[논문 리뷰] Hierarchical Planning in the IPC

Daniel Höller, Gregor Behnke외 5명|arXiv (Cornell University)|2019. 09. 10.

AI-based Problem Solving and Planning참고 문헌 24인용 수 4

한 줄 요약

이 논문은 국제계획경연대회(ICC)에서 계층적작업망(HTN) 계획 분야의 새로운 경연 트랙을 제안하여 입력 언어, 벤치마크 도메인, 평가 지표를 표준화한다. 공동체가 기여한 도메인과 '자신의 벤치마크를 가져오기'(BYOB) 모델을 포함한 통합된 경연 프레임워크를 도입함으로써, HTN 계획 분야의 통합을 도모하고 공정한 비교를 가능하게 하며, 표준화되고 검증 가능하며 표현력 있는 문제 세트를 통해 향후 연구를 이끌고자 한다.

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.

연구 동기 및 목표

• 현재 서로 다른 형식적 언어를 사용하는 계획기들이 상호 간에 문제를 해결할 수 없는 계층적 계획 연구 분야에서의 표준화 부족 문제를 해결하기 위해.
• 모든 참가 계획기들이 지원하는 공통의 입력 언어와 핵심 기능을 설정하여 HTN 계획 분야의 공동체를 통합하기 위해.
• 모든 참가 계획기들이 공정하고 객관적으로 비교할 수 있도록, 공동체가 제공한 도메인과 '자신의 벤치마크를 가져오기'(BYOB) 도메인을 포함한 표준화된 도메인 벤치마크 세트를 구축하기 위해.
• 경쟁을 통해 현재 접근 방식의 약점을 파악하고 향후 연구 방향을 이끌기 위해 장기적인 진전을 이끌기 위해.
• 해결책 검증 가능성을 확보하기 위해 계획기들이 분해 추적 기록을 출력하도록 요구함으로써, NP-완전성 검증 문제를 피하기 위해.

제안 방법

• 공동체의 합의와 기존 HTN 형식론을 바탕으로 표준화된 입력 언어를 사용하는 새로운 IPC 트랙을 도입한다.
• IPC 일정에 부합하는 일정 기반의 트랙 운영을 위해 도메인 제출 마감일, 예비 계획기 제출, 최종 경연 실행 일정을 설정한다.
• 효율적이고 정확한 해결책 검증을 위해 모든 계획기가 원시 동작의 순서와 분해 역사를 함께 제출하도록 요구한다.
• 각 계획기가 20개의 도메인 인스턴스를 제출하고, 최대 10개를 해결하도록 하는 '자신의 벤치마크를 가져오기'(BYOB) 모드를 구현한다. 이를 통해 균형 잡힌 공정한 도메인 제출을 보장한다.
• 클래식 IPC와 동일한 기술 설정(1코어, 8GB RAM, 30분 제한 시간)을 사용하여 성능 평가의 일관성과 비교 가능성을 확보한다.
• 최종 경연 이전에 예비 계획기 제출을 조기에 검증하여 입력 언어 호환성과 출력 형식 정확성을 디버깅함으로써 최종 경연 중 기술적 문제를 줄인다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 서로 다른 형식론을 사용하는 HTN 계획 시스템을 통합하기 위해 표준화된 입력 언어를 어떻게 확립할 수 있는가?
• RQ2 다양한 도메인과 기능을 가진 HTN 계획기들 간의 공정하고 객관적인 비교를 보장하기 위한 메커니즘은 무엇인가?
• RQ3 클래식 계획에서 결정 불가능한 문제를 표현할 수 있는 충분히 표현력 있는 도메인은 어떻게 구축할 수 있는가? 예를 들어 포스트의 대응 문제나 문법 교차 문제와 같은 문제들.
• RQ4 '자신의 벤치마크를 가져오기'(BYOB) 모델이 개별 계획기의 강점에 치우치지 않고 균형 잡힌 중간 난이도의 도메인 제출을 촉진하는 데 어떤 역할을 할 수 있는가?
• RQ5 분해 추적 기록이 없이 해결책 검증이 NP-완전성이기 때문에, 효율적이고 확장 가능한 해결책 검증은 어떻게 구현할 수 있는가?

주요 결과

• 제안된 HTN IPC 트랙은 공통의 입력 언어와 핵심 기능 세트를 확립하여 HTN 계획기들 간의 상호 운용성과 공정한 비교를 가능하게 한다.
• 자신의 벤치마크를 가져오기(BYOB) 모드의 포함은 도메인 제출이 균형 잡히고 제출자 자신의 강점에 편향되지 않음을 보장한다.
• 예비 계획기 버전의 조기 제출을 통해 입력 언어 호환성과 출력 형식 정확성의 디버깅이 가능해져 최종 경연 중 기술적 문제를 줄일 수 있다.
• 해결책 검증이 트랙터블해지도록 분해 추적 기록을 출력에 포함하도록 요구함으로써, 검증 과정에서 NP-완전성 문제를 피할 수 있다.
• 이 트랙은 클래식 계획에서 Fast Downward와 유사한 견고하고 재사용 가능한 HTN 계획 소프트웨어의 핵심을 형성할 것으로 기대되며, 향후 연구와 도입을 가속화할 것이다.
• 경연은 현재 HTN 계획 접근 방식의 약점을 드러내어 향후 알고리즘 개선을 위한 구체적인 목표를 제공할 것이다.