第2卷第2期 智能系统学报 Vol.2 Na 2 2007年4月 CAAI Transactions on Intelligent Systems Apr.2007 智能规划研究综述 个面向应用的视角 宋泾舸，查建中，陆一平 (北京交通大学机械与电子控制工程学院，北京100044) 摘要：智能规划是智能系统研究的重要领域.在分析了智能规划中典型问题类型特征的基础上，从应用的视角对 智能规划研究的前沿问题以及近年来的主要理论与方法进行了评述.结合若干工业领域的应用实例，讨论了工程应 用中的规划问题特征及研究现状，并在此基础上结合智能工程理论对智能规划的应用研究方向进行了展望. 关键词：智能规划：问题类型：应用研究：工业领域；智能工程 中图分类号：TP18文献标识码：A文章编号：1673-4785(2007)02-001808 Survey on AI planning research-an application-oriented perspective SON GJing ge,CHA Jian-zhong,LU Yi-ping (School of Mechanical,Electronic and Control Engineering,Beijing Jiaotong University,Beijing 100044,China) Abstract:Intelligent planning is an important area in AI research.Based on characteristics of typical AI planning problems,some areas of applicationoriented planning theories and techniques are surveyed.Sig- nificant industrial planning problems are enumerated and their characteristics are discussed.Combining AI planning with Intelligence Engineering principles,potential directions for future research are explored. Key words:AI planning;types of planning;application research;industrial area;intelligence engineering 智能规划(AI planning)是用人工智能理论与 本文从智能规划的基本问题类型入手，分析了 技术自动或半自动地生成一组动作序列（或称一个 它们的描述机制和适用领域.然后从问题规模、领域 “计划”plan),用以实现期望的目标.智能规划是智 建模、不确定性、知识工程等4个方面对现代智能规 能系统理论与应用研究的重要分支，与基于遗传算 划理论和技术进行了综述.进而对几个工程领域的 法等智能方法的线性、非线性规划问题(program- 规划问题特征进行了分析，在此基础上结合智能工 ming)不同，动作排序是智能规划的主要任务 程的若干原则对智能规划的应用研究方向进行了展 近年来，随着信息技术的广泛应用以及海量信 望。 息的产生，自动、高效地处理大规模的事务成为新的 应用需求.同时，一些高效算法的提出也大大推动了 1规划问题的基本类型 智能规划的研究从经典问题向实际应用问题的转 按照不同的视角，规划问题有多种分类方法.从 移.一些集成的规划系统也在应用中发挥了一定作 应用角度看，不同领域对规划问题特征的需求有所 用.但是笔者注意到，目前的综述主要集中于理论方 不同，问题的描述也存在差异.因此按应用类型的不 面，而从应用角度的总结和分析较少.应用是理 同，规划问题的描述形式可归纳为3大类：STRIPS 论研究的动力和归宿，从应用的视角对当前智能规 规划、HTN规划和基于约束的规划. 划理论、方法与问题特征进行分析和总结是十分必 1.1 STRIPS规划 要的，这不仅有利于理论联系实际，也便于发现当前 STRIPSI5)规划起源于机器人研究领域，目的是 理论研究中的不足并推动其发展 对机器人的基本动作进行组合，以形成能够完成特 定目标任务的动作序列.STRIPS问题可描述为一 收稿日期：20060901. 基金项目：国家自然科学基金资助项目(50335040) 个三元组形式D=<I,A,G>,其中I表示初始状 1994-2009 China Academie Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http://www.cnki.ne第 2 卷第 2 期 智 能 系 统 学 报 Vol. 2 №. 2 2007 年 4 月 CAA I Transactions on Intelligent Systems Apr. 2007 智能规划研究综述 ———一个面向应用的视角 宋泾舸 ,查建中 ,陆一平 (北京交通大学 机械与电子控制工程学院 ,北京 100044) 摘 要 :智能规划是智能系统研究的重要领域. 在分析了智能规划中典型问题类型特征的基础上 ,从应用的视角对 智能规划研究的前沿问题以及近年来的主要理论与方法进行了评述. 结合若干工业领域的应用实例 ,讨论了工程应 用中的规划问题特征及研究现状 ,并在此基础上结合智能工程理论对智能规划的应用研究方向进行了展望. 关键词 :智能规划 ; 问题类型 ; 应用研究 ; 工业领域 ; 智能工程 中图分类号 : TP18 文献标识码 :A 文章编号 :167324785 (2007) 0220018208 Survey on AI planning research —an application2oriented perspective SON G Jing2ge , CHA Jian2zhong , L U Yi2ping (School of Mechanical , Electronic and Control Engineering , Beijing Jiaotong University , Beijing 100044 , China) Abstract :Intelligent planning is an important area in AI research. Based on characteristics of typical A I planning problems , some areas of application2oriented planning t heories and techniques are surveyed. Sig2 nificant industrial planning problems are enumerated and t heir characteristics are discussed. Combining A I planning with Intelligence Engineering principles , potential directions for f ut ure research are explored. Keywords :A I planning ; types of planning ; application research ; industrial area ; intelligence engineering 收稿日期 :2006209201. 基金项目 :国家自然科学基金资助项目(50335040) . 智能规划 (AI planning) 是用人工智能理论与 技术自动或半自动地生成一组动作序列 (或称一个 “计划”,plan) ,用以实现期望的目标. 智能规划是智 能系统理论与应用研究的重要分支 ,与基于遗传算 法等智能方法的线性、非线性规划问题 (program2 ming) 不同 ,动作排序是智能规划的主要任务. 近年来 ,随着信息技术的广泛应用以及海量信 息的产生 ,自动、高效地处理大规模的事务成为新的 应用需求. 同时 ,一些高效算法的提出也大大推动了 智能规划的研究从经典问题向实际应用问题的转 移. 一些集成的规划系统也在应用中发挥了一定作 用. 但是笔者注意到 ,目前的综述主要集中于理论方 面[1 - 4 ] ,而从应用角度的总结和分析较少. 应用是理 论研究的动力和归宿 ,从应用的视角对当前智能规 划理论、方法与问题特征进行分析和总结是十分必 要的 ,这不仅有利于理论联系实际 ,也便于发现当前 理论研究中的不足并推动其发展. 本文从智能规划的基本问题类型入手 ,分析了 它们的描述机制和适用领域. 然后从问题规模、领域 建模、不确定性、知识工程等 4 个方面对现代智能规 划理论和技术进行了综述. 进而对几个工程领域的 规划问题特征进行了分析 ,在此基础上结合智能工 程的若干原则对智能规划的应用研究方向进行了展 望. 1 规划问题的基本类型 按照不同的视角 ,规划问题有多种分类方法. 从 应用角度看 ,不同领域对规划问题特征的需求有所 不同 ,问题的描述也存在差异. 因此按应用类型的不 同 ,规划问题的描述形式可归纳为 3 大类 :STRIPS 规划、H TN 规划和基于约束的规划. 111 STRIPS 规划 STRIPS [ 5 ]规划起源于机器人研究领域 ,目的是 对机器人的基本动作进行组合 ,以形成能够完成特 定目标任务的动作序列. STRIPS 问题可描述为一 个三元组形式 D = < I ,A , G > , 其中 I 表示初始状