第9卷第5期 智能系统学报 Vol.9 No.5 2014年10月 CAAI Transactions on Intelligent Systems 0ct.2014 D0:10.3969/j.issn.1673-4785.201306013 任务级行动序列问题中的定性偏好研究 王炎娟2，姚莉，刘斌 (1.国防科技大学信息系统工程重点实验室，湖南长沙410073：2.北京航天飞行控制中心，北京100094) 摘要：关注了一类典型行动序列，研究如何在动作集合上存在定性偏好，且偏好集合存在不一致性时开展规划。 所考虑的行动序列问题称为任务级C0A,以抽象层次的动作为基本要素，所考虑的定性偏好包括静态偏好和时序偏 好，所讨论的规划目的是获得最大满意度的COA方案。首先建立了偏好与约束的归一化形式描述，在此基础上形成 了COA方案设计算法：进一步，使用计算辩论技术排除偏好集合中的不一致性，形成用户接受度最高的COA方案。 文中建立的以定性推理为基础的规划框架，实现了偏好解耦，能够适应不同的领域问题，是以定量计算为基础的传 统规划算法的有效补充。通过快速响应卫星成像的COA案例，演示了算法的可行性。 关键词：行动序列：规划；定性偏好：时序偏好；计算辩论技术；偏好解耦 中图分类号：TP391文献标志码：A文章编号：1673-4785(2014)05-0551-09 中文引用格式：王炎娟，姚莉，刘斌.任务级行动序列问题中的定性偏好研究[J].智能系统学报，2014,9(5)：551-559. 英文引用格式：WANG Yanjuan,,YAOi,LIU Bin.Research on qualitative preference in planning of task--level Course-of-action [J].CAAI Transactions on Intelligent Systems,2014,9(5):551-559. Research on qualitative preference in planning of task-level Course-of-action WANG Yanjuan'2,YAO Li',LIU Bin' (1.Science and Technology on Information Systems Engineering Laboratory,National University of Defense Technology,Changsha 410073 China;2.Beijing Aerospace Control Center,Beijing 100094,China) Abstract:This paper focuses on a special type of course-of-action.Specifically,performing study on planning with the existence of qualitative preferences and functions on the actions and owns the inner inconsistence.The course- of-action that is taken into consideration is called 'task-level'course-of-action(COA),with abstracted action as basic element.The qualitative preferences in discussion include static preferences and temporal preference.The ob- jective of planning is a COA plan with satisfaction.Firstly,a unified formulated description is established for con- straints and preferences,based on which an algorithm for COA planning is developed.Furthermore,computational argumentation is utilized to exclude inconsistence in the set of preferences,to maximize the user's satisfaction for COA planning.The planning framework based on qualitative deduction is an effective add-in for conventional plan- ning scheme based on quantitative computation.The property of preference-decoupling makes itself adaptable to ap- plications in different domain.A case study on scheduling responsive imaging satellites is proposed to demonstrate the effectiveness of the scheme. Keywords:course-of-action;planning;qualitative preference;temporal preference;computational argumentation; preference decoupling 行动序列(C0A)问题来自军事学领域，由于其 收稿日期：2013-06-10. 基金项目：.国家自然科学基金资助项目(70971134) 关于时间、动作等基本概念和问题结构与调度、规划 通信作者：王炎娟.E-mail:.nudtwyj@gmail.com 有着众多相通之处，已经得到了人工智能领域研究第 ９ 卷第 ５ 期 智 能 系 统 学 报 Ｖｏｌ．９ №．５ ２０１４ 年 １０ 月 ＣＡＡＩ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｏｃｔ． ２０１４ ＤＯＩ：１０．３９６９ ／ ｊ．ｉｓｓｎ．１６７３⁃４７８５．２０１３０６０１３ 任务级行动序列问题中的定性偏好研究 王炎娟１，２ ，姚莉１ ，刘斌１ （１．国防科技大学 信息系统工程重点实验室，湖南 长沙 ４１００７３； ２． 北京航天飞行控制中心，北京 １０００９４） 摘 要：关注了一类典型行动序列，研究如何在动作集合上存在定性偏好，且偏好集合存在不一致性时开展规划。 所考虑的行动序列问题称为任务级 ＣＯＡ，以抽象层次的动作为基本要素，所考虑的定性偏好包括静态偏好和时序偏 好，所讨论的规划目的是获得最大满意度的 ＣＯＡ 方案。 首先建立了偏好与约束的归一化形式描述，在此基础上形成 了 ＣＯＡ 方案设计算法；进一步，使用计算辩论技术排除偏好集合中的不一致性，形成用户接受度最高的 ＣＯＡ 方案。 文中建立的以定性推理为基础的规划框架，实现了偏好解耦，能够适应不同的领域问题，是以定量计算为基础的传 统规划算法的有效补充。 通过快速响应卫星成像的 ＣＯＡ 案例，演示了算法的可行性。 关键词：行动序列；规划；定性偏好；时序偏好；计算辩论技术；偏好解耦 中图分类号： ＴＰ３９１ 文献标志码：Ａ 文章编号：１６７３⁃４７８５（２０１４）０５⁃０５５１⁃０９ 中文引用格式：王炎娟，姚莉，刘斌． 任务级行动序列问题中的定性偏好研究［Ｊ］． 智能系统学报， ２０１４， ９（５）： ５５１⁃５５９． 英文引用格式：ＷＡＮＧ Ｙａｎｊｕａｎ， ＹＡＯ Ｌｉ， ＬＩＵ Ｂｉｎ． Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ ｑｕａｌｉｔａｔｉｖｅ ｐｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｉｎ ｐｌａｎｎｉｎｇ ｏｆ ｔａｓｋ⁃ｌｅｖｅｌ Ｃｏｕｒｓｅ⁃ｏｆ⁃ａｃｔｉｏｎ ［Ｊ］． ＣＡＡＩ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍｓ， ２０１４， ９（５）： ５５１⁃５５９． Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ ｑｕａｌｉｔａｔｉｖｅ ｐｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｉｎ ｐｌａｎｎｉｎｇ ｏｆ ｔａｓｋ⁃ｌｅｖｅｌ Ｃｏｕｒｓｅ⁃ｏｆ⁃ａｃｔｉｏｎ ＷＡＮＧ Ｙａｎｊｕａｎ １ ， ２ ， ＹＡＯ Ｌｉ １ ， ＬＩＵ Ｂｉｎ １ （１． Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｎ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ， Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｄｅｆｅｎｓｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｃｈａｎｇｓｈａ ４１００７３ Ｃｈｉｎａ； ２． Ｂｅｉｊｉｎｇ Ａｅｒｏｓｐａｃｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｃｅｎｔｅｒ， Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００９４， Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｆｏｃｕｓｅｓ ｏｎ ａ ｓｐｅｃｉａｌ ｔｙｐｅ ｏｆ ｃｏｕｒｓｅ⁃ｏｆ⁃ａｃｔｉｏｎ． Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｌｌｙ， ｐｅｒｆｏｒｍｉｎｇ ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｐｌａｎｎｉｎｇ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｅｘｉｓｔｅｎｃｅ ｏｆ ｑｕａｌｉｔａｔｉｖｅ ｐｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ ａｎｄ ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ ｏｎ ｔｈｅ ａｃｔｉｏｎｓ ａｎｄ ｏｗｎｓ ｔｈｅ ｉｎｎｅｒ ｉｎｃｏｎｓｉｓｔｅｎｃｅ． Ｔｈｅ ｃｏｕｒｓｅ⁃ ｏｆ⁃ａｃｔｉｏｎ ｔｈａｔ ｉｓ ｔａｋｅｎ ｉｎｔｏ ｃｏｎｓｉｄｅｒａｔｉｏｎ ｉｓ ｃａｌｌｅｄ ‘ｔａｓｋ⁃ｌｅｖｅｌ’ ｃｏｕｒｓｅ⁃ｏｆ⁃ａｃｔｉｏｎ（ＣＯＡ）， ｗｉｔｈ ａｂｓｔｒａｃｔｅｄ ａｃｔｉｏｎ ａｓ ｂａｓｉｃ ｅｌｅｍｅｎｔ． Ｔｈｅ ｑｕａｌｉｔａｔｉｖｅ ｐｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ ｉｎ ｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎ ｉｎｃｌｕｄｅ ｓｔａｔｉｃ ｐｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ ａｎｄ ｔｅｍｐｏｒａｌ ｐｒｅｆｅｒｅｎｃｅ． Ｔｈｅ ｏｂ⁃ ｊｅｃｔｉｖｅ ｏｆ ｐｌａｎｎｉｎｇ ｉｓ ａ ＣＯＡ ｐｌａｎ ｗｉｔｈ ｓａｔｉｓｆａｃｔｉｏｎ． Ｆｉｒｓｔｌｙ， ａ ｕｎｉｆｉｅｄ ｆｏｒｍｕｌａｔｅｄ ｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎ ｉｓ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ ｆｏｒ ｃｏｎ⁃ ｓｔｒａｉｎｔｓ ａｎｄ ｐｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ， ｂａｓｅｄ ｏｎ ｗｈｉｃｈ ａｎ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｆｏｒ ＣＯＡ ｐｌａｎｎｉｎｇ ｉｓ ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ． Ｆｕｒｔｈｅｒｍｏｒｅ， ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌ ａｒｇｕｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｉｓ ｕｔｉｌｉｚｅｄ ｔｏ ｅｘｃｌｕｄｅ ｉｎｃｏｎｓｉｓｔｅｎｃｅ ｉｎ ｔｈｅ ｓｅｔ ｏｆ ｐｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ， ｔｏ ｍａｘｉｍｉｚｅ ｔｈｅ ｕｓｅｒ’ｓ ｓａｔｉｓｆａｃｔｉｏｎ ｆｏｒ ＣＯＡ ｐｌａｎｎｉｎｇ． Ｔｈｅ ｐｌａｎｎｉｎｇ ｆｒａｍｅｗｏｒｋ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｑｕａｌｉｔａｔｉｖｅ ｄｅｄｕｃｔｉｏｎ ｉｓ ａｎ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ａｄｄ⁃ｉｎ ｆｏｒ ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ ｐｌａｎ⁃ ｎｉｎｇ ｓｃｈｅｍｅ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅ ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎ． Ｔｈｅ ｐｒｏｐｅｒｔｙ ｏｆ ｐｒｅｆｅｒｅｎｃｅ⁃ｄｅｃｏｕｐｌｉｎｇ ｍａｋｅｓ ｉｔｓｅｌｆ ａｄａｐｔａｂｌｅ ｔｏ ａｐ⁃ ｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ｉｎ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｄｏｍａｉｎ． Ａ ｃａｓｅ ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇ ｒｅｓｐｏｎｓｉｖｅ ｉｍａｇｉｎｇ ｓａｔｅｌｌｉｔｅｓ ｉｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｔｏ ｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓ ｏｆ ｔｈｅ ｓｃｈｅｍｅ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃｏｕｒｓｅ⁃ｏｆ⁃ａｃｔｉｏｎ； ｐｌａｎｎｉｎｇ； ｑｕａｌｉｔａｔｉｖｅ ｐｒｅｆｅｒｅｎｃｅ； ｔｅｍｐｏｒａｌ ｐｒｅｆｅｒｅｎｃｅ； ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌ ａｒｇｕｍｅｎｔａｔｉｏｎ； ｐｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｄｅｃｏｕｐｌｉｎｇ 收稿日期：２０１３⁃０６⁃１０． 基金项目：．国家自然科学基金资助项目（７０９７１１３４） 通信作者：王炎娟． Ｅ⁃ｍａｉｌ：．ｎｕｄｔｗｙｊ＠ ｇｍａｉｌ．ｃｏｍ． 行动序列（ＣＯＡ）问题来自军事学领域，由于其 关于时间、动作等基本概念和问题结构与调度、规划 有着众多相通之处，已经得到了人工智能领域研究