Мир блоков: Исследовательская среда в искусственном интеллекте
Blocks world
Блочный мир в ИИ: классическая задача планирования. Алгоритм моделирует перемещение блоков для создания стопок. Основа исследований в искусственном интеллекте.
Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Введение
Общая концепция в исследованиях компьютерных наук. Типовая задача в исследованиях искусственного интеллекта.
the general concept in computer science research
Toy problem in artificial intelligence research
Мир блоков — это область планирования в искусственном интеллекте. Алгоритм представляет собой набор деревянных блоков различной формы и цвета, расположенных на столе. Цель состоит в построении одной или нескольких вертикальных стопок блоков. Одновременно можно перемещать только один блок: его можно либо поставить на стол, либо положить на другой блок. Из-за этого любые блоки, находящиеся в данный момент под другим блоком, нельзя переместить. Более того, на некоторые блоки нельзя ставить другие блоки. Простота этого упрощенного мира делает его удобным для классических символических подходов в искусственном интеллекте, где мир моделируется как набор абстрактных символов, над которыми можно рассуждать.
The blocks world is a planning domain in artificial intelligence. The algorithm is similar to a set of wooden blocks of various shapes and colors sitting on a table. The goal is to build one or more vertical stacks of blocks. Only one block may be moved at a time: it may either be placed on the table or placed atop another block. Because of this, any blocks that are, at a given time, under another block cannot be moved. Moreover, some kinds of blocks cannot have other blocks stacked on top of them. The simplicity of this toy world lends itself readily to classical symbolic artificial intelligence approaches, in which the world is modeled as a set of abstract symbols which may be reasoned about.
Мотивация
Искусственный интеллект можно исследовать как в теории, так и на практике. Проблема большинства практических приложений заключается в том, что инженеры не знают, как запрограммировать систему ИИ. Вместо того, чтобы полностью отказываться от задачи, предлагается разработать упрощенную область, так называемую «игрушечной проблемой». Игрушечные проблемы создаются с целью разработки ИИ, способного их решать. Мир блоков – пример такой игрушечной проблемы. Его главное преимущество перед более реалистичными приложениями ИИ состоит в том, что существует множество доступных алгоритмов и программ, способных справиться с этой задачей. Это позволяет сравнивать различные теории между собой. В своей базовой форме, мир блоков состоит из кубов одинакового размера, окрашенных в черный цвет. Механическая роботизированная рука должна перемещать эти кубики. Более сложные варианты задачи включают кубы разных размеров, форм и цветов. С точки зрения алгоритмов, мир блоков представляет собой сложную задачу поиска и планирования (NP-трудную). Задача состоит в том, чтобы перевести систему из начального состояния в целевое. Задачи автоматического планирования и составления расписаний обычно описываются с использованием нотации Planning Domain Definition Language (PDDL) – языка планирования ИИ для задач символьной манипуляции. Если что-либо сформулировано в нотации PDDL, это называется доменом. Таким образом, задача укладки блоков является доменом мира блоков, что контрастирует с другими задачами планирования, такими как домен робота-докера и задача об обезьяне и банане.
Artificial Intelligence can be researched in theory and with practical applications. The problem with most practical application is, that the engineers don't know how to program an AI system. Instead of rejecting the challenge at all the idea is to invent an easy to solve domain which is called a toy problem. Toy problems were invented with the aim to program an AI which can solve it. The blocks world domain is an example for a toy problem. Its major advantage over more realistic AI applications is, that many algorithms and software programs are available which can handle the situation. This allows to compare different theories against each other. In its basic form, the blocks world problem consists of cubes in the same size which have all the color black. A mechanical robot arm has to pick and place the cubes. More complicated derivatives of the problem consist of cubes in different sizes, shapes and colors. From an algorithm perspective, blocks world is an np hard search and planning problem. The task is to bring the system from an initial state into a goal state. Automated planning and scheduling problem are usually described in the Planning Domain Definition Language (PDDL) notation which is an AI planning language for symbolic manipulation tasks. If something was formulated in the PDDL notation, it is called a domain. Therefore, the task of stapling blocks is a blocks world domain which stays in contrast to other planning problems like the dock worker robot domain and the monkey and banana problem.