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要构建一个实际应用的多主体规划系统往往是一个非常复杂的工作。我们需要对系统进行建模,抽象出核心的要素,简化许多不需要的因素。然后在这种抽象的模型上讨论系统的性质和系统构建方法。为了描述一般规划领域特别是多主体规划领域,建立一个比较完整的形式系统是必要的。但形式系统应该简单,有充足的表达能力,适合对动作和变化等动态特性的逻辑推演,有良好的计算特性。在这样的形式系统中,对于多主体特性的引入不应该过多地增加建模复杂性和计算复杂性。另外,这种形式系统应该支持多种规划特性,如不确定性、扩展目标、分布规划、规划分解与合成、部分可观察性等等。而且该系统上应该能够构造有效的规划相关算法。
为了构建多主体规划应用系统,本文讨论了一般规划领域描述和动作推演的基础逻辑系统(动作理论)的建立,讨论了基于基础动作理论的多主体规划领域描述与建模的基本框架,讨论了基于该基本框架的规划方法,讨论了基于该基本框架的规划领域缩减与扩展方法。最后讨论了基于该框架的多主体规划系统的实现技术与方法。
方法总结如下:
(1)对于规划领域描述及其推演系统,我们建立了基于动态逻辑的动作理论。它适合一般规划领域和多种规划特性的描述和推理。我们首先分别对命题动态逻辑和一阶动态逻辑扩展了动作的并行合成,其基本思想是用串行的形式来解释并发的动作,证明了形式系统的决定性质和计算性质,给出了公理化系统。然后,我们采用了完备集的构造方法解决frame问题和利用因果公理解决ramification问题,建立了一般的规划描述理论。最后我们把规划问题的基本求解归结到规划领域的模型检测上。
(2)基于建立的动态逻辑动作理论,我们采用分类动作标记方法,建立了多主体规划领域描述的框架。其基本思想是不在规划基础理论中引入多主体描述,而仅在规划领域描述时附加多主体信息。这些信息对于基础动作理论是无语义的,但这些信息可以直接应用于规划生成算法、规划的执行环境和规划协调控制机制中。另外,我们用基于模型的方法给出了一个一般化的规划生成算法,再基于分类动作信息,可以构成多种多主体规划情景的规划生成、执行和协调的策略与方法。
(3)为了验证我们的理论与方法,我们设计了多主体规划领域的描述语言maPDDL,它采用了基于系统变量的描述方法。并且基于领域语义模型的构造、优化和反向搜索的算法实现了它的规划器。
论文的主要成果包括并行命题动态逻辑和并行一阶动态逻辑相关的结论,frame问题和ramification问题的解决方案,分类动作的多主体领域描述方法,基于模型的通用规划生成、优化、执行和协调算法,maPDDL多主体规划领域描述语言及其规划器的实现方法。
论文的主要结论是:(1)并行动态逻辑有比多数其它系统更好的动态描述能力且更好的计算特性,其串行化的并行语义使其应用于系统建模时更直观和简单;(2)我们的frame问题的解决方法相比其它的方法,但给出了更为直观和简易的形式,这使得规划领域描述的模型构造变得简单直观;(3)分类动作的描述策略简化了多主体规划领域描述的复杂性和算法的复杂度,使得领域建模和规划生成等相对于传统领域没有直接增加复杂度,支持了多主体规划领域的多种情景要求;(4)基于模型的规划算法非常有效而且具有更一般的特性,适合于传统和多主体规划领域的多种特性要求;(5)maPDDL规划描述语言及其规划器可以成为一般、实用和有效的规划工具。