PDDL入门
PDDL的组成部分
- Objects：对象，世界上我们感兴趣的事物。
- Predicates：谓词，我们感兴趣的事实（例如对象的属性），可以为真，也可以为假。
- An initial state：初始化状态，我们开始所处的世界状态，即开始时为真的事物。
- Goal specification：目标状态，我们想要结束的世界的状态，即我们希望最终成为真实的事情。
- Actions/Operators：动作/操作，改变世界状态的方式，即发生的事情改变了事实。
PDDL语法
PDDL 文件的扩展名通常是.pddl
要素：一份完整的PDDL程序是由domain文件和problem文件
The Domain File:域文件建立了世界的上下文。它决定了状态可以包含哪些类型的细节（Predicates），以及我们可以做什么在世界中的状态之间移动（actions）。
domain file的基础语法：
(define (domain <domain name>)
(:predicates
<predicate-list>
)
(:action
<action-details>
)
)
其中，<domain-name>是世界的名称。
The Problem File:问题文件代表着我们在域中建立一个世界的实例，它决定了在计划开始时什么是真的（初始状态），以及我们希望在计划结束时什么是真的（目标状态）。
problem file的基础语法：
(define (problem <title>)
(:domain <domain-name>)
(:objects
<object-list>
)
(:init
<predicates>
)
(:goal
<predicates>
)
)
<title>是problem file 的标题，<domain-name>是指相应域文件的名称。
Eg: Let’s Eat!
让我们想象一下，我们有一个机器人手臂，一个纸杯蛋糕和一个盘子。夹钳是空的，纸杯蛋糕在桌子上，我们想把纸杯蛋糕放在盘子上。
在我们在PDDL中对此进行建模之前，让我们先看看PDDL问题的组成部分：
- 首先我们定义域
(define (domain letseat) ;域名为letseat
- 然后我们定义objects：盘子、夹钳、纸杯蛋糕。我们还将把杯子蛋糕和夹钳标记为可定位的，稍后我们将创建一个predicate来帮助我们查询这些对象的位置。
(:requirements :typing) ;声明typing
(:types
location locatable - object ;类型定义， location locatable
bot cupcake - locatable ;声明子类型bot和cupcake属于locatable
robot - bot ;声明子类型robot属于bot
)
- 我们还需要定义一些predicates。夹钳是空的吗？纸杯蛋糕在哪里？
(:predicates ; 谓词，用来定义动作
(on ?obj - locatable ?loc - location) ;-xx属于某类型，定义谓词on：obj在loc上
(holding ?arm - locatable ?cupcake - locatable) ;定义谓词holding：arm持有cupcake
(arm-empty) ;定义谓词arm-empty，定义夹钳为空
(path ?location1 - location ?location2 - location) ;定义谓词path：locatiob1到location2的路径
)
- 我们还必须定义actions/operators，我们需要能够拿起和放下纸杯蛋糕，以及在桌子和盘子之间移动手臂。
(:action pick-up ;定义动作捡起
:parameters ;参数arm属于bot类型，参数cupcake属于locatable类型，参数loc属于location类型
(?arm - bot
?cupcake - locatable
?loc - location)
:precondition ;前提
(and
(on ?arm ?loc) ;使用前面的谓词on，arm在loc上
(on ?cupcake ?loc) ;使用前面的谓词on，cupcake在loc上
(arm-empty) ;使用前面的谓词arm-empty，夹钳为空
)
:effect ;结果
(and
(not (on ?cupcake ?loc)) ;cupcake不在loc上
(holding ?arm ?cupcake) ;arm持有cupcake
(not (arm-empty)) ;夹钳不空
)
)
(:action drop ;动作放下
:parameters ;参数arm属于bot类型，cupcake属于locatable，loc属于location类型
(?arm - bot
?cupcake - locatable
?loc - location)
:precondition ;前提
(and
(on ?arm ?loc) ;arm在loc上
(holding ?arm ?cupcake) ;arm持有cupcake
)
:effect ;结果
(and
(on ?cupcake ?loc) ;cupcake在loc上
(arm-empty) ;夹钳为空
(not (holding ?arm ?cupcake)) ;arm不再持有cupcake
)
)
(:action move ;定义动作移动
:parameters ;参数arm为bot类型，from和to为location类型
(?arm - bot
?from - location
?to - location)
:precondition ;前提
(and
(on ?arm ?from) ;arm在from
(path ?from ?to) ;从from到to
)
:effect ;效果
(and
(not (on ?arm ?from)) ; arm不在from
(on ?arm ?to) ;arm在to
)
)
综合上述内容，我们就可以得到一个 domain file!
现在我们将会查看problem file。
- 我们首先让它知道它关联的是哪个域，定义这个世界上存在的对象。
(define (problem letseat-simple)
(:domain letseat) ;定义problem所属的域
(:objects ;定义对象，arm属于robot，cupcake属于cupcake，table和plate属于location
arm - robot
cupcake - cupcake
table - location
plate - location
)
- 然后，我们将会定义初始化状态：夹钳是空的，纸杯蛋糕在桌子上，手臂可以在两者之间移动。
(:init ;
(on arm table) ;arm on table
(on cupcake table) ;cupcake on table
(arm-empty)
(path table plate) ; table path plate
)
- 最后，我们定义了目标规划：纸杯蛋糕在盘子上。
(:goal
(on cupcake plate) ; cupcake on plate
)
综合上述内容，我们就可以得到一个problem file!
如果使用 OPTIC运行，你可以得到如下的解决方案：
Initial heuristic = 3
Initial stats: t=0s, 4299060kb
b (2 @ n=3, t=0s, 4300084kb)b (1 @ n=6, t=0s, 4308276kb)
;;;; Solution Found
; Time 0.00
; Peak memory 4308276kb
; Nodes Generated: 5
; Nodes Expanded: 3
; Nodes Evaluated: 6
; Nodes Tunneled: 1
; Nodes memoised with open actions: 0
; Nodes memoised without open actions: 6
; Nodes pruned by memoisation: 0
0: (pick-up arm cupcake table) [1]
1: (move arm table plate) [1]
2: (drop arm cupcake plate) [1]
练习
- 在桌子上添加第二个蛋糕，并将其添加到目标规划中，以确保它也放在盘子上。
;这是我写的一个简单实现，能够成功将两块蛋糕都放到盘子里
(define (problem letseat-)
(:domain letseat)
(:objects
arm - robot
cupcake1 - cupcake
cupcake2 - cupcake
plate - location
table - location
)
(:init
(on arm table)
(on cupcake1 table)
(on cupcake2 table)
(arm-empty)
(path table plate)
(path plate table)
)
(:goal (and
(on cupcake1 plate)
(on cupcake2 plate)
))
)
- 在域中添加一个unicorn对象，给unicorn设定一个吃纸杯蛋糕的目标，并且unicorn只能吃盘子里的纸杯蛋糕。
复杂例子
如果你想了解一些更复杂的东西，请查看 driverlog domain。
持续的动作
实际上，您可以为操作指定在时间域中工作的持续时间，每个条件和效果都被给定了它应该发生的时间。有几种类型的时间约束：
(at start (<condition/effect>))这意味着这必须是真的，或者在动作开始时发生。(at end (<condition/effect>))这意味着这必须是真的，或者在动作结束时发生。(over all (<condition>))，这意味着在整个行动期间，这必须是真的。
下面是一个(move)动作的例子，从我们前面的例子转换为持续动作。
(:durative-action move
:duration (= ?duration 10) ; Duration goes here.
:parameters
(?arm - bot
?from - location
?to - location)
:condition ; Note how this is "condition" not "pre-condition"
(and
(at start (on ?arm ?from))
(over all (path ?from ?to))
)
:effect
(and
(at start (not (on ?arm ?from)))
(at end (on ?arm ?to))
)
)
