[논문 리뷰] Generalized Planning With Procedural Domain Control Knowledge

Javier Segovia‐Aguas, Sergio Jiménez외 1명|arXiv (Cornell University)|2019. 10. 11.

AI-based Problem Solving and Planning참고 문헌 28인용 수 6

한 줄 요약

이 논문은 PDDL 내에 컴iles된 호출 가능한 절차적 도메인 제어 지식(DCK)을 사용하여 일반화된 계획을 위한 새로운 방법을 제시한다. 이를 통해 표준 고전적 계획기들이 복잡하고 크기가 변하는 문제들, 예를 들어 리스트 정렬과 이진 트리의 DFS 순회와 같은 문제들에 대해 압축되고 재사용 가능한 계획을 계산할 수 있다. 이는 중첩 및 재귀적 절차 호출을 지원하는 최초의 PDDL 네이티브 구현을 도입하여 해결 가능한 일반화된 계획 작업의 범위를 크게 확장한다.

ABSTRACT

Generalized planning is the task of generating a single solution that is valid for a set of planning problems. In this paper we show how to represent and compute generalized plans using procedural Domain Control Knowledge (DCK). We define a {\it divide and conquer} approach that first generates the procedural DCK solving a set of planning problems representative of certain subtasks and then compile it as callable procedures of the overall generalized planning problem. Our procedure calling mechanism allows nested and recursive procedure calls and is implemented in PDDL so that classical planners can compute and exploit procedural DCK. Experiments show that an off-the-shelf classical planner, using procedural DCK as callable procedures, can compute generalized plans in a wide range of domains including non-trivial ones, such as sorting variable-size lists or DFS traversal of binary trees with variable size.

연구 동기 및 목표

• 표준 고전적 계획기를 사용하여 복잡하고 크기가 변하는 문제들에 대해 절차적 도메인 제어 지식(DCK)을 활용해 일반화된 계획을 계산할 수 있도록 하는 것.
• 절차적 DCK를 위한 중첩 및 재귀적 절차 호출을 지원하는 PDDL 기반 컴파일을 개발하는 것.
• 수동으로 코딩하지 않고도 표준 고전적 계획기가 절차적 DCK를 재사용 가능한 호출 가능한 구성 요소로 활용할 수 있도록 하는 것.
• 절차적 DCK와 고전적 계획을 사용하여 비트리비얼 도메인에 대해 일반화된 계획을 자동으로 생성하는 것이 가능한지 보여주는 것.

제안 방법

• 조건부 goto 문, 반복문, 절차를 포함한 계획 프로그램으로 일반화된 계획 문제를 표현하는 것.
• 일반화된 계획 작업을 하위 작업들로 분해하고 대표적인 인스턴스를 해결하여 절차적 DCK를 생성하는 것.
• PDDL에 모델링된 스택 기반 메커니즘을 사용하여 절차적 DCK를 호출 가능한 절차로 컴파일하는 것.
• PDDL의 조건부 영향력과 변화 가능 상태를 활용하여 재귀 및 중첩 호출을 지원하는 절차 호출을 구현하는 것.
• 이러한 절차적 DCK 구성 요소를 재사용 가능한 단위로 호출하는 계획을 고전적 계획기를 사용하여 계산하는 것.
• 이전의 컴파일 방식에 비해 조건부 goto 명령어를 처리하기 위해 필요한 동작 수를 줄이는 것.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 절차적 DCK가 자동으로 생성되고 PDDL 내에 호출 가능한 절차로 컴파일되어 일반화된 계획 문제를 해결할 수 있는가?
• RQ2 표준 고전적 계획기가 중첩 및 재귀 호출을 포함한 절차적 DCK를 효과적으로 활용하여 일반화된 계획을 계산할 수 있는가?
• RQ3 제안된 컴파일 방식은 이전의 접근 방식에 비해 효율성과 확장성 면에서 어떻게 비교되는가?
• RQ4 이 절차적 DCK 접근 방식을 통해 어떤 종류의 비트리비얼이고 크기가 변하는 계획 작업을 해결할 수 있는가?
• RQ5 수동으로 고수준 상태 특징을 인코딩하지 않고도 다양한 도메인 간에 일반화할 수 있는가?

주요 결과

• 이 방법은 표준 고전적 계획기만을 사용하여 크기가 변하는 리스트 정렬과 크기가 변하는 이진 트리의 DFS 순회와 같은 복잡한 작업에 대해 일반화된 계획을 성공적으로 계산한다.
• 이 방법은 PDDL에서 중첩 및 재귀적 절차 호출을 지원하여 이전에 한 단계의 절차 호출로는 불가능했던 압축되고 재사용 가능한 해결책을 가능하게 한다.
• 실험 결과, 일반화된 계획은 List reversal, Sorting, Tree/DFS, Visitall, Visual-Marker 등 여러 도메인에서 테스트된 모든 인스턴스를 해결했다.
• 계획 시간과 계획 길이는 도메인과 절차의 복잡성에 따라 달라졌으며, Sorting 도메인은 2개의 절차로 최대 188단계, 1개의 재귀 절차로 최대 165단계가 소요되었다.
• 이전 작업에 비해 조건부 goto 명령어를 처리하기 위해 필요한 동작 수가 감소하여 효율성이 향상되었다.
• 이 방법은 절차적 DCK가 자동으로 생성되고 고전적 계획기에 의해 활용될 수 있음을 보여주며, 다양한 비트리비얼 도메인에서 확장 가능한 일반화된 계획을 가능하게 한다.