Propagación de restricciones temporales mejorada mediante análisis de causa-efecto en planificación Luis Castillo, Juan Fdez-Olivares, Oscar García-Pérez, Francisco Palao Universidad de Granada Grupo SEPIA

Esquema Introducción al problema Introducción al problema Planificación HTN y gestión del tiempo Planificación HTN y gestión del tiempo Propagación de restricciones temporales Propagación de restricciones temporales Propagación mejorada Propagación mejorada

Introducción al problema Planificación Planificación para gestión de crisis: Sistemas Inteligentes de Ayuda a la Decisión IDSS Diseño de planes de actuación Diseño de planes de actuación Sistemas de planificación y scheduling inteligentes Sistemas de planificación y scheduling inteligentes Cientos de recursos Cientos de recursos Respuesta inmediata y robusta Respuesta inmediata y robusta Cientos o miles de acciones temporizadas, miles de restricciones temporales y de recursos Cientos o miles de acciones temporizadas, miles de restricciones temporales y de recursos CAEPIA 2005 – Workshop RNPST – 3

Introducción al problema Planificación para gestión de crisis: Sistemas Inteligentes de Ayuda a la Decisión IDSS Planificación para gestión de crisis: Sistemas Inteligentes de Ayuda a la Decisión IDSS Saber cómo actuar Saber cómo actuar Uso de protocolos estándar Uso de protocolos estándar Saber cuándo actuar Saber cuándo actuar Gestión del conocimiento temporal Gestión del conocimiento temporal Gestión de recursos Gestión de recursos CAEPIA 2005 – Workshop RNPST – 4

Introducción al problema Uso de protocolos estándar Uso de protocolos estándar Planificación HTN Planificación HTN CAEPIA 2005 – Workshop RNPST – 5 Move Squad-JE101 Landing-Point Load Tools Move ?Helicopter Landing-POint Load people Fly to ?location Load People Drive to ?location Move Squad-JE101 ?location Move by helicopter Move by full terrain Move by foot

Introducción al problema Uso de protocolos estándar Uso de protocolos estándar Planificación HTN Planificación HTN CAEPIA 2005 – Workshop RNPST – 6 Task Operator Task Operator Task OperatorTask Decomposition Method #1 Decomposition Method #2 Decomposition Method #k Decomposition Method #1 Decomposition Method #2 Decomposition Method #3 Decomposition Method #1 Decomposition Method #2

Introducción al problema Gestión del conocimiento temporal Gestión del conocimiento temporal Temporización de acciones Temporización de acciones “Evacuar entre las 9:00 y las 20:00” Secuenciación Secuenciación “Después de 10 horas de ataque todos los retenes tienen que descansar otras 10 horas” Duración Duración “La duración del vuelo de rescate depende de la velocidad de crucero y de la distancia al objetivo” Sincronización Sincronización “Todos los retenes tienen que terminar el ataque a las 22:00” CAEPIA 2005 – Workshop RNPST – 7

Introducción al problema Gestión de recursos Gestión de recursos Evitar violación de recursos Evitar violación de recursos “Un avión no puede agotar su combustible en vuelo” Acciones de reparación Acciones de reparación “Repostar antes de un vuelo de larga distancia” CAEPIA 2005 – Workshop RNPST – 8

Introducción al problema Está recomendado el uso de técnicas de planificación HTN Está recomendado el uso de técnicas de planificación HTN Las técnicas HTN no manejan bien el conocimiento temporal Las técnicas HTN no manejan bien el conocimiento temporal CAEPIA 2005 – Workshop RNPST – 9

No representación del tiempo No representación del tiempo Representación ad-hoc (timeline fijo) Representación ad-hoc (timeline fijo) Planificación HTN y conocimiento temporal CAEPIA 2005 – Workshop RNPST – 10 A1A2 A3 A4A5 A6 t=1 t=3 t=10 t=13 t=14 t=17

Despliegue del plan sobre una red temporal simple (Dechter et al 1991) Despliegue del plan sobre una red temporal simple (Dechter et al 1991) Por cada acción dos puntos Por cada acción dos puntos Start(acción) y End(acción) Start(acción) y End(acción) Definición de restricciones sobre estos puntos Definición de restricciones sobre estos puntos Ventajas Ventajas Gran expresividad de restricciones Gran expresividad de restricciones Flexibilidad en la ejecución (timeline flexible) Flexibilidad en la ejecución (timeline flexible) Planificación HTN y conocimiento temporal CAEPIA 2005 – Workshop RNPST – 11

Registro de las dependencias causales del plan Registro de las dependencias causales del plan Propagación del conocimiento temporal CAEPIA 2005 – Workshop RNPST – 12 A1A2 A3 A4A5 A6 A1 A2A4A5 A3 A6 [t, t’] Consejería de Medioambiente

Desventajas Desventajas Tiempo de propagación Tiempo de propagación Floyd-Warshall ( all-pairs-shortest-path ) Floyd-Warshall ( all-pairs-shortest-path ) O(n 3 ) n = número de puntos O(n 3 ) n = número de puntos n → 1800 puntos para un caso real (Incendio de Cazorla 2001) n → 1800 puntos para un caso real (Incendio de Cazorla 2001) Incremental Incremental Propagación del conocimiento temporal CAEPIA 2005 – Workshop RNPST – 13

Consistency enforcing PC-2 Consistency enforcing PC-2 Path consistency Path consistency Propagación del conocimiento temporal CAEPIA 2005 – Workshop RNPST – 14

Consistency enforcing PC-2 Consistency enforcing PC-2 Propagación del conocimiento temporal CAEPIA 2005 – Workshop RNPST – 15 Aunque en el caso promedio es muy bueno, en el peor caso sigue siendo O(n 3 ) Aunque en el caso promedio es muy bueno, en el peor caso sigue siendo O(n 3 ) Hay algunas restricciones que disparan el número de propagaciones (restricciones duras, upper bounds) Hay algunas restricciones que disparan el número de propagaciones (restricciones duras, upper bounds)

PC-2 Propaga los cambios en una acción al resto de acciones PC-2 Propaga los cambios en una acción al resto de acciones Muchos de estos cambios son informativos y no operativos Muchos de estos cambios son informativos y no operativos Propagación del conocimiento temporal CAEPIA 2005 – Workshop RNPST – 16 A1 A2 A3 A6 A4A5

PC-2 Propagar los cambios solo entre aquellas acciones que tengan una relación causa- efecto registrada PC-2 Propagar los cambios solo entre aquellas acciones que tengan una relación causa- efecto registrada Propagación mejorada CAEPIA 2005 – Workshop RNPST – 17 A1 A2 A3 A6 A4A5

PC-2-CL Propagar las restricciones solo a través de vínculos causales (causal-links) PC-2-CL Propagar las restricciones solo a través de vínculos causales (causal-links) Propagación mejorada CAEPIA 2005 – Workshop RNPST – 18

PC-2-CL es demostrablemente correcto: PC-2-CL es demostrablemente correcto: Los cambios en una acción siempre provienen de una acción que se encuentra en una cadena de vínculos causales a la que pertenece Los cambios en una acción siempre provienen de una acción que se encuentra en una cadena de vínculos causales a la que pertenece El resto se puede podar El resto se puede podar Propagación mejorada CAEPIA 2005 – Workshop RNPST – 19 A1 A2A4A5 A3 A6

Cuatro experimentos con topologías del plan distintas. Cuatro experimentos con topologías del plan distintas. Uno de ellos es un caso real, los otros tres de laboratorio Uno de ellos es un caso real, los otros tres de laboratorio Resultados experimentales CAEPIA 2005 – Workshop RNPST – 20 SecuencialParalelo CitasINFOCA

Medir el número de llamadas a Revise(.) Medir el número de llamadas a Revise(.) Medir el tiempo de CPU Medir el tiempo de CPU Resultados experimentales CAEPIA 2005 – Workshop RNPST – 21 SecuencialParalelo CitasINFOCA

Secuencial Secuencial Resultados experimentales CAEPIA 2005 – Workshop RNPST – 22

Paralelo Paralelo Resultados experimentales CAEPIA 2005 – Workshop RNPST – 23

Citas Citas Resultados experimentales CAEPIA 2005 – Workshop RNPST – 24

Infoca Infoca Resultados experimentales CAEPIA 2005 – Workshop RNPST – 25

Comparativa SHOP2 y PC2-CL en problemas del dominio ZENO (hard time+numeric) Comparativa SHOP2 y PC2-CL en problemas del dominio ZENO (hard time+numeric) Resultados experimentales CAEPIA 2005 – Workshop RNPST – 26

Uso de STN para gestionar el conocimiento temporal en planificación HTN Uso de STN para gestionar el conocimiento temporal en planificación HTN Incorporación del conocimiento de la estructura causal del plan Incorporación del conocimiento de la estructura causal del plan Registro de vínculos causales temporales Registro de vínculos causales temporales Restringir el número de propagaciones (eliminar innecesarias) Restringir el número de propagaciones (eliminar innecesarias) Mejorar el tiempo de respuesta Mejorar el tiempo de respuesta Conclusiones CAEPIA 2005 – Workshop RNPST – 27 Consejería de Medioambiente