[論文レビュー] HDDL -- A Language to Describe Hierarchical Planning Problems

Daniel Höller, Gregor Behnke+5 more|arXiv (Cornell University)|Nov 13, 2019

AI-based Problem Solving and Planning参考文献 28被引用数 10

ひとこと要約

本稿では、階層的計画問題を記述するための標準的でPDDL互換性のある言語HDDLを提案する。基本的なHTN計画に焦点を当て、タスクネットワーク、メソッドの事前条件、順序制約をサポートする。PDDL2.1を最小限で拡張した拡張可能な機能セットにより、計画者間の相互運用性を実現し、システム比較や実世界への応用を促進する。

ABSTRACT

The research in hierarchical planning has made considerable progress in the last few years. Many recent systems do not rely on hand-tailored advice anymore to find solutions, but are supposed to be domain-independent systems that come with sophisticated solving techniques. In principle, this development would make the comparison between systems easier (because the domains are not tailored to a single system anymore) and -- much more important -- also the integration into other systems, because the modeling process is less tedious (due to the lack of advice) and there is no (or less) commitment to a certain planning system the model is created for. However, these advantages are destroyed by the lack of a common input language and feature set supported by the different systems. In this paper, we propose an extension to PDDL, the description language used in non-hierarchical planning, to the needs of hierarchical planning systems. We restrict our language to a basic feature set shared by many recent systems, give an extension of PDDL's EBNF syntax definition, and discuss our extensions with respect to several planner-specific input languages from related work.

研究の動機と目的

• 階層的計画システム間の共通の入力言語の欠如が、システム比較や統合を妨えているという問題に対処する。
• システム固有の助言や特化された表現に依存するのを減らすことで、ドメインに依存しないモデル化を実現する。
• PDDL2.1と互換性のある最小限で拡張可能な機能セットを提供し、広範な採用と将来の拡張を促進する。
• 多様な階層的計画システム間で共通の入力形式を確立することで、ベンチマークと評価を容易にする。
• 問題を一度だけモデル化し、再エンコードなしに複数の計画者でテストできるようにすることで、実用的展開を支援する。

提案手法

• PDDL2.1のEBNF構文を拡張し、階層的タスクネットワーク（HTN）のための新しい言語構文を追加する。具体的には、タスクの分解とメソッド定義を含む。
• HTN固有のコア要素を導入する：原始的および合成的タスクを含むタスクネットワーク、メソッドの事前条件、順序制約。
• HTN計画のサポートを示す新しい要件フラグ `:htn` を定義し、`:htn-method-prec` を用いてメソッドの事前条件の処理を明示する。
• 初期タスクネットワークを問題定義の第一級構成要素として統合し、柔軟な問題構造化を可能にする。
• 既存の構文（型、定数、基本論理）を再利用することでPDDL2.1との後方互換性を確保し、最小限の新規構文を追加する。
• HDDLの完全なEBNF文法を提示し、タスクネットワーク、メソッド、事前条件、効果の形式的定義を示す。また、SHOP(2)、ANML、HPDDLなどの関連言語との違いについても議論する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 互いに非互換な形式を用いる多様な階層的計画システムを統一するための、共通で標準化された入力言語をどのように設計できるか？
• RQ2 現代のHTN計画者に広くサポートされ、かつ基本的な階層的計画問題を表現するのに十分な、最小限の機能セットとは何か？
• RQ3 HDDLがPDDL2.1と後方互換性を持つ一方で、階層的計画の表現力を維持できる範囲はどの程度か？
• RQ4 各システムごとにモデルを再エンコードしなくても、計画者間の相互運用性をどのように実現できるか？
• RQ5 将来の拡張（時間的推論や目標の分解など）を想定した、構文的・意味論的設計選択は何か？

主な発見

• HDDLは、タスクネットワーク、メソッドの事前条件、順序制約をサポートする、PDDL2.1と互換性のある標準化された階層的計画用言語を提供する。
• 問題モデリングをシステム固有の構文から分離することで、計画者間の直接比較が可能となり、翻訳や再エンコードの必要が大幅に削減される。
• 形式的なEBNF文法の導入により、機械可読性が保証され、計画システムにおけるパーサー統合を容易にする。
• 設計選択は単純性と拡張可能性を最優先にし、時間、数値、目標の分解などの将来の拡張を可能にする。
• HDDLは、ウルム大学、MITREなど主要なHTN計画者とすでに互換性を有しており、即時の実用的利用が可能である。
• 著者らは、HDDLが協働作業、ベンチマーク作成、実世界応用における階層的計画の広範な採用を促進すると予想している。