Progress in AI Planning Research and Applications

Planning has made significant progress since its inception in the 1970s, in terms both of the efficiency and sophistication of its algorithms and representations and its potential for application to real problems. In this paper we sketch the foundations of planning as a sub-field of Artificial Intelligence and the history of its development over the past three decades. Then some of the recent achievements within the field are discussed and provided some experimental data demonstrating the progress that has been made in the application of general planners to realistic and complex problems. The paper concludes by identifying some of the open issues that remain as important challenges for future research in planning

SQPR: Stream Query Planning with Reuse

When users submit new queries to a distributed stream processing system (DSPS), a query planner must allocate physical resources, such as CPU cores, memory and network bandwidth, from a set of hosts to queries. Allocation decisions must provide the correct mix of resources required by queries, while achieving an efficient overall allocation to scale in the number of admitted queries. By exploiting overlap between queries and reusing partial results, a query planner can conserve resources but has to carry out more complex planning decisions. In this paper, we describe SQPR, a query planner that targets DSPSs in data centre environments with heterogeneous resources. SQPR models query admission, allocation and reuse as a single constrained optimisation problem and solves an approximate version to achieve scalability. It prevents individual resources from becoming bottlenecks by re-planning past allocation decisions and supports different allocation objectives. As our experimental evaluation in comparison with a state-of-the-art planner shows SQPR makes efficient resource allocation decisions, even with a high utilisation of resources, with acceptable overheads

Proceedings of the Workshop on Change of Representation and Problem Reformulation

The proceedings of the third Workshop on Change of representation and Problem Reformulation is presented. In contrast to the first two workshops, this workshop was focused on analytic or knowledge-based approaches, as opposed to statistical or empirical approaches called 'constructive induction'. The organizing committee believes that there is a potential for combining analytic and inductive approaches at a future date. However, it became apparent at the previous two workshops that the communities pursuing these different approaches are currently interested in largely non-overlapping issues. The constructive induction community has been holding its own workshops, principally in conjunction with the machine learning conference. While this workshop is more focused on analytic approaches, the organizing committee has made an effort to include more application domains. We have greatly expanded from the origins in the machine learning community. Participants in this workshop come from the full spectrum of AI application domains including planning, qualitative physics, software engineering, knowledge representation, and machine learning

Cell Representations of the Configuration Space for Planning Optimal Paths

This paper proposes sampling techniques to approximate the configuration space for optimal motion planning. We sample valid configurations in the workspace and construct path subconvex cells in the free configuration space. The radius of each cell is calculated using lower bounds on the robot’s minimum time to collision. Using theorems about path convexity, the shortest paths found between any two points in the decomposed space are guaranteed to be safe. Experimental results are provided for a planar arm

Interaction-Aware Motion Planning for Automated Vehicles

Die Bewegungsplanung für automatisierte Fahrzeuge (AVs) in gemischtem Verkehr ist eine herausfordernde Aufgabe. Hierbei bezeichnet gemischter Verkehr, Verkehr bestehend aus von Menschen gefahrenen Fahrzeugen sowie automatisierten Fahrzeugen. Um die Komplexität der Aufgabe zu reduzieren, verwenden state-of-the-art Planungsansätze oft die vereinfachende Annahme, dass das zukünftige Verhalten umliegender Fahrzeuge unabhängig vom Plan des AVs vorhergesagt werden kann. Während die Trennung von Prädiktion und Planung für viele Verkehrssituationen eine hilfreiche Vereinfachung darstellt, werden hierbei Interaktionen zwischen den Verkehrsteilnehmern ignoriert, was besonders in interaktiven Verkehrssituationen zu suboptimalem, übermäßig konservativem Fahrverhalten führen kann. In dieser Arbeit werden zwei interaktionsbewusste Bewegungsplanungsalgorithmen vorgeschlagen, die in der Lage sind übermäßig konservatives Fahrverhalten zu reduzieren. Der Kernaspekt dieser Algorithmen ist, dass Prädiktion und Planung gleichzeitig gelöst werden. Mit diesen Algorithmen können anspruchsvolle Fahrmanöver, wie z. B. das Reißverschlussverfahren in dichtem Verkehr, durchgeführt werden, die mit state-of-the-art Planungsansätzen nicht möglich sind. Der erste Algorithmus basiert auf Methoden der Multi-Agenten-Planung. Interaktionen zwischen Verkehrsteilnehmern werden durch Optimierung gekoppelter Trajektorien mittels einer gemeinsamen Kostenfunktion approximiert. Das Kernstück des Algorithmus ist eine neuartige Multi-Agenten-Trajektorienplanungsformulierung, die auf gemischt-ganzzahliger quadratischer Programmierung (MIQP) basiert. Die Formulierung garantiert global optimale Lösungen und ist somit in der Lage das kombinatorische Problem zu lösen, welches kontinuierliche Methoden auf lokal optimale Lösungen beschränkt. Desweiteren kann durch den vorgestellten Ansatz ein manöverneutrales Verhalten erzeugt werden, das Manöverentscheidungen in ungewissen Situationen aufschieben kann. Der zweite Ansatz formuliert Interaktionen zwischen einem menschlichen Fahrer und einem AV als ein Stackelberg-Spiel. Im Gegensatz zu bestehenden Arbeiten kann der Algorithmus allgemeine nichtlineare Zustands- und Eingabebeschränkungen berücksichtigen. Desweiteren führen wir Mechanismen zur Integration von Kooperation und Rücksichtnahme in die Planung ein. Damit wird übermäßig aggressives Fahrverhalten verhindert, was in der Literatur als ein Problem interaktionsbewusster Planungsmethoden identifiziert wurde. Die Wirksamkeit, Robustheit und Echtzeitfähigkeit des Algorithmus wird durch numerische Experimente gezeigt