考慮方案質(zhì)量的HTN應(yīng)急任務(wù)規(guī)劃方法.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、近年來,突發(fā)事件頻繁發(fā)生,而且新的突發(fā)事件也不斷出現(xiàn)。這不僅給相關(guān)地區(qū)的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)造成嚴(yán)重的沖擊,也給應(yīng)急管理部門科學(xué)有效地應(yīng)對(duì)突發(fā)事件帶來巨大的挑戰(zhàn)。應(yīng)急行動(dòng)方案制定是突發(fā)事件應(yīng)急響應(yīng)決策的關(guān)鍵階段,需要在突發(fā)事件發(fā)生后,快速有效地制定出應(yīng)急行動(dòng)方案,并且開展應(yīng)急處置工作。傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)建模方法難以適應(yīng)復(fù)雜的應(yīng)急響應(yīng)決策問題,而層次任務(wù)網(wǎng)絡(luò)(HTN,Hierarchy Task Network)規(guī)劃作為人工智能自動(dòng)規(guī)劃的一種,能夠充分使用

2、領(lǐng)域知識(shí)對(duì)動(dòng)作進(jìn)行推理,從而快速生成應(yīng)急行動(dòng)方案,已經(jīng)在實(shí)際應(yīng)急行動(dòng)方案制定中獲得成功的應(yīng)用。然而,目前的HTN規(guī)劃只關(guān)注于如何快速生成可行方案,沒有考慮如何生成高質(zhì)量的方案。在很多情況下,應(yīng)急行動(dòng)方案的質(zhì)量直接影響到應(yīng)急響應(yīng)決策的效果,低質(zhì)量的應(yīng)急行動(dòng)方案不僅難以完成當(dāng)前的應(yīng)急任務(wù),也可能給其它應(yīng)急任務(wù)的執(zhí)行帶來麻煩。為了科學(xué)有效地進(jìn)行應(yīng)急響應(yīng)決策,亟需研究如何生成高質(zhì)量的應(yīng)急行動(dòng)方案。
  本文就應(yīng)急行動(dòng)方案制定中需要考慮方案

3、質(zhì)量的幾種實(shí)際情況,以HTN規(guī)劃為研究對(duì)象,針對(duì)應(yīng)急行動(dòng)方案制定問題中的時(shí)態(tài)偏好、時(shí)間柔性和方案的多目標(biāo)優(yōu)化等方面來設(shè)計(jì)相應(yīng)的HTN應(yīng)急任務(wù)規(guī)劃方法,探討如何生成高質(zhì)量的應(yīng)急行動(dòng)方案。主要的創(chuàng)新性研究成果如下:
  (1)為了獲得滿足應(yīng)急決策者時(shí)態(tài)偏好的應(yīng)急行動(dòng)方案,提出了一個(gè)時(shí)態(tài)HTN應(yīng)急任務(wù)規(guī)劃方法,TPHTN。TPHTN將簡單時(shí)態(tài)網(wǎng)絡(luò)(STN)擴(kuò)展為帶偏好的簡單時(shí)態(tài)網(wǎng)絡(luò)(STNP)使其能夠表示應(yīng)急行動(dòng)方案制定問題的時(shí)態(tài)約束以

4、及時(shí)態(tài)偏好信息。同時(shí),TPHTN擴(kuò)展了HTN的領(lǐng)域知識(shí)用以表達(dá)規(guī)劃領(lǐng)域中的時(shí)態(tài)偏好信息。在TPHTN的規(guī)劃過程中,設(shè)計(jì)了α?,β?和γ?3種水平一致性來評(píng)估STNP的質(zhì)量,并以此設(shè)計(jì)啟發(fā)式搜索規(guī)則來選擇合適的規(guī)劃方向。當(dāng)規(guī)劃過程結(jié)束時(shí),TPHTN能夠生成滿足決策者時(shí)態(tài)偏好的應(yīng)急行動(dòng)方案。
 ?。?)為了生成高質(zhì)量的應(yīng)急行動(dòng)方案應(yīng)對(duì)方案執(zhí)行過程中遇到的時(shí)態(tài)異常,提出了一種考慮時(shí)間柔性HTN應(yīng)急任務(wù)規(guī)劃方法,F(xiàn)HTN-CON。FHTN

5、-CON分為應(yīng)急行動(dòng)方案生成和應(yīng)急行動(dòng)方案執(zhí)行兩個(gè)部分:應(yīng)急行動(dòng)方案生成部分使用STN來表示規(guī)劃問題中的時(shí)態(tài)約束信息,并使用了一種基于STN的啟發(fā)式搜索,最終生成一個(gè)高質(zhì)量的帶時(shí)間柔性的應(yīng)急行動(dòng)方案;在應(yīng)急行動(dòng)方案執(zhí)行部分,F(xiàn)HTN-CON監(jiān)控方案的執(zhí)行過程,當(dāng)方案的執(zhí)行發(fā)生時(shí)態(tài)異常時(shí),檢測未執(zhí)行的方案是否可行,當(dāng)且僅當(dāng)這個(gè)方案是不可行的,才進(jìn)行重規(guī)劃。FHTN-CON可以有效地減少應(yīng)急行動(dòng)方案執(zhí)行中因時(shí)態(tài)異常而導(dǎo)致的重規(guī)劃。
 

6、?。?)為了對(duì)應(yīng)急行動(dòng)方案進(jìn)行多目標(biāo)優(yōu)化,提出了一種多目標(biāo)HTN應(yīng)急任務(wù)規(guī)劃方法,PSA。首先,PSA對(duì)傳統(tǒng)的HTN操作符進(jìn)行擴(kuò)展,使其能夠表達(dá)操作符的多個(gè)性能特征;其次,PSA使用基于偏好關(guān)系的方法對(duì)應(yīng)急行動(dòng)方案進(jìn)行多目標(biāo)評(píng)價(jià);再次,PSA將啟發(fā)式搜索和Anytime搜索結(jié)合在一起,通過引導(dǎo)HTN規(guī)劃方向和對(duì)HTN搜索空間進(jìn)行削減等策略,使PSA能夠不斷生成高質(zhì)量的應(yīng)急行動(dòng)方案。
 ?。?)提出了一種基于支配關(guān)系的多目標(biāo)HTN應(yīng)

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