1315.41 preference 지시자의 구문과 의미

1315.41 preference 지시자의 구문과 의미

1. preference 지시자의 정의

PDDL 3.0에서 preference 지시자는 계획의 목표에 포함되는 연성 조건(soft condition)을 정의하며, 해당 조건의 충족 여부가 계획의 품질 평가에 반영된다(Gerevini & Long, 2005). 선호도는 충족되지 않아도 계획이 유효하지만, 충족될수록 계획의 품질이 향상된다.

2. 구문

2.1 목표에서의 선호도

(:goal (and
    <hard-goal-conditions>
    (preference <pref-name> <goal-formula>)
))

여기서 <pref-name>은 선호도의 고유 이름, <goal-formula>는 선호하는 조건의 논리식이다.

2.2 전제 조건에서의 선호도

(:action move
    :parameters (?r - robot ?from ?to - waypoint)
    :precondition (and
        (robot_at ?r ?from)
        (connected ?from ?to)
        (preference safe_path (not (risky_path ?from ?to)))
    )
    :effect (...)
)

전제 조건의 선호도는 “가능하면 이 조건을 만족하는 액션을 선택하라“는 의미이다. 선호도가 위반되어도 액션은 적용 가능하다.

3. is-violated 함수

is-violated 함수는 특정 선호도가 충족되지 않을 때 1, 충족될 때 0을 반환하는 특수 수치 함수이다:

(:metric minimize (+
    (total_cost)
    (* 10 (is-violated p1))
    (* 5 (is-violated p2))
    (* 3 (is-violated p3))
))

이 메트릭은 총 비용에 선호도 위반에 대한 페널티를 합산한다. 각 선호도의 페널티 가중치(10, 5, 3)가 선호도의 상대적 중요도를 반영한다.

4. 목표 선호도의 유형

4.1 단순 상태 선호도

최종 상태에서 특정 조건이 참이기를 선호:

(:goal (and
    (all_delivered)
    (preference return_home (robot_at robot1 base))
    (preference battery_ok (>= (battery_level robot1) 30))
))

4.2 양화 선호도

(:goal (and
    (all_tasks_done)
    (preference all_robots_home
        (forall (?r - robot) (robot_at ?r base_station)))
))

4.3 조건부 선호도

(:goal (and
    (mission_complete)
    (preference efficient_route
        (<= (total_distance) 100))
))

5. 선호도 가중치의 설계

5.1 우선순위 반영

선호도의 중요도에 따라 is-violated의 가중치를 차등 설정한다:

(:metric minimize (+
    (total_cost)
    ;; 안전 관련: 최고 가중치
    (* 100 (is-violated safety_preference))
    ;; 효율 관련: 중간 가중치
    (* 10 (is-violated efficiency_preference))
    ;; 편의 관련: 낮은 가중치
    (* 1 (is-violated convenience_preference))
))

5.2 비용과의 통합

선호도 위반 페널티를 실제 비용과 동일한 스케일로 설정하면, 플래너가 “선호도를 위반하는 대신 비용을 절감하는 것이 이득인지“를 정량적으로 판단할 수 있다.

6. 로봇 도메인에서의 활용 예시

(define (problem patrol_mission)
    (:domain patrol_robot)
    (:goal (and
        ;; 경성 목표: 모든 구역 순찰 완료
        (forall (?z - patrol_zone) (patrolled ?z))

        ;; 선호 1: 기지 복귀
        (preference p_return (robot_at robot1 base))

        ;; 선호 2: 배터리 여유
        (preference p_battery (>= (battery_level robot1) 40))

        ;; 선호 3: 위험 구역 최소 통과
        (preference p_safe_route (<= (hazard_encounters) 2))
    ))

    (:metric minimize (+
        (total_distance)
        (* 20 (is-violated p_return))
        (* 15 (is-violated p_battery))
        (* 30 (is-violated p_safe_route))
    ))
)

7. 플래너 지원 현황

preference와 is-violated 기능은 IPC 2006 이후 도입되었으나, 완전한 지원은 제한적이다. SGPlan, HPlan-P 등의 전문 플래너가 주요 지원 플래너이다.

8. 참고 문헌

  • Gerevini, A. & Long, D. (2005). “Plan Constraints and Preferences in PDDL3.” Technical Report, University of Brescia.
  • Gerevini, A. & Long, D. (2006). “Preferences and Soft Constraints in PDDL3.” Proceedings of the ICAPS Workshop on Planning with Preferences and Soft Constraints.
  • Haslum, P., Lipovetzky, N., Magazzeni, D., & Muise, C. (2019). An Introduction to the Planning Domain Definition Language. Morgan & Claypool Publishers.