[發明專利]一種基于控制變量合成隨機目標計劃樹的方法

在審

• 申請號: 202111381401.2
• 申請日: 2021-11-21
• 公開（公告）號: CN114330725A
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發明（設計）人: 姚遠;吳迪;劉一帆;宋程程;蔡琰;胡佳儀
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: G06N7/00
• 分類號: G06N7/00;G05B19/042
• 代理公司: 杭州賽科專利代理事務所(普通合伙) 33230
• 代理人: 宋飛燕

本發明涉及一種基于控制變量合成隨機目標計劃樹的方法，構建基于目標、計劃和行動的樹狀拓撲結構，基于變量的變化對樹狀拓撲結構進行更新，得到目標的環境態、對應目標的計劃的前置條件以及每個計劃中各執行步驟的前置條件與后置條件。本發明的目標計劃樹具有合理性、靈活性與真實性，目標計劃樹的拓撲結構能由用戶自定義控制，生成的目標計劃樹中各節點的條件與它們之間的關聯符合智能體計劃的特點；本發明使得對基于目標計劃樹表示的智能體的測試可以在統一環境下進行，便于對不同智能體程序的評估比較；合成的目標計劃樹并不針對某一特定領域類型，具有一般性，并且可根據用戶指定參數大量合成，便于對智能體程序進行全面的測試。

技術領域

本發明涉及基于特定計算模型的計算機系統的技術領域，特別涉及一種基于控制變量合成隨機目標計劃樹的方法。

背景技術

隨著近年來人工智能領域的高速發展，計算系統的智能性受到越來越多人的重視。多智能體系統（Multi-Agent System, MAS）是指通過智能體間的交互和協作實現復雜智能的系統，用于解決單個智能體難以或者無法解決的問題，在城市交通、工業制造等重要領域都有廣泛應用。

根據智能體內部決策機制的不同，可將其劃分為多種體系架構，包括基于演繹推理型架構，反應型架構、混合型結構以及BDI架構。BDI架構作為一種熱門且實用的智能體結構，其基于信念（Belief）、目標（Desire）以及意圖（Intention）這些心智狀態對智能體進行抽象地建模，智能體的決策和行為也以這些心智狀態為核心，通過實踐推理（PracticalReasoning）的方式進行。BDI模型以心智狀態來對智能體進行抽象建模的理念，使得BDI智能體有能力主動地嘗試實現目標，能夠靈活地應對多變的環境，并且其自主行為能夠通過心智狀態進行合理解釋，在軍事、航空航天等領域有著廣泛應用。

AgentSpeak是一門具有影響力的基于BDI架構的抽象智能體編程語言，符合AgentSpeak 規范的BDI智能體通常會擁有一個計劃庫（Plan Library），里面包含了為了完成某些目標而事先制定好的計劃（Plan），智能體通過選擇并執行計劃庫中的計劃來實現某個目標（Goal），智能體為了實現某個目標可能有多個計劃可以選擇，它只要選擇其中一個計劃去執行即可。一個計劃是由多個執行步驟組成的，BDI智能體的計劃中的執行步驟包括行動（action）和子目標（sub-goal）；行動就是智能體能夠直接執行的動作，其能夠直接改變外界的環境狀態，子目標不能直接執行，其需要通過執行相應的計劃來實現；和目標一樣，子目標可以通過多個不同的計劃實現，智能體只需要在計劃庫中選擇其中一個去執行即可。BDI智能體在實現目標的過程中打算要執行的步驟稱為意圖，BDI智能體通常有多個目標要實現，這也意味著其有多個意圖要執行；BDI智能體在每個執行周期需要通過實踐推理來合理地選擇意圖，在執行過程中如果執行到子目標，也需要合理地選擇一個計劃來執行。

使用不同語言編寫的智能體程序被稱為異構智能體，在多智能體環境中，它們之間的交互可能會受到編程語言平臺本身的約束。對異構智能體程序的分析與比較也會因為語言平臺的不同而無法在統一的標準下進行。使用一種獨立于語言的統一形式來表示異構智能體程序的思想顯得尤為重要。

BDI智能體的目標、計劃、行動之間的關系形成了嵌套的結構，使其可以通過特殊的數據結構進行抽象的表示。Thangarajah等人提出了目標計劃樹（goal-plan tree，GPT）結構，該方法通過“與或樹”來表示智能體的目標和計劃之間的關系，從而可以使智能體運行過程中的意圖或計劃選擇問題轉化為樹的搜索和遍歷問題。在目標計劃樹中，智能體可以追蹤到目標實現的完整過程并獲取所有可能的目標實現路徑。