Luis Castillo , Juan Fdez-Olivares, Oscar García-Pérez, Francisco Palao

1. 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

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

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

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

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

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

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

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

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

10. A1 A2 A3 A4 A5 A6 Planificación HTN y conocimiento temporal • No representación del tiempo • Representación ad-hoc (timeline fijo) t=1 t=3 t=10 t=13 t=14 t=17 CAEPIA 2005 – Workshop RNPST – 10

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

12. Consejería de Medioambiente A1 A2 A3 A4 A5 A6 A2 A4 A5 A1 [t, t’] [t, t’] [t, t’] A3 A6 [t, t’] [t, t’] Propagación del conocimiento temporal • Registro de las dependencias causales del plan CAEPIA 2005 – Workshop RNPST – 12

13. Propagación del conocimiento temporal • Desventajas • Tiempo de propagación • Floyd-Warshall (all-pairs-shortest-path) • O(n3) n = número de puntos • n → 1800 puntos para un caso real (Incendio de Cazorla 2001) • Incremental CAEPIA 2005 – Workshop RNPST – 13

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

15. Propagación del conocimiento temporal • Consistency enforcing PC-2 • Aunque en el caso promedio es muy bueno, en el peor caso sigue siendo O(n3) • Hay algunas restricciones que disparan el número de propagaciones (restricciones duras, upper bounds) CAEPIA 2005 – Workshop RNPST – 15

16. A4 A5 Propagación del conocimiento temporal • PC-2 Propaga los cambios en una acción al resto de acciones • Muchos de estos cambios son informativos y no operativos A2 A1 A3 A6 CAEPIA 2005 – Workshop RNPST – 16

17. A4 A5 Propagación mejorada • PC-2 Propagar los cambios solo entre aquellas acciones que tengan una relación causa-efecto registrada A2 A1 A3 A6 CAEPIA 2005 – Workshop RNPST – 17

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

19. A2 A4 A5 A1 A3 A6 Propagación mejorada • 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 • El resto se puede podar CAEPIA 2005 – Workshop RNPST – 19

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

21. Resultados experimentales • Medir el número de llamadas a Revise(.) • Medir el tiempo de CPU Secuencial Paralelo Citas INFOCA CAEPIA 2005 – Workshop RNPST – 21

22. Resultados experimentales • Secuencial CAEPIA 2005 – Workshop RNPST – 22

23. Resultados experimentales • Paralelo CAEPIA 2005 – Workshop RNPST – 23

24. Resultados experimentales • Citas CAEPIA 2005 – Workshop RNPST – 24

25. Resultados experimentales • Infoca CAEPIA 2005 – Workshop RNPST – 25

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

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