[論文レビュー] Hierarchical Planning in the IPC

Daniel Höller, Gregor Behnke+5 more|arXiv (Cornell University)|Sep 10, 2019

AI-based Problem Solving and Planning参考文献 24被引用数 4

ひとこと要約

本論文は、国際計画競技会（IPC）における新しいHTN（階層的タスクネットワーク）計画トラックを提案し、入力言語、ベンチマークドメイン、評価メトリクスの標準化を図る。コミュニティが提供するドメインと「自分自身のベンチマークを持ち込む（BYOB）」モデルを含む統一された競技フレームワークを導入することで、HTN計画コミュニティの統合を図り、公平な比較を可能にするとともに、標準的で検証可能かつ表現力のある問題セットを通じて、今後の研究を推進することを目的としている。

ABSTRACT

Over the last year, the amount of research in hierarchical planning has increased, leading to significant improvements in the performance of planners. However, the research is diverging and planners are somewhat hard to compare against each other. This is mostly caused by the fact that there is no standard set of benchmark domains, nor even a common description language for hierarchical planning problems. As a consequence, the available planners support a widely varying set of features and (almost) none of them can solve (or even parse) any problem developed for another planner. With this paper, we propose to create a new track for the IPC in which hierarchical planners will compete. This competition will result in a standardised description language, broader support for core features of that language among planners, a set of benchmark problems, a means to fairly and objectively compare HTN planners, and for new challenges for planners.

研究の動機と目的

• 階層的計画研究における標準化の欠如に起因し、計画者が互換性のない入力言語を使用し、互いの問題を解くことができないという問題に対処すること。
• すべての参加計画者が対応する共通の入力言語とコア機能を確立することで、HTN計画コミュニティを統合すること。
• コミュニティ提供ドメインと「自分自身のベンチマークを持ち込む（BYOB）」ドメインを含む、標準化されたドメインのベンチマークスイートを構築し、公平かつ客観的な計画者比較を可能にすること。
• 競争を通じて現在のアプローチの弱みを特定し、今後の研究方向を導くことで、HTN計画分野における長期的進歩を促進すること。
• 解の検証可能性を確保するため、分解履歴を出力させるよう要請することで、NP完全な検証を回避すること。

提案手法

• コミュニティの合意と既存のHTN形式に基づいた標準化された入力言語を採用した、HTN計画のための新しいIPCトラックを導入すること。
• IPCスケジュールに合わせたタイムライン（ドメイン提出締切、予備計画者提出、最終競技実施）を採用すること。
• 効率的かつ正確な解の検証を可能にするために、すべての計画者が原始的アクションのシーケンスと分解履歴の両方を提出することを要請すること。
• 各計画者が20のドメインインスタンスを提出し、そのうち最大10つを解けるようにする「自分自身のベンチマークを持ち込む（BYOB）」モードを実装することにより、ドメイン提出のバランスと公平性を確保すること。
• 古典的IPCと同一の技術的設定（1コア、8 GB RAM、30分の制限時間）を採用することで、一貫性があり比較可能な性能評価を実現すること。
• 最終競技の直前までに予備計画者の提出物を早期に検証し、入力言語の準拠性と出力形式の正しさのデバッグを実施すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 互換性のない形式を用いるHTN計画システムを統合するために、標準化された入力言語をどのように確立できるか？
• RQ2 多様なドメインや機能をカバーする状況下で、HTN計画者の公平かつ客観的な比較を保証するメカニズムは何か？
• RQ3 古典的計画では決定不能な問題（例えば、ポストの対応問題や文法の積集合）を十分に表現できるドメインをどのように構築できるか？
• RQ4 「自分自身のベンチマークを持ち込む（BYOB）」モデルは、特定の計画者に偏らないバランスの取れた中程度の難易度のドメイン提出を促進するために、どのような役割を果たすか？
• RQ5 分解履歴なしではNP完全となるが、解の検証を効率的かつスケーラブルに行うにはどうすればよいか？

主な発見

• 提案されたHTN IPCトラックにより、共通の入力言語とコア機能セットが確立され、HTN計画者間での相互運用性と公平な比較が可能になる。
• 「自分自身のベンチマークを持ち込む（BYOB）」モードの導入により、ドメイン提出がバランスが取られ、提出者の強みに偏らない。
• 予備計画者のバージョンを早期に提出することで、入力言語準拠性と出力形式の正しさのデバッグが可能となり、最終競技における技術的問題を低減できる。
• 出力に分解履歴を含めることで、解の検証が tractable（ tractable とは、計算可能で、効率的に検証可能な状態） なままであり、検証のNP完全性を回避できる。
• このトラックにより、古典的計画分野におけるFast Downwardと同様に、堅牢で再利用可能なHTN計画ソフトウェアのコアが形成され、今後の研究と採用を加速すると期待される。
• 競争は現在のHTN計画アプローチの弱みを浮き彫りにし、今後のアルゴリズム改善の具体的な目標を提供する。