第2期 宋泾舸，等：智能规划研究综述—一个面向应用的视角 ·23· 3.3钢调度问题(SIDMAR) 能对机器的闲置作不确定地等待、操作没有固定的 该问题来自扁钢生产领域.领域对象包括转炉、 持续时间」 加工机器、吊车、传送带等如图2（©）所示，炼钢厂 目前该问题的研究成果较少，Fehnkerl2采用 包括2个转炉2个吊车5个加工设备、2条传送带 赋时自动机(timed automata)模型检验方法进行了 和1个铸造设备以及一些停放物料的位置.生铁从 初步的约束求解研究，能容易地添加拓扑和计时约 转炉进入加工生产线，经过多道工序后由铸造设备 束而无需改变底层算法但无法直接确定最小生产 送出.调度的任务是按要求的工序完成钢材的加工 时间。 领域中的操作动作包括物料的处理、吊起、移动、放 除上述用于研究的实例外，一些欧美国家在外 下等.规划的目标是制定满足要求的调度方案 层空间探索和军事信息化建设中研制出一些具有代 SIDMAR问题的特点是由于系统拓扑结构的 表性的集成规划系统，并在不同领域中发挥了一定 关系，某台机器上的某一操作往往使另一些机器上 的作用.表I对O-Plan、SIPE2和ASPEN系统进 的某些操作无法执行，而且存在资源的移动、任务不 行了初步归纳和对比。 表1应用型规划系统的应用模式与应用领域 Table 1 Application mode and domain of application planning system 规划系统 说明 应用模式 应用领域 集指挥、规划、控制于一体应急规划、自主规空战规划、盟军与多国部队的指挥与控制、协同搜 O-Plan4,391 的智能系统（英国） 划、资源调度. 救行动、无人驾驶载运工具的指挥与控制， SIPE-2U15,401 计划生成与执行结合的智应急规划、资源调空战规划、军事运筹规划、油井井喷事故应急规 能系统（美国SRD 度、过程规划 划、生产线调度规划、建筑规划 模块化、可配置、多领域的 资源调度、自主规 航天飞机的指令生成规划、星球探测器任务规划、 ASPENI16,411 规划系统（美因JPL) 划 地面站自动化、无人驾驶战机控制 4)结构化原则结构化的表达比命题式的表 4 研究展望 达更能反映系统的深层知识，更适合大规模人工系 从应用的视角看，同许多其他的计算技术相似， 统中应用问题的描述 目前的智能规划在通用性与高效性方面存在着冲 基于智能工程的指导思想和原则，笔者认为智 突，如何进行有效的协调是智能规划系统走向实用 能规划应该在如下几方面作进一步研究」 的关键 1)知识类型的分析和整理 智能工程是以人工智能的理论和技术为依托发 目前的规划系统根据不同的规划问题类型建立 展起来的计算机应用学科，是研究知识的自动处理 了多种知识描述.这些知识描述通用性强，但对一些 及应用理论和方法以及面对复杂问题建立集成化智 专门的领域则缺少更深入的形式化描述，使领域工 能软件系统的技术.近年的一些研究2242.指出 程师难以更好地介入知识建模过程.因此应结合不 了应用型智能系统的研究应遵循的若干原则，包括 同领域的特征，研究更深化、更有针对性和更易于领 领域相关原则、多机制原则、层次化原则、结构化原 域专家理解的知识分类与表达 则等 2)基于多模型的领域描述机制 1)领域相关原则领域无关方法不能很好地 近年来，不同的领域建模研究产生了多种建模 适应特定领域的实际问题； 方法，但目前的智能规划研究主要基于单一的建模 2)多机制原则一没有单一的方法能够解决现 机制，尚缺少对这些建模方法的全面、有效的利用 实世界中的应用问题： 因此应结合领域知识的特征对现有建模机制进行全 3)层次化原则—层次化的系统结构是处理大 面的对比研究并进行组织，建立多模型结合的建模 规模复杂问题的有效途径： 方法.虽然不同领域有其各自的特点，但许多人工系 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http://www.cnki.ne313 钢厂调度问题 (SIDMAR) 该问题来自扁钢生产领域. 领域对象包括转炉、 加工机器、吊车、传送带等. 如图 2 (c) 所示 ,炼钢厂 包括 2 个转炉、2 个吊车、5 个加工设备、2 条传送带 和 1 个铸造设备以及一些停放物料的位置. 生铁从 转炉进入加工生产线 ,经过多道工序后由铸造设备 送出. 调度的任务是按要求的工序完成钢材的加工. 领域中的操作动作包括物料的处理、吊起、移动、放 下等. 规划的目标是制定满足要求的调度方案. SIDMAR 问题的特点是由于系统拓扑结构的 关系 ,某台机器上的某一操作往往使另一些机器上 的某些操作无法执行 ,而且存在资源的移动、任务不 能对机器的闲置作不确定地等待、操作没有固定的 持续时间. 目前该问题的研究成果较少 ,Fehnker [ 27 ] 采用 赋时自动机(timed automata) 模型检验方法进行了 初步的约束求解研究 ,能容易地添加拓扑和计时约 束而无需改变底层算法. 但无法直接确定最小生产 时间. 除上述用于研究的实例外 ,一些欧美国家在外 层空间探索和军事信息化建设中研制出一些具有代 表性的集成规划系统 ,并在不同领域中发挥了一定 的作用. 表 1 对 O2Plan、SIPE22 和 ASPEN 系统进 行了初步归纳和对比. 表 1 应用型规划系统的应用模式与应用领域 Table 1 Application mode and domain of application planning system 规划系统 说明 应用模式 应用领域 O2Plan [14 ,39 ] 集指挥、规划、控制于一体 的智能系统(英国) 应急 规 划、自 主 规 划、资源调度. 空战规划、盟军与多国部队的指挥与控制、协同搜 救行动、无人驾驶载运工具的指挥与控制. SIPE22 [15 ,40 ] 计划生成与执行结合的智 能系统(美国 SRI) 应急 规 划、资 源 调 度、过程规划. 空战规划、军事运筹规划、油井井喷事故应急规 划、生产线调度规划、建筑规划. ASPEN [16 ,41 ] 模块化、可配置、多领域的 规划系统(美国 J PL) 资源 调 度、自 主 规 划. 航天飞机的指令生成规划、星球探测器任务规划、 地面站自动化、无人驾驶战机控制. 4 研究展望 从应用的视角看 ,同许多其他的计算技术相似 , 目前的智能规划在通用性与高效性方面存在着冲 突 ,如何进行有效的协调是智能规划系统走向实用 的关键. 智能工程是以人工智能的理论和技术为依托发 展起来的计算机应用学科 ,是研究知识的自动处理 及应用理论和方法以及面对复杂问题建立集成化智 能软件系统的技术. 近年的一些研究[ 2 ,24 ,42 - 44 ] 指出 了应用型智能系统的研究应遵循的若干原则 ,包括 领域相关原则、多机制原则、层次化原则、结构化原 则等. 1) 领域相关原则 ———领域无关方法不能很好地 适应特定领域的实际问题 ; 2) 多机制原则 ———没有单一的方法能够解决现 实世界中的应用问题 ; 3) 层次化原则 ———层次化的系统结构是处理大 规模复杂问题的有效途径 ; 4) 结构化原则 ———结构化的表达比命题式的表 达更能反映系统的深层知识 ,更适合大规模人工系 统中应用问题的描述. 基于智能工程的指导思想和原则 ,笔者认为智 能规划应该在如下几方面作进一步研究 : 1) 知识类型的分析和整理 目前的规划系统根据不同的规划问题类型建立 了多种知识描述. 这些知识描述通用性强 ,但对一些 专门的领域则缺少更深入的形式化描述 ,使领域工 程师难以更好地介入知识建模过程. 因此应结合不 同领域的特征 ,研究更深化、更有针对性和更易于领 域专家理解的知识分类与表达. 2) 基于多模型的领域描述机制 近年来 ,不同的领域建模研究产生了多种建模 方法 ,但目前的智能规划研究主要基于单一的建模 机制 ,尚缺少对这些建模方法的全面、有效的利用. 因此应结合领域知识的特征对现有建模机制进行全 面的对比研究并进行组织 ,建立多模型结合的建模 方法. 虽然不同领域有其各自的特点 ,但许多人工系 第 2 期 宋泾舸 ,等 :智能规划研究综述 ———一个面向应用的视角 ·23 ·