[论文解读] 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 10

一句话总结

本文提出HDDL，一种标准化的、与PDDL兼容的语言，用于描述分层规划问题，重点支持基本HTN规划，包括任务网络、方法前提条件和排序约束。通过在PDDL2.1基础上扩展最小且可扩展的功能集，HDDL实现了不同规划器之间的互操作性，促进了系统比较与实际应用。

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.

研究动机与目标

• 解决分层规划系统缺乏通用输入语言的问题，该问题阻碍了系统比较与集成。
• 通过减少对系统特定建议或定制化表示的依赖，实现领域无关的建模。
• 提供一个与PDDL2.1兼容的最小且可扩展的功能集，以支持广泛采用和未来扩展。
• 通过在不同分层规划系统之间建立共享输入格式，促进基准测试与评估。
• 通过允许用户一次建模问题并在多个规划器中测试而无需重新编码，支持实际部署。

提出的方法

• 扩展PDDL2.1的EBNF语法，以支持分层任务网络（HTNs）的新语言构造，如任务分解和方法定义。
• 引入核心HTN特定元素：包含原原子任务和复合任务的任务网络、方法前提条件和排序约束。
• 定义新的需求标志 `:htn` 以标识对HTN规划的支持，以及 `:htn-method-prec` 用于处理方法前提条件。
• 将初始任务网络作为问题定义中的第一类组件，支持灵活的问题结构设计。
• 通过重用类型、常量和基本逻辑的现有语法，确保与PDDL2.1的向后兼容性，同时仅添加最少的新构造。
• 提供HDDL的完整EBNF语法，正式定义任务网络、方法、前提条件和效果，并讨论与SHOP(2)、ANML和HPDDL等相关语言的差异。

实验结果

研究问题

• RQ1 如何设计一种通用的标准化输入语言，以统一当前使用不兼容形式化语言的多样化分层规划系统？
• RQ2 哪些最小功能集既被现代HTN规划器广泛支持，又足以表达核心分层规划问题？
• RQ3 HDDL在保持与PDDL2.1向后兼容的同时，能在多大程度上支持分层规划的表达能力？
• RQ4 如何在不为每个系统重新编码模型的前提下，实现规划器之间的互操作性？
• RQ5 在语法和语义设计上，哪些选择能确保未来扩展性，例如支持时间推理或目标分解？

主要发现

• HDDL提供了一种标准化的、与PDDL2.1兼容的分层规划语言，支持基本HTN规划，包含任务网络、方法前提条件和排序约束。
• 该语言通过将问题建模与系统特定语法解耦，实现了规划器之间的直接比较，减少了翻译或重新编码的需求。
• 正式的EBNF语法确保了机器可读性，并促进了规划系统中解析器的集成。
• 设计选择优先考虑简洁性与可扩展性，支持未来扩展，如时间、数值或目标分解的支持。
• 该语言已与Ulm大学、MITRE等主要HTN规划器兼容，可立即投入实际应用。
• 作者预计HDDL将促进协作、基准测试，并推动分层规划在实际应用中的更广泛应用。