:69)rv(cid:88)a(cid:86)ti(cid:78)on(cid:81)s(cid:86)(cid:84)g(cid:10)a(cid:15)t(cid:617)her(cid:70)e(cid:66)d(cid:72).(cid:70)(cid:79)(cid:85)e(cid:68)t(cid:80)h(cid:79)r(cid:85)e(cid:83)e(cid:80)b(cid:77)a(cid:78)si(cid:86)c(cid:84)a(cid:85)p(cid:84)p(cid:81)r(cid:70)o(cid:68)a(cid:74)(cid:71)c(cid:90)h(cid:85)e(cid:73)s(cid:70)fo(cid:66)r(cid:68)(cid:85)o(cid:74)b(cid:80)t(cid:79)ai(cid:85)n(cid:80)in(cid:67)g(cid:70)
(cid:69)su(cid:80)c(cid:79)h(cid:70)a(cid:67)(cid:90)co(cid:85)n(cid:73)t(cid:70)ro(cid:66)(cid:72)ll(cid:70)e(cid:79)r(cid:85)a(cid:66)re(cid:84)(cid:66)to(cid:71)(cid:86)w(cid:79)r(cid:68)it(cid:85)e(cid:74)(cid:80)i(cid:79)tb(cid:80)y(cid:71)(cid:85)h(cid:73)a(cid:70)n(cid:80)d(cid:67),(cid:84)t(cid:70)o(cid:83)(cid:87)le(cid:66)a(cid:85)r(cid:74)(cid:80)n(cid:79)i(cid:84)t(cid:72)fr(cid:66)o(cid:85)(cid:73)m(cid:70)(cid:83)i(cid:70)n(cid:69)te(cid:15)r(cid:617)act(cid:70)io(cid:85)(cid:73)n(cid:83)s(cid:70)w(cid:70)i(cid:67)t(cid:66)h(cid:84)(cid:74)a(cid:68)W(cid:66)(cid:81)u(cid:81)m(cid:83)(cid:80)p(cid:66)u(cid:68)(cid:73)s(cid:70)s(cid:84)im(cid:71)(cid:80)u(cid:83)la(cid:80)t(cid:67)o(cid:85)r(cid:66),(cid:74)o(cid:79)r(cid:74)(cid:79)to(cid:72)
(cid:84)d(cid:86)e(cid:68)r(cid:73)ive(cid:66)i(cid:68)t(cid:80)f(cid:79)r(cid:85)o(cid:83)m(cid:80)(cid:77)(cid:77)a(cid:70)(cid:83)m(cid:66)o(cid:83)(cid:70)de(cid:85)(cid:80)lr(cid:88)ep(cid:83)(cid:74)r(cid:85)e(cid:70)se(cid:74)(cid:85)n(cid:67)ti(cid:90)ng(cid:73)(cid:66)t(cid:79)h(cid:69)e(cid:13)in(cid:85)(cid:80)it(cid:77)i(cid:70)a(cid:66)l(cid:83)s(cid:79)itu(cid:74)(cid:85)a(cid:71)ti(cid:83)o(cid:80)n(cid:78),t(cid:74)h(cid:79)e(cid:85)(cid:70)a(cid:83)c(cid:66)t(cid:68)i(cid:85)o(cid:74)(cid:80)n(cid:79)s,(cid:84)t(cid:88)he(cid:74)(cid:85)(cid:73)se(cid:66)ns(cid:56)or(cid:86)s,(cid:78)a(cid:81)n(cid:86)d(cid:84)t(cid:84)h(cid:74)(cid:78)eg(cid:86)o(cid:77)(cid:66)a(cid:85)l(cid:80)s.(cid:83)(cid:13)(cid:80)(cid:83)(cid:85)(cid:80)
(cid:69)(cid:70)(cid:83)(cid:74)(cid:87)(cid:70)W(cid:74)(cid:85)(cid:71)h(cid:83)(cid:80)il(cid:78)ep(cid:66)la(cid:78)nn(cid:80)i(cid:69)n(cid:70)g(cid:77)i(cid:83)s(cid:70)o(cid:81)f(cid:83)t(cid:70)e(cid:84)n(cid:70)(cid:79)d(cid:85)e(cid:74)(cid:79)fi(cid:72)ne(cid:85)d(cid:73)(cid:70)as(cid:74)(cid:79)th(cid:74)(cid:85)e(cid:74)(cid:66)b(cid:77)r(cid:84)a(cid:74)n(cid:85)(cid:86)c(cid:66)h(cid:85)(cid:74)o(cid:80)f(cid:79)A(cid:13)I(cid:85)(cid:73)c(cid:70)on(cid:66)c(cid:68)e(cid:85)(cid:74)r(cid:80)n(cid:79)e(cid:84)d(cid:13)w(cid:85)(cid:73)i(cid:70)th(cid:84)(cid:70)th(cid:79)e(cid:84)(cid:80)“(cid:83)s(cid:84)y(cid:13)n(cid:66)t(cid:79)h(cid:69)es(cid:85)is(cid:73)o(cid:70)f(cid:72)p(cid:80)l(cid:66)a(cid:77)n(cid:84)(cid:15)sofac-
tionto(cid:56)ac(cid:73)h(cid:74)i(cid:77)e(cid:70)ve(cid:81)g(cid:77)(cid:66)o(cid:79)a(cid:79)ls(cid:74)(cid:79),”(cid:72)p(cid:74)la(cid:84)n(cid:80)n(cid:71)i(cid:85)n(cid:70)(cid:79)gi(cid:69)s(cid:70)b(cid:109)e(cid:79)st(cid:70)(cid:69)co(cid:66)n(cid:84)ce(cid:85)(cid:73)iv(cid:70)ed(cid:67)(cid:83)a(cid:66)s(cid:79)t(cid:68)h(cid:73)em(cid:80)(cid:71)od(cid:34)el(cid:42)-b(cid:68)a(cid:80)s(cid:79)e(cid:68)d(cid:70)a(cid:83)p(cid:79)p(cid:70)r(cid:69)oa(cid:88)ch(cid:74)(cid:85)(cid:73)to(cid:85)a(cid:73)ct(cid:70)io(cid:105)n(cid:84)(cid:90)s(cid:79)el(cid:85)e(cid:73)ct(cid:70)i(cid:84)o(cid:74)n(cid:84)—(cid:80)(cid:71)a(cid:81)v(cid:77)i(cid:66)e(cid:79)w(cid:84)
(cid:80)th(cid:71)a(cid:66)t(cid:68)d(cid:85)(cid:74)e(cid:80)fi(cid:79)n(cid:85)e(cid:80)sm(cid:66)(cid:68)o(cid:73)r(cid:74)e(cid:70)(cid:87)c(cid:70)le(cid:72)a(cid:80)r(cid:66)ly(cid:77)(cid:84)t(cid:119)h(cid:13)e(cid:81)(cid:77)r(cid:66)o(cid:79)le(cid:79)(cid:74)o(cid:79)f(cid:72)p(cid:74)l(cid:84)an(cid:67)n(cid:70)i(cid:84)n(cid:85)g(cid:68)(cid:80)in(cid:79)(cid:68)in(cid:70)(cid:74)t(cid:87)e(cid:70)ll(cid:69)ig(cid:66)e(cid:84)n(cid:85)t(cid:73)a(cid:70)u(cid:78)to(cid:80)n(cid:69)o(cid:70)(cid:77)m(cid:14)(cid:67)o(cid:66)u(cid:84)s(cid:70)(cid:69)sy(cid:66)s(cid:81)t(cid:81)e(cid:83)m(cid:80)(cid:66)s.(cid:68)(cid:73)(cid:85)(cid:80)e(cid:66)(cid:68)d(cid:85)i(cid:74)s(cid:80)t(cid:79)in(cid:84)c(cid:70)t(cid:77)(cid:70)io(cid:68)(cid:85)n(cid:74)(cid:80)t(cid:79)h(cid:28)a(cid:66)t
(cid:87)th(cid:74)(cid:70)e(cid:88)p(cid:85)h(cid:73)i(cid:66)lo(cid:85)s(cid:69)o(cid:70)p(cid:109)h(cid:79)e(cid:70)r(cid:84)D(cid:78)a(cid:80)n(cid:83)i(cid:70)el(cid:68)(cid:77)D(cid:70)(cid:66)e(cid:83)n(cid:77)(cid:90)n(cid:85)e(cid:73)tt(cid:70)m(cid:83)(cid:80)a(cid:77)(cid:70)ke(cid:80)s(cid:71)(cid:81)b(cid:77)e(cid:66)t(cid:79)w(cid:79)e(cid:74)e(cid:79)n(cid:72)“(cid:74)(cid:79)D(cid:74)a(cid:79)r(cid:85)w(cid:70)(cid:77)i(cid:77)n(cid:74)(cid:72)ia(cid:70)n(cid:79),(cid:85)”(cid:66)“(cid:86)S(cid:85)k(cid:80)i(cid:79)n(cid:80)n(cid:78)er(cid:80)i(cid:86)an(cid:84),(cid:84)”(cid:90)(cid:84)a(cid:85)n(cid:70)d(cid:78)“(cid:84)P(cid:15)o(cid:617)pp(cid:70)e(cid:69)ri(cid:74)a(cid:84)n(cid:85)(cid:74)”(cid:79)(cid:68)c(cid:85)r(cid:74)e(cid:80)a(cid:79)-
(cid:85)t(cid:73)ur(cid:66)e(cid:85)s(cid:85)[(cid:73)D(cid:70)e(cid:81)n(cid:73)n(cid:74)(cid:77)e(cid:80)t(cid:84)t(cid:80),(cid:81)1(cid:73)99(cid:70)(cid:83)6](cid:37),m(cid:66)(cid:79)i(cid:74)r(cid:70)r(cid:77)o(cid:37)rs(cid:70)q(cid:79)u(cid:79)it(cid:70)e(cid:85)(cid:85)c(cid:78)los(cid:66)e(cid:76)l(cid:70)y(cid:84)t(cid:67)h(cid:70)e(cid:85)d(cid:88)i(cid:70)s(cid:70)ti(cid:79)nc(cid:65)(cid:37)tio(cid:66)n(cid:83)(cid:88)b(cid:74)e(cid:79)t(cid:74)w(cid:66)(cid:79)e(cid:8)e(cid:13)n(cid:65)(cid:52)h(cid:76)a(cid:74)r(cid:79)d(cid:79)w(cid:70)(cid:83)ir(cid:74)(cid:66)e(cid:79)d(cid:8)(cid:13)(p(cid:66)(cid:79)ro(cid:69)gr(cid:65)(cid:49)a(cid:80)m(cid:81)m(cid:81)(cid:70)e(cid:83)d(cid:74))(cid:66)(cid:79)a(cid:8)g(cid:68)e(cid:83)n(cid:70)t(cid:66)s(cid:14),
(cid:85)a(cid:86)g(cid:83)e(cid:70)n(cid:84)t(cid:60)s(cid:37)th(cid:70)a(cid:79)t(cid:79)l(cid:70)e(cid:85)a(cid:85)r(cid:13)n(cid:18),(cid:26)a(cid:26)n(cid:23)d(cid:62)(cid:13)a(cid:78)ge(cid:74)n(cid:83)(cid:83)t(cid:80)s(cid:83)t(cid:84)h(cid:82)a(cid:86)t(cid:74)u(cid:85)(cid:70)se(cid:68)(cid:77)m(cid:80)(cid:84)o(cid:70)d(cid:77)(cid:90)el(cid:85)s(cid:73)r(cid:70)es(cid:69)p(cid:74)(cid:84)e(cid:85)c(cid:74)t(cid:79)i(cid:68)v(cid:85)e(cid:74)l(cid:80)y.(cid:79)(cid:67)(cid:70)e(cid:85)(cid:88)c(cid:70)o(cid:70)n(cid:79)tr(cid:73)as(cid:66)t(cid:83)(cid:69)b(cid:88)et(cid:74)w(cid:83)(cid:70)e(cid:69)en(cid:9)(cid:81)t(cid:83)h(cid:80)e(cid:72)(cid:83)fi(cid:66)r(cid:78)st(cid:78)a(cid:70)n(cid:69)d(cid:10)t(cid:66)h(cid:72)e(cid:70)(cid:79)la(cid:85)t(cid:84)-(cid:13)
(cid:66)te(cid:72)r(cid:70)(cid:79)co(cid:85)(cid:84)rr(cid:85)e(cid:73)s(cid:66)p(cid:85)o(cid:77)n(cid:70)d(cid:66)s(cid:83)(cid:79)a(cid:13)ls(cid:66)o(cid:79)(cid:69)to(cid:66)t(cid:72)h(cid:70)e(cid:79)(cid:85)d(cid:84)is(cid:85)t(cid:73)in(cid:66)(cid:85)ct(cid:86)i(cid:84)o(cid:70)n(cid:78)m(cid:80)a(cid:69)d(cid:70)e(cid:77)(cid:84)in(cid:83)(cid:70)A(cid:84)(cid:81)I(cid:70)b(cid:68)(cid:85)e(cid:74)t(cid:87)w(cid:70)(cid:77)e(cid:90)e(cid:15)n(cid:617)re(cid:70)ac(cid:68)t(cid:80)i(cid:79)ve(cid:85)(cid:83)(cid:66)a(cid:84)n(cid:85)d(cid:67)d(cid:70)e(cid:85)(cid:88)lib(cid:70)e(cid:70)r(cid:79)at(cid:85)i(cid:73)v(cid:70)e(cid:109)sy(cid:83)(cid:84)s(cid:85)te(cid:66)m(cid:79)(cid:69)s,(cid:85)a(cid:73)s(cid:70)lo(cid:77)(cid:66)n(cid:85)g(cid:14)
(cid:85)a(cid:70)s(cid:83)d(cid:68)e(cid:80)l(cid:83)i(cid:83)b(cid:70)e(cid:84)r(cid:81)a(cid:80)ti(cid:79)o(cid:69)n(cid:84)i(cid:66)s(cid:77)(cid:84)n(cid:80)o(cid:85)t(cid:80)r(cid:85)e(cid:73)d(cid:70)uc(cid:69)e(cid:74)d(cid:84)(cid:85)(cid:74)t(cid:79)o(cid:68)(cid:85)l(cid:74)o(cid:80)g(cid:79)ic(cid:78)al(cid:66)r(cid:69)e(cid:70)as(cid:74)(cid:79)on(cid:34)in(cid:42)g(cid:67).(cid:70)I(cid:85)n(cid:88)d(cid:70)e(cid:70)e(cid:79)d,(cid:83)(cid:70)a(cid:66)s(cid:68)(cid:85)w(cid:74)(cid:87)e(cid:70)w(cid:66)(cid:79)il(cid:69)l s(cid:69)e(cid:70)e(cid:77),(cid:74)(cid:67)t(cid:70)h(cid:83)e(cid:66)(cid:85)i(cid:74)n(cid:87)(cid:70)fe(cid:84)r(cid:90)e(cid:84)n(cid:85)c(cid:70)e(cid:78)s(cid:84)c(cid:13)a(cid:66)p(cid:84)tu(cid:77)(cid:80)r(cid:79)ed(cid:72)
(cid:66)b(cid:84)y(cid:69)m(cid:70)o(cid:77)(cid:74)d(cid:67)e(cid:70)l(cid:83)-(cid:66)b(cid:85)a(cid:74)(cid:80)s(cid:79)ed(cid:74)(cid:84)m(cid:79)e(cid:80)th(cid:85)o(cid:83)d(cid:70)(cid:69)s(cid:86)th(cid:68)(cid:70)a(cid:69)ts(cid:85)c(cid:80)al(cid:77)e(cid:80)(cid:72)u(cid:74)p(cid:68)(cid:66)a(cid:77)re(cid:83)(cid:70)n(cid:66)o(cid:84)(cid:80)t(cid:79)lo(cid:74)(cid:79)g(cid:72)ic(cid:15)a(cid:42)l(cid:79)b(cid:69)u(cid:70)t(cid:70)(cid:69)h(cid:13)eu(cid:66)r(cid:84)is(cid:88)ti(cid:70)c,(cid:88)an(cid:74)(cid:77)d(cid:77) (cid:84)f(cid:70)o(cid:70)l(cid:13)lo(cid:85)w(cid:73)(cid:70)fr(cid:74)o(cid:79)m(cid:71)(cid:70)(cid:83)r(cid:70)e(cid:79)la(cid:68)(cid:70)x(cid:84)at(cid:68)io(cid:66)n(cid:81)s(cid:85)(cid:86)a(cid:83)n(cid:70)d(cid:69)
(cid:67)ap(cid:90)p(cid:78)ro(cid:80)x(cid:69)im(cid:70)(cid:77)(cid:14)a(cid:67)ti(cid:66)o(cid:84)n(cid:70)s(cid:69)o(cid:78)f(cid:70)th(cid:85)(cid:73)e(cid:80)p(cid:69)r(cid:84)ob(cid:85)(cid:73)le(cid:66)m(cid:85)(cid:84)b(cid:68)(cid:66)e(cid:77)i(cid:70)ng(cid:86)(cid:81)so(cid:66)lv(cid:83)(cid:70)ed(cid:79).(cid:80)(cid:85)(cid:77)(cid:80)(cid:72)(cid:74)(cid:68)(cid:66)(cid:77)(cid:67)(cid:86)(cid:85)(cid:73)(cid:70)(cid:86)(cid:83)(cid:74)(cid:84)(cid:85)(cid:74)(cid:68)(cid:13)(cid:66)(cid:79)(cid:69)(cid:71)(cid:80)(cid:77)(cid:77)(cid:80)(cid:88)(cid:71)(cid:83)(cid:80)(cid:78)(cid:83)(cid:70)(cid:77)(cid:66)(cid:89)(cid:66)(cid:85)(cid:74)(cid:80)(cid:79)(cid:84)(cid:66)(cid:79)(cid:69)
(cid:66)(cid:81)(cid:81)(cid:83)(cid:80)(cid:89)(cid:74)(cid:78)(cid:66)(cid:85)(cid:74)(cid:80)(cid:79)(cid:84)(cid:80)(cid:71)(cid:85)(cid:73)(cid:70)(cid:81)(cid:83)(cid:80)(cid:67)(cid:77)(cid:70)(cid:78)(cid:67)(cid:70)(cid:74)(cid:79)(cid:72)(cid:84)(cid:80)(cid:77)(cid:87)(cid:70)(cid:69)(cid:15)
PLANNINGISMODEL-BASEDAUTONOMOUSBEHAVIOR
(cid:49)(cid:45)(cid:34)(cid:47)(cid:47)(cid:42)(cid:47)(cid:40)(cid:42)(cid:52)(cid:46)(cid:48)(cid:37)(cid:38)(cid:45)(cid:14)(cid:35)(cid:34)(cid:52)(cid:38)(cid:37)(cid:34)(cid:54)(cid:53)(cid:48)(cid:47)(cid:48)(cid:46)(cid:48)(cid:54)(cid:52)(cid:35)(cid:38)(cid:41)(cid:34)(cid:55)(cid:42)(cid:48)(cid:51)
Model-basedapproachestotheactionselectionproblemaremadeupofthreeparts:themodels that
(cid:46)exp(cid:80)r(cid:69)e(cid:70)s(cid:77)s(cid:14)(cid:67)th(cid:66)(cid:84)e(cid:70)(cid:69)dy(cid:66)n(cid:81)a(cid:81)m(cid:83)(cid:80)ic(cid:66)s(cid:68),(cid:73)f(cid:70)e(cid:84)e(cid:85)d(cid:80)ba(cid:85)(cid:73)ck(cid:70),(cid:66)a(cid:68)n(cid:85)(cid:74)d(cid:80)(cid:79)go(cid:84)(cid:70)a(cid:77)l(cid:70)s(cid:68)o(cid:85)(cid:74)f(cid:80)t(cid:79)he(cid:81)(cid:83)a(cid:80)g(cid:67)e(cid:77)n(cid:70)(cid:78)t; t(cid:66)h(cid:83)(cid:70)e(cid:78)lan(cid:66)(cid:69)g(cid:70)ua(cid:86)g(cid:81)es(cid:80)t(cid:71)h(cid:85)a(cid:73)t(cid:83)(cid:70)e(cid:70)xp(cid:81)r(cid:66)e(cid:83)s(cid:85)s(cid:84)(cid:27)th(cid:85)(cid:73)es(cid:70)e(cid:78)m(cid:80)(cid:69)o(cid:70)d(cid:77)(cid:84)el(cid:85)s(cid:73)i(cid:66)n(cid:85)
(cid:70)co(cid:89)(cid:81)m(cid:83)(cid:70)p(cid:84)a(cid:84)ct(cid:85)(cid:73)fo(cid:70)rm(cid:69)(cid:90);(cid:79)a(cid:66)n(cid:78)d(cid:74)t(cid:68)h(cid:84)e(cid:13)a(cid:71)(cid:70)lg(cid:70)o(cid:69)r(cid:67)it(cid:66)h(cid:68)m(cid:76)(cid:13)s(cid:66)th(cid:79)a(cid:69)tu(cid:72)(cid:80)se(cid:66)(cid:77)t(cid:84)he(cid:80)(cid:71)re(cid:85)p(cid:73)r(cid:70)es(cid:66)e(cid:72)n(cid:70)t(cid:79)at(cid:85)i(cid:13)o(cid:85)n(cid:73)(cid:70)of(cid:77)t(cid:66)h(cid:79)e(cid:72)(cid:86)m(cid:66)o(cid:72)d(cid:70)(cid:84)el(cid:85)s(cid:73)f(cid:66)o(cid:85)r(cid:70)g(cid:89)e(cid:81)n(cid:83)e(cid:70)r(cid:84)a(cid:84)ti(cid:85)n(cid:73)g(cid:70)(cid:84)t(cid:70)he(cid:78)b(cid:80)e(cid:69)h(cid:70)a(cid:77)v(cid:84)io(cid:74)r(cid:79).
(cid:68)(cid:80)(cid:78)(cid:81)(cid:66)A(cid:68)(cid:85)(cid:71)r(cid:80)e(cid:83)p(cid:78)re(cid:13)s(cid:66)e(cid:79)n(cid:69)ta(cid:85)t(cid:73)io(cid:70)n(cid:66)o(cid:77)(cid:72)f(cid:80)t(cid:83)h(cid:74)(cid:85)e(cid:73)(cid:78)m(cid:84)o(cid:85)d(cid:73)e(cid:66)l(cid:85)f(cid:86)o(cid:84)r(cid:70)t(cid:85)h(cid:73)e(cid:70)W(cid:83)(cid:70)u(cid:81)m(cid:83)(cid:70)(cid:84)p(cid:70)u(cid:79)s(cid:85)(cid:66)p(cid:85)r(cid:74)o(cid:80)b(cid:79)le(cid:80)m(cid:71)(cid:85),(cid:73)f(cid:70)or(cid:78)e(cid:80)x(cid:69)a(cid:70)m(cid:77)(cid:84)p(cid:71)l(cid:80)e,(cid:83)w(cid:72)(cid:70)i(cid:79)ll(cid:70)f(cid:83)e(cid:66)a(cid:85)t(cid:74)u(cid:79)r(cid:72)e(cid:85)v(cid:73)a(cid:70)r(cid:67)ia(cid:70)b(cid:73)l(cid:66)e(cid:87)s(cid:74)f(cid:80)o(cid:83)r(cid:15)
the loc(cid:34)ati(cid:83)o(cid:70)n(cid:81)s(cid:83)(cid:70)o(cid:84)(cid:70)f(cid:79)t(cid:85)h(cid:66)e(cid:85)(cid:74)(cid:80)ag(cid:79)e(cid:80)n(cid:71)t,(cid:85)(cid:73)th(cid:70)e(cid:78)g(cid:80)o(cid:69)l(cid:70)d(cid:77),(cid:71)t(cid:80)h(cid:83)e(cid:85)(cid:73)w(cid:70)u(cid:56)mp(cid:86)u(cid:78)s,(cid:81)(cid:86)th(cid:84)e(cid:81)(cid:83)p(cid:80)i(cid:67)ts(cid:77),(cid:70)(cid:78)an(cid:13)d(cid:71)(cid:80)a(cid:83)(cid:70)b(cid:89)o(cid:66)o(cid:78)le(cid:81)a(cid:77)n(cid:70)(cid:13)v(cid:88)ar(cid:74)i(cid:77)a(cid:77)b(cid:71)(cid:70)le(cid:66)(cid:85)f(cid:86)o(cid:83)r(cid:70)w(cid:87)(cid:66)h(cid:83)e(cid:74)t(cid:66)h(cid:67)e(cid:77)(cid:70)r(cid:84)t(cid:71)h(cid:80)e(cid:83)
(cid:85)a(cid:73)g(cid:70)en(cid:77)t(cid:80)(cid:68)is(cid:66)(cid:85)a(cid:74)l(cid:80)i(cid:79)ve(cid:84).(cid:80)(cid:71) (cid:85)e(cid:73)l(cid:70)oc(cid:66)a(cid:72)t(cid:70)i(cid:79)on(cid:85)(cid:13)v(cid:85)(cid:73)ar(cid:70)ia(cid:72)b(cid:80)le(cid:77)(cid:69)s(cid:13)c(cid:85)a(cid:73)n(cid:70)ta(cid:88)k(cid:86)e(cid:78)1(cid:81)6(cid:86)d(cid:84)(cid:13)iff(cid:85)(cid:73)er(cid:70)en(cid:81)t(cid:74)(cid:85)v(cid:84)a(cid:13)l(cid:66)u(cid:79)e(cid:69)s,(cid:66)co(cid:67)r(cid:80)re(cid:80)s(cid:77)p(cid:70)(cid:66)o(cid:79)nd(cid:87)i(cid:66)n(cid:83)g(cid:74)(cid:66)w(cid:67)(cid:77)i(cid:70)th(cid:71)(cid:80)th(cid:83)e(cid:88)c(cid:73)e(cid:70)ll(cid:85)s(cid:73)(cid:70)in(cid:83) (cid:85)t(cid:73)h(cid:70)e
(cid:66)4(cid:72)(cid:70)(cid:79)4(cid:85)g(cid:74)(cid:84)ri(cid:66)d(cid:77),(cid:74)(cid:87)e(cid:70)x(cid:15)c(cid:617)ept(cid:70)f(cid:77)o(cid:80)r(cid:68)(cid:66)t(cid:85)h(cid:74)e(cid:80)(cid:79)go(cid:87)l(cid:66)d(cid:83)(cid:74)t(cid:66)h(cid:67)a(cid:77)(cid:70)t(cid:84)c(cid:68)a(cid:66)n(cid:79)a(cid:85)l(cid:66)so(cid:76)(cid:70)b(cid:18)e(cid:23)h(cid:69)el(cid:74)d(cid:266)(cid:70)b(cid:83)y(cid:70)(cid:79)th(cid:85)e(cid:87)(cid:66)a(cid:77)g(cid:86)e(cid:70)n(cid:84)(cid:13)t(cid:68)a(cid:80)n(cid:83)d(cid:83)(cid:70)h(cid:84)(cid:81)e(cid:80)n(cid:79)ce(cid:69)(cid:74)h(cid:79)a(cid:72)s(cid:88)1(cid:74)7(cid:85)(cid:73)po(cid:85)(cid:73)ss(cid:70)ib(cid:68)l(cid:70)e(cid:77)(cid:77)v(cid:84)a(cid:74)l(cid:79)ue(cid:85)s(cid:73).(cid:70)1
A(cid:2)state(cid:72)(cid:83)f(cid:74)o(cid:69)r(cid:13)t(cid:70)h(cid:89)e(cid:68)(cid:70)p(cid:81)r(cid:85)ob(cid:71)(cid:80)le(cid:83)m(cid:85)(cid:73)i(cid:70)sa(cid:72)(cid:80)v(cid:77)a(cid:69)lu(cid:85)a(cid:73)t(cid:66)io(cid:85)n(cid:68)(cid:66)o(cid:79)ve(cid:66)r(cid:77)(cid:84)t(cid:80)he(cid:67)s(cid:70)e(cid:73)se(cid:70)v(cid:77)(cid:69)en(cid:67)(cid:90)va(cid:85)r(cid:73)ia(cid:70)b(cid:66)le(cid:72)s(cid:70).(cid:79)(cid:85) (cid:66)e(cid:79)n(cid:69)u(cid:73)m(cid:70)(cid:79)b(cid:68)e(cid:70)ro(cid:73)f(cid:66)(cid:84)po(cid:18)s(cid:24)si(cid:81)b(cid:80)le(cid:84)(cid:84)s(cid:74)t(cid:67)a(cid:77)t(cid:70)es(cid:87)(cid:66)is(cid:77)(cid:86)t(cid:70)h(cid:84)u(cid:15)(cid:18)s
(cid:34)165(cid:84)(cid:85)(cid:66)(cid:85)(cid:70)1(cid:71)7(cid:80)(cid:83)(cid:85)2(cid:73),(cid:70)w(cid:81)h(cid:83)(cid:80)ic(cid:67)h(cid:77)(cid:70)i(cid:78)ssl(cid:74)i(cid:84)g(cid:66)ht(cid:87)l(cid:66)y(cid:77)(cid:86)m(cid:66)o(cid:85)(cid:74)r(cid:80)e(cid:79)th(cid:80)a(cid:87)n(cid:70)(cid:83)3(cid:85)5(cid:73)m(cid:70)(cid:84)(cid:70)ill(cid:84)i(cid:70)o(cid:87)n(cid:70).(cid:79)In(cid:87)i(cid:66)t(cid:83)ia(cid:74)(cid:66)ll(cid:67)y(cid:77),(cid:70)t(cid:84)h(cid:15)e(cid:617)ag(cid:70)e(cid:79)n(cid:86)t(cid:78)is(cid:67)a(cid:70)li(cid:83)v(cid:80)e(cid:71)a(cid:81)n(cid:80)d(cid:84)k(cid:84)(cid:74)n(cid:67)o(cid:77)(cid:70)w(cid:84)s(cid:85)(cid:66)it(cid:85)s(cid:70)l(cid:84)o(cid:74)c(cid:84)a(cid:85)t(cid:73)io(cid:86)n(cid:84)
(cid:2) (cid:2)
(cid:18)1(cid:42)I(cid:71)f(cid:85)t(cid:73)h(cid:70)e(cid:79)n(cid:86)u(cid:78)m(cid:67)b(cid:70)e(cid:83)r(cid:80)o(cid:71)f(cid:81)p(cid:74)i(cid:85)t(cid:84)s(cid:66)a(cid:79)n(cid:69)d(cid:88)w(cid:86)u(cid:78)m(cid:81)p(cid:86)u(cid:84)s(cid:74)i(cid:84)s(cid:79)n(cid:80)o(cid:85)t(cid:76)k(cid:79)n(cid:80)o(cid:88)w(cid:79)n(cid:66)a(cid:81)p(cid:83)r(cid:74)i(cid:80)o(cid:83)r(cid:74)i(cid:13),(cid:66)a(cid:79)n(cid:66)a(cid:77)l(cid:85)t(cid:70)e(cid:83)r(cid:79)n(cid:66)a(cid:85)t(cid:74)i(cid:87)v(cid:70)e(cid:83)r(cid:70)e(cid:81)p(cid:83)r(cid:70)e(cid:84)s(cid:70)e(cid:79)n(cid:85)t(cid:66)a(cid:85)t(cid:74)i(cid:80)o(cid:79)n(cid:88)w(cid:80)o(cid:86)u(cid:77)l(cid:69)d(cid:67)b(cid:70)e(cid:79)n(cid:70)e(cid:70)e(cid:69)d(cid:70)e(cid:69)d(cid:88)w(cid:73)h(cid:70)e(cid:83)r(cid:70)e(cid:70)e(cid:66)a(cid:68)c(cid:73)h(cid:68)c(cid:70)e(cid:77)l(cid:77)l(cid:74)i(cid:79)n(cid:85)t(cid:73)h(cid:70)e
(cid:72)g(cid:83)r(cid:74)i(cid:69)d(cid:88)w(cid:80)o(cid:86)u(cid:77)l(cid:69)d(cid:68)c(cid:80)o(cid:79)n(cid:85)t(cid:66)a(cid:74)i(cid:79)n(cid:66)a(cid:88)w(cid:86)u(cid:78)m(cid:81)p(cid:86)u(cid:84)s(cid:13),(cid:66)a(cid:81)p(cid:74)i(cid:85)t(cid:13),(cid:80)o(cid:83)r(cid:79)n(cid:70)e(cid:74)i(cid:85)t(cid:73)h(cid:70)e(cid:83)r(cid:15).
1.2. PLANNINGMODELSANDLANGUAGES 3
butnotthevalueofthepitandwumpusvariables.estateofthesystemisthusnotfullyobservable.
eagentgetspartialknowledgeaboutthehiddenvariablesthrougheachofitsthreesensorsthatrelate
thetruebuthiddenstateoftheworldwithobservabletokens.eagentreceivestheobservationtoken
“stench”inthestateswherethewumpusisinoneofthe(atmost)fourcellsadjacenttotheagent,the
token“breeze”inthestateswhereapitisadjacenttotheagent,andthetoken“bright”whenthegold
andtheagentareinthesamecell.eactionsavailabletotheagentaretomovetoanadjacentcell,
andtopickupthegoldifknowntobeinthesamecell.eactionschangethestateofthesystemin
theexpectedway,affectingthelocationoftheagentorthelocationofthegold.Yettheagentdiesif
itentersacellwithawumpusorapit,andadeadagentcannotexecuteanyoftheactions,andhence
cannotachievethegoalofgettingthegold.
Inthisproblem,anintelligentagentshouldnoticefirstthatthereisnowumpusorpitincells
.1;2/or.2;1/asthereisnostenchorbreezeattheinitialagentlocation.1;1/.Itisthensafetomove
eitheruporright.Ifitmovesup,it’llsenseastenchat.1;2/andconcludethatthewumpusisateither
.1;3/or.2;2/.Likewise,sinceitsensesnobreeze,itcanconcludethatneitherofthesecellscontains
a pit. e only safe move is then to get back to .1;1/ where it can move safely to .2;1/. From the
sensedbreeze,itcanconcludethatthereisapitat.3;1/or.2;2/,oronepitateach,andfromsensing
nostench,thatthereisnowumpusateither.3;1/or.2;2/.Atthispoint,itshouldconcludethatcell
.2;2/ is safe as it cannot contain either a wumpus or a pit. It should then move up to .2;2/, from
whichtheprocessofvisitingnewcellsthataresafeisrepeateduntilthegoldisfound.
Writing a program for solving any instance of the Wumpus domain, for any (solvable) initial
situation and grid size, is interesting enough. Yet, the task in planning is quite different. We want a
programthatcantakearepresentationofanyproblemexhibitingacertainmathematicalstructure,not
limitedtotheWumpusdomain,andfindasolutiontoit.Anumberofplanningmodelswillmakethese
mathematicalstructuresexplicit.Otherproblemsthathaveanumberoffeaturesincommonwiththe
WumpusdomainincludethefamiliarBattleshipgameorthepopularPCgameMinesweeper.ese
areallproblemswhereagoalistobeachievedbyactingandsensinginaworldwherethestateofthe
system,thatmaychangeornot,ispartiallyobservable.
WhileaprogramthathasbeendesignedtoplaytheWumpuscanbedeemedasintelligent,a
programthatcanplaytheWumpuswithouthavingbeendesignedspecificallyforitwillbeintelligent
in a much broader sense. e first contains the recipes for playing the Wumpus; the latter contains
“recipes” for playing an infinite collection of domains, known or unknown to the programmer, that
share a general mathematical structure. e formulation of these mathematical structures and the
general“recipes”forsolvingthemiswhatplanningisabout.
1.2 PLANNINGMODELSANDLANGUAGES
Awiderangeofmodelsusedinplanningcanbeunderstoodasvariationsofabasicstatemodelfeaturing:
• afiniteanddiscretestatespaceS,
• aknowninitialstates S,
0
2
• anon-emptysetS S ofgoalstates,
G
(cid:18)
• actionsA.s/ Aapplicableineachstates S,
(cid:18) 2