Inteligentné rozhodovacie systémy Heuristické prehľadávanie SP Október, 2018 Katedra kybernetiky

Podobné dokumenty
SocialInsects

Informačná a modelová podpora pre kvantifikáciu prvkov daňovej sústavy SR

Identity Lifecycle Management

Relačné a logické bázy dát

Tomáš Jelínek - včely vyhľadávanie

Úvodná prednáška z RaL

Informačná a modelová podpora pre kvantifikáciu prvkov daňovej sústavy SR

Microsoft Word - Argumentation_presentation.doc

gis5 prifuk

Snímka 1

PAGER V3.0

Paralelné algoritmy, cast c. 2

Inflácia Nezamestnanosť

Matematika 2 - cast: Funkcia viac premenných

Analýza sociálnych sietí Geografická lokalizácia krajín EU

Mechanizmus skupiny EIB na vybavovanie sťažností

Paralelné algoritmy, cast c. 3

Microsoft Word - Zaver.pisomka_januar2010.doc

1 Portál pre odborné publikovanie ISSN Heuristický adaptívny PSD regulátor založený na miere kmitavosti Šlezárová Alexandra Elektrotechnika

Kolmogorovská zložitost

PORTFÓLIO KLASIK HIGH RISK USD High risk rozložená investícia dôraz sa kladie na vysoký výnos pri vysokej volatilite ZÁKLADNÉ INFORMÁCIE OPTIMÁLNE POR

Telesá Príklady: 1) Vypočítajte objem a povrch pravidelného štvorbokého ihlana ak a = 10 cm s uhol ACV = 70 2) Kváder má rozmery a = 4 cm, b = 3 cm, c

Dobývanie znalostí

Klasická metóda CPM

Microsoft Word - veronika.DOC

Informačné technológie

Pokrocilé spracovanie obrazu - Fourierová transformácia

O možnosti riešenia deformácie zemského povrchu z pohladu metódy konecných prvkov konference pro studenty matematiky

Cvičenie 9 Riešené príklady 1. Príklad min f(x 1, x 2 ) = x x x 1 s.t. x 1 80 x 1 + x Pre riešenie úlohy vykonáme nasledujúce kroky

Metrické konštrukcie elipsy Soňa Kudličková, Alžbeta Mackovová Elipsu, ako regulárnu kužeľosečku, môžeme študovať synteticky (konštrukcie bodov elipsy

Microsoft Word - MAT_2018_2kolo.docx

Neineárne programovanie zimný semester 2018/19 M. Trnovská, KAMŠ, FMFI UK 1

Snímka 1

01 Podrobné kritériá 2016_01_13_Sk _tr changes-Jany

Cenník motorov

Detekcia akustických udalostí v bezpečnostných aplikáciách

Manažment v Tvorbe Softvéru 2018/2019

Výhľad Slovenska na najbližšie roky

PowerPoint Presentation

Analýza kontaktne-únavového namáhania povlakovaného spekaného materiálu

17. medzinárodná vedecká konferencia Riešenie krízových situácií v špecifickom prostredí, Fakulta špeciálneho inžinierstva ŽU, Žilina, máj 2

N desitka.indd

Paralelné algoritmy, cast c. 3

Pocítacové modelovanie - Šírenie vln v nehomogénnom prostredí - FDTD

Aplikace matematiky- záverečná práca Juraj Bodík 28. septembra 2017 Definície Žena - objekt ohodnotený celým číslom. Každé dve ženy sa dajú porovnat a

PL_2_2_vplyv_objemu

Prezentácia programu PowerPoint

MUES_2016_Durana_nezamestnanost

Prezentácia programu PowerPoint

Snímka 1

Prezentácia programu PowerPoint

Preco kocka stací? - o tom, ako sú rozdelené vlastné hodnoty laplasiánu v limite, ked sú velké

Teória pravdepodobnosti Zákony velkých císel

Analýza toku dát Ján Šturc Zima 2010 Kompilátory

Microsoft Word - vzn0407.DOC

Brezina_Gertler_Pekar_2005

Library of Compression Algorithms

SK MATEMATICKÁOLYMPIÁDA skmo.sk 66. ročník Matematickej olympiády 2016/2017 Riešenia úloh domáceho kola kategórie Z9 1. Vo všetkých deviatich políčkac

Axióma výberu

Úvod do lineárnej algebry Monika Molnárová Prednášky 2006

8 Cvičenie 1.1 Dokážte, že pre ľubovoľné body X, Y, Z platí X + Y Z = Z + Y X. 1.2 Dokážte, že pre ľubovoľné body A, B, D, E, F, G afinného priestoru

Hospodarska_informatika_2015_2016a

Podpora metód operačného výskumu pri navrhovaní systému liniek doc. RNDr. Štefan PEŠKO, CSc. Katedra matematických metód, Fa

Kto sme ?

1)

Deň otvorených dverí BVS, a

Dostatok energie u chronického ochorenia obličiek a optimálnu telesná hmotnosť - Dieta při chronickém onemocnění ledvin

59. ročník Fyzikálnej olympiády v školskom roku 2017/2018 Kategória E krajské kolo Texty úloh 1. Premiestnenie polystyrénovej kocky Riešenie: a) Hmotn

Microsoft Word - Zmeny v dlhodobom majetku.docx

MO_pred10

Genetické algoritmy

Moderné vzdelávanie pre vedomostnú spoločnosť/ Projekt je spolufinancovaný zo zdrojov EÚ LINEÁRNE A KVADRATICKÉ PROGRAMOVANIE Vysokoškolská učebnica F

Prezentácia programu PowerPoint

DediĊnosť

Rast cien bývania sa v polovici roka 2019 zmiernil

Vypracované úlohy z Panorámy z fyziky II Autor: Martin Brakl UČO: Dátum:

Pokrocilé programovanie XI - Diagonalizácia matíc

Študijný program (Študijný odbor) Školiteľ Forma štúdia Téma Požiadavky na prijatie Výzbroj a technika ozbrojených síl (8.4.3 Výzbroj a technika ozbro

PYROMETER AX-6520 Návod na obsluhu

SK MATEMATICKÁOLYMPIÁDA skmo.sk 64. ročník Matematickej olympiády 2014/2015 Riešenia úloh domáceho kola kategórie Z8 1. Písmenkový logik je hra pre dv

Príloha č. 3 k zákonu č. 462/2007 Z. z. ZOZNAM PORUŠENÍ OSOBITNÝCH PREDPISOV 1. Skupiny porušení nariadenia Európskeho parlamentu a Rady (ES) č. 561/2

Podvojné účtovníctvo, fakturácia a sklad Evidencia a zápočet daňovej licencie v DPPO 2018 Od je daňová licencia zrušená. Podľa prechodného us

gameDescription_bigApple

Model tesnej väzby (TBH) Peter Markoš, KF FEI STU April 21, 2008 Typeset by FoilTEX

Pokrocilé programovanie II - Nelineárne iteracné schémy, chaos, fraktály

1. KOMPLEXNÉ ČÍSLA 1. Nájdite výsledok operácie v tvare x+yi, kde x, y R. a i (5 2i)(4 i) b. i(1 + i)(1 i)(1 + 2i)(1 2i) (1 7i) c. (2+3i) a+bi d

Meno: Škola: Ekonomická olympiáda 2017/2018 Test krajského kola SÚŤAŽ REALIZUJE PARTNERI PROJEKTU

Príspevok k modelovaniu a riadeniu robotických systémov s využitím metód umelej inteligencie

MO_pred1

2.5. Dotyčnica krivky, dotykový kužeľ. Nech f je krivka a nech P V (f) (t.j. m P (f) 1). Ak m P (f) = r a l je taká priamka, že I P (f, l) > r, potom

trafo

Informácie o nákladoch a poplatkoch za službu mfondy Supermarket podielových fondov V tomto dokumente predstavujeme predpokladané celkové náklady a po

SK MATEMATICKA OLYMPIADA 2010/ ročník MO Riešenia úloh domáceho kola kategórie Z4 1. Doplň do prázdnych políčok čísla od 1 do 7 každé raz tak,

Microsoft Word - Praktikum_07.doc

Študent 1. kapitola Maticová algebra I 1.1 Definícia matice V mnohých prípadoch dáta majú štruktúru dvojrozmernej tabuľky, ktorá má m riadkov a n stĺp

Snímka 1

Aktuálne vedecké poznatky v odbore Telekomunikácie

Návod na použitie akupresúrnej podložky Iplikátor Návod zo srdca pre vás napísal Miroslav Macejko špecialista na cvičenie Tento návod informuje o tom,

Algoritmizácia a programovanie - Príkazy

Microsoft Word - 04Asparagus.doc

Prepis:

Inteligentné rozhodovacie systémy Heuristické prehľadávanie SP Marian.Mach@tuke.sk http://people.tuke.sk/marian.mach Október, 2018 Katedra kybernetiky a umelej inteligencie FEI, TU v Košiciach 1

Best-first prehľadávanie 1 Počiatočný stav S transformuj na uzol [stav=s, rodič=ø, akcia=ø, g=0] a vlož do zoznamu OPEN 2 Ak je OPEN prázdny, riešenie neexistuje 3 Vyber z OPEN uzol X ktorého hodnota f je minimálna (ak viacero, tak vyber cieľový stav ak existuje, inak vyber náhodne) a zaraď do zoznamu CLOSE 4 Ak uzol X obsahuje cieľový stav, riešenie je nájdené (zostav ho podľa CLOSE) 5 Ak uzol X reprezentuje stav už zaradený v CLOSE, choď na 2 6 Expanduj stav obsiahnutý v uzle X. Ak nemá potomkov, choď na 2. 7 Každého potomka Y stavu v uzle X transformuj na uzol [stav=y, rodič=x, akcia=.., f=f(y)] a vlož do OPEN 8 Ak v OPEN je nejaký stav reprezentovaný viacerými uzlami, ponechaj iba ten s minimálnou hodnotou f 9 Choď na 2 Katedra kybernetiky a umelej inteligencie FEI, TU v Košiciach 2

Tvary cenovej funkcie f(x) = g(x) cena prejdenej cesty od počiatočného stavu po dosiahnutie stavu X uniform-cost search f(x) = h(x) cena zostávajúcej cesty od aktuálneho stavu po cieľový stav greedy search f(x) = g(x) + h(x) cena cesty od počiatočného stavu po cieľový stav prechádzajúcej stavom X A* search Katedra kybernetiky a umelej inteligencie FEI, TU v Košiciach 3

Lačná stratégia Snaží sa expandovať uzol ktorý je najbližšie cieľu h(x) je heuristická funkcia Poskytuje odhad skutočnej (neznámej) vzdialenosti Znalosť navyše k definícii problému informovaná stratégia V každom kroku sa snaží dostať tak blízko cieľa ako to je len možné Náchylné na falošné štarty Pripomína depth-first (sleduje jednu cestu smerom k cieľu, ale vie preskočiť na inú cestu keď objaví slepý koniec) Výkon závisí od kvality heuristiky, ale vo všeobecnosti nie je úplné (ak nekonečne dlho sleduje jednu cestu bez iných možností) nie je optimálne Zložitosť (priestorová aj časová) je O(b^m) kde b je faktor vetvenia a m je maximálna hĺbka stromu Katedra kybernetiky a umelej inteligencie FEI, TU v Košiciach 4

Stratégia A* Kombinuje cenu dosiahnutia uzla (optimálnosť) odhad cesty od uzla k cieľu (približovanie k cieľu) odhad dĺžky cesty prechádzajúcej daným uzlom Stratégia je úplná a optimálna ak f > 0 a nenadhodnocuje skutočnú dĺžku cesty Ak g je skutočná dĺžka (cena každej hrany je zdola ohraničená kladným číslom), tak h nesmie nadhodnocovať vzdialenosť k cieľu vtedy h je prípustná Katedra kybernetiky a umelej inteligencie FEI, TU v Košiciach 5

A : f(n A ) = 4 + h(n) B : f(n B ) = 5 + h(n) Prípustnosť heuristiky h h(a) 3 A 1 h(n) S N C 2 B 3 Nájdenie optimálnej cesty vyžaduje, aby uzol A bol expandovaný pred uzlom N Ak nie, tak sa expanduje verzia N nájdená cez B. K tomu by muselo platiť g(n B ) + h(n) < g(a) + h(a) h(a) > g(b) + c(b,n) g(a) + h(n) h(a) > c(a,n) + h(n) h teda musí byť menšia alebo rovná skutočnej vzdialenosti k cieľu Katedra kybernetiky a umelej inteligencie FEI, TU v Košiciach 6

Konzistentnosť heuristiky h Konzistentnosť pre každý uzol X a každého jeho nasledovníka Y platí trojuholníková nerovnosť h(x) vzdial(x,y)+h(y) Konzistentná funkcia je prípustná Ak h je konzistentná, tak cena f je pozdĺž každej cesty neklesajúca. h(x) S X Y C v(x,y) f(y) = g(y) + h(y) = g(x) + vzdial(x,y) + h(y) g(x) + h(x) = f(x) štarovací uzol má vždy najmenšiu hodnotu cenovej funkcie f h(y) Katedra kybernetiky a umelej inteligencie FEI, TU v Košiciach 7

Optimálnosť A* A* je optimálny pre každú prípustnú heuristiku Expanduje všetky uzly X pre ktoré f(x) < C* kde C* je cena optimálnej cesty Nebude expandovať žiadny uzol Y pre ktorý f(y) > C* Žiadny iný optimálny algoritmus nemôže expandovať menej uzlov Pri vynechaní uzla s cenou f(x) < C* môže vynechať optimálne riešenie Dochádza k prípadom g(x) + h(x) < C* < g(x) + h*(x) optimálnosť voči použitej h Katedra kybernetiky a umelej inteligencie FEI, TU v Košiciach 8

Kontúry v stavovom priestore A h(x) = 0 S C 0 < h(x) < h* A h(x) = h* S C S C Katedra kybernetiky a umelej inteligencie FEI, TU v Košiciach 9

Zložitosť A* Od použitej heuristiky závisí, koľko bude expandovaných takých uzlov, ktoré síce nie sú súčasťou riešenia, ale pre ktoré f(x) < C* Čím je chyba heuristiky menšia (je bližšie skutočnej hodnote h*), tým je tých uzlov menej Tento počet Exponenciálne rastie s cenou riešenia (väčšina heuristík v praktickom použití) Rastie pomalšie ako exponenciálne ak h*(x) - h(x) O(log h*(x)) Je nulový ak h(x) = h*(x) Efektívny faktor vetvenia Katedra kybernetiky a umelej inteligencie FEI, TU v Košiciach 10

Vytváranie heuristík Kombinácia prípustných heuristík (iba ak nie je medzi nimi vzťah dominantnosti) h(x) = max [ h 1 (X),..., h n (X) ] Relaxovaný problém má menej obmedzení ako pôvodný. Cena optimálneho riešenia relaxovaného je prípustnou heuristikou pôvodného (pôvodný je zložitejší, cena jeho riešenia je vyššia). vhodné relaxy riešiteľné priamo bez prehľadávania ABSOLVER (heuristika pre Rubikovu kocku) Riešenie subproblému je dolným odhadom (treba vyriešiť subproblém a potom ešte doriešiť zvyšok) Katedra kybernetiky a umelej inteligencie FEI, TU v Košiciach 11

Hra (n 2-1) - relaxácia P: kocka môže z A na B ak A a B sú susedné a B je prázdne R1: kocka môže z A na B ak A a B sú susedné h = suma vzdialeností kociek od ich cieľovej pozície (Manhattan distance) R2: kocka môže z A na B ak B je prázdne R3: kocka môže z A na B h = počet zle položených kociek Katedra kybernetiky a umelej inteligencie FEI, TU v Košiciach 12

Zvýšenie výkonnosti hľadania Snaha zvýšiť výkonnosť prehľadávania aj za cenu obety optimálneho riešenia Algoritmy Použitie heuristiky h ktorá lepšie aproximuje h* avšak nie je prípustná A * є - Vyber na expanziu uzol, ktorého f je maximálne (1+є) násobkom najmenšej hodnoty v zozname OPEN Snahou je minimalizácia prehľadávacieho úsilia (kritériom napr. minimálna h hodnota) Dynamické váženie Katedra kybernetiky a umelej inteligencie FEI, TU v Košiciach 13

Dynamické váženie Cenová funkcia f(x) = g(x) + w(x) * h(x); w 1 Na začiatku je dôležitejšie sa rýchlo niekam dostať (viac sa zohľadňuje vzdialenosť k cieľu), neskôr je dôležitejšie dostať sa k cieľu Pri priblížení sa k cieľu by sa mala váha znižovať aby sa viac prejavovala skutočná cena Ak h je prípustná heuristika a použije sa tvar g(x) + h(x) + є *(1 depth(x)/n)*h(x) tak cena nájdeného riešenia bude maximálne (1+ є) násobkom ceny optimálneho riešenia Katedra kybernetiky a umelej inteligencie FEI, TU v Košiciach 14