Transcript 상태 묘사 - NLIP

문제의 표현
Ai3
1
지난 시간의 강의 내용
- 인공지능에서 다루는 문제의 특징
- 문제 풀이 접근 단계
1. 문제를 정확하게 정의
2. 문제를 분석
3. 문제를 풀이하기 위해 사용할 수 있는 지식을 표현
4. 적절한 문제 풀이 기법을 선택 적용
- 문제 풀이 기법
1. 탐색에 의한 문제 풀이
2. 문제 축소
Ai3
2
오늘의 학습내용
- 상태 묘사
- 연산자의 정의
- 상태공간의 그래프 표현
- 문제 표현의 예
Ai3
3
상태 묘사
- 상태 :
문제 풀이 과정 중 어느 한
지점에서의 문제의 형태
- 상태묘사 :
문제의 상태를 컴퓨터 내에
저장하기 위한 적절한 자료구조로
표현한 것
Ai3
4
상태 묘사 I
- 문제의 상태를 컴퓨터를
이용하여 묘사할 방법을 강구
- 데이터 구조
Ai3
symbol string, 벡터 (vector),
2차원 배열(two dimensional
array)
트리(tree), 리스트(list), 등
5
상태묘사의 예
벡터
y리터
x리터
(x, y)
Ai3
6
상태묘사의 예
행렬
Ai3
1
2
3
4
5
6
7
8
#typedef struct {
int BlankX, BlankY;
char
Borad[3][3];
} PuzzleType;
7
상태묘사의 예
트리
+
+
x
x
A
x
A
2
A
x
B
B
B
A2 + 2AB + B2
Ai3
8
상태 묘사 II
상태 묘사의 선택
- 문제에 따라
- 보다 자연스럽고
- 운영에 효율적인 상태 표현
Ai3
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상태묘사의 선택
(예) 산술 표현
A2 + 2AB + B2
==>
(A+B)2
- 이진화 트리(binary tree) 표현
- 선형문자열 표현
Ai3
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이진화 트리 표현
- 종단노드(terminal node)
 산술표현의
 상수
변수
심볼
- 그 밖의 노드
 연산
부호 : +, -, x, 
<그림 슬라이드 6>
Ai3
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선형문자열 표현
- linear string
- 전위표현(prefix notation)
++xAAx2xABxBB
 산술부호들은 적확히
2개의 피연산자와 관계
 x+AB+AB

Ai3
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오늘의 학습내용
- 상태 묘사
- 연산자의 정의
- 상태공간의 그래프 표현
- 문제 표현의 예
Ai3
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연산자의 정의
주어진 상태를 다른 상태로 변화시키는 것
연산자의 정의 방법
1. 모든 가능한 상태묘사에 대하여 가능한 모든
출력상태묘사를 저장한 테이블 사용
2. 일반화된 변환 규칙으로 정의
Ai3
14
연산자의 정의 방법 1
모든 가능한 상태묘사에 대하여
가능한 모든 출력상태묘사를 저장한
테이블 사용
방대한 기억공간 필요
모든 규칙을 일일이 지정해 주기
어렵다.
Ai3
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연산자의 정의 방법 2
일반화된 변환 규칙으로 정의
하나의 상태묘사를 다른
상태묘사로 변화시키는
일종의 연산 능력을 지닌
함수
Ai3
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연산자 정의 예 1
물병 문제


Ai3
눈금이 없는 물병이므로 임의의
양의 물을 넣거나 옮기거나 버리는
연산은 의미가 없다.
조건부여 : 불필요한 연산자를 반복
선택하여 적용하는 노력을 줄일 수
있다.
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연산자의 정의 예 1

물병 문제
현 상태
차기 상태
1
(x,y), x<4
(4,y)
2
(x,y), y<3
(x,3)
3
(x,y), x>0
(0,y)
4
(x,y), y>0
(x,0)
Ai3
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연산자의 정의 예 1

물병 문제
현 상태
차기 상태
5 (x,y), x+y≥4 and y>0
(4,y-(4-x))
6 (x,y), x+y≥3 and x>0
(x-(3-y),3)
7 (x,y), x+y≤4 and y>0
(x+y,0)
8 (x,y), x+y≤3 and x>0
(0,x+y)
Ai3
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연산자의 정의 예 2
- 상태묘사가 문자열 형태일 경우
- 연산자의 연산을 나타내는 방법
 생성규칙(production rules)
다시쓰기 규칙(rewriting rules)
 어떻게 하나의 문자열이 다른
문자열로 변환될 것인가를 정의
Ai3
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생성규칙

Si  Sj

예) A$  B$
문자열 Si가 문자열 Sj로 변환될 수 있음을 의미
 심볼 ‘A’는 다른 심볼 ‘B’로 대치될 수 있음
 ‘$’부호는 아무 것도 없는 것(empty string, )을
포함한 부분문자열(string)
 상기 생성규칙에서는, 원래의 문자열에서 ‘A’만
‘B’로 바뀔 뿐 나머지 부분은 변화되지 않음을
의미
Ai3
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생성규칙 연산자의 예
1. A$A  A
(A로 시작해서 A로 끝나는 문자열은 A로 대치된다)
2. $1BAB$2  $1BB$2
(2개의 B사이에 나타나는 A는 제거될 수 있다)
3. $1$2$3  $1$2$2$3
(어떤 부분문자열이든지 반복될 수 있다)
4. $1$2$2$3  $1$2$3
Ai3
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생성규칙 적용 문제 예
 ‘ABCBABC’를
‘ABC’로 변환
연산자
1. A$A  A
2. $1BAB$2  $1BB$2
3. $1$2$3  $1$2$2$3
4. $1$2$2$3  $1$2$3
Ai3
23
생성규칙 적용 문제 예
ABCBABC 
Ai3
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생성규칙 적용 문제 예
ABCBABC 
Ai3
25
생성규칙 적용 문제 예
ABCBABC 
ABABCBABC
Ai3
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생성규칙 적용 문제 예
ABCBABC  3
ABABCBABC
Ai3
27
생성규칙 적용 문제 예
ABCBABC  3
ABABCBABC 
Ai3
28
생성규칙 적용 문제 예
ABCBABC  3
ABABCBABC 
ABABC
Ai3
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생성규칙 적용 문제 예
ABCBABC  3
ABABCBABC  4
ABABC
Ai3
30
생성규칙 적용 문제 예
ABCBABC  3
ABABCBABC  4
ABABC 
Ai3
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생성규칙 적용 문제 예
ABCBABC  3
ABABCBABC  4
ABABC  4
ABC
Ai3
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오늘의 학습내용
- 상태 묘사
- 연산자의 정의
- 상태공간의 그래프 표현
- 문제 표현의 예
Ai3
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상태공간의 그래프 표현
- 그래프 :
노드의 집합과 노드를 연결하는
아크의 집합으로 구성
- 상태 : 노드
- 연산자 : 아크
* 방향성 아크
* 비용이 결부될 수 있다
Ai3
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상태공간의 그래프 표현
N
OP1
N1
Ai3
OP2
N2
OPk
...
Nk
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상태공간의 예 - 물병문제
0
0
1
4
6
1
Ai3
3
2
0
0
3
2
1
7
4
3
3
0
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상태 공간의 내부 표현
(0, 0)
1
2
(4, 0)
6
(1, 3)
Ai3
(0, 3)
2 1
7
(4, 3)
(3, 0)
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오늘의 학습내용
- 상태 묘사
- 연산자의 정의
- 상태공간의 그래프 표현
- 문제 표현의 예
Ai3
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문제표현의 예 - 외판원 문제
B
8
A
7 10 10
12
6 C
8
9 5
E
6
D
Ai3
39
외판원 문제
상태묘사 : 방문한 도시의 리스트
초기상태 : (A)
목표상태 : (A ... A),
모든 도시를 1회씩 포함
Ai3
40
외판원 문제
연산자
A 도시 방문
B 도시 방문
C 도시 방문
D 도시 방문
E 도시 방문
Ai3
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외판원 문제
상태 공간
방문한 도시의 리스트를
노드로 하는 그래프
아크에는 비용이 첨부
Ai3
42
(A)
8
12
6 9
(AB)
(AC)
(AD)
8
7 5
(AE)
(ACB) (ACD) (ACE)
10
6
(ACDB) (ACDE)
10
(ACDEB)
8
(ACDEBA)
Ai3
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문제표현의 예
– 원숭이와 바나나 문제 -
-
Ai3
어느 방 안에 원숭이가 한 마리 있고,
천장에는 바나나가 매달려 있다.
바나나의 높이는 원숭이가 잡기에는 너무
높다.
방 안에는 상자가 있어 그 상자 위에 올라
서면 원숭이가 바나나를 잡을 수 있다.
원숭이가 바나나를 갖기 위해서는 어떻게
행동해야 하는가?
44
Ai3
45
원숭이와 바나나 문제
상태 : (w, x, y, z)
w : 원숭이의 좌표
x : 원숭이가 상자 위에 있는가?
y : 상자의 좌표
z : 원숭이가 바나나를 가졌는가?
Ai3
46
원숭이와 바나나 문제
연산자
① (w, 0, y, z)
goto(u)
② (w, 0, w, z) pushbox(v)
z)
③ (w, 0, w, z)
Ai3
z)
(u, 0, y, z)
(v, 0, v,
climbbox
grasp
(w, 1, w,
47
c
b
a
Ai3
초기상태(a,0,b,0)
48
c
목표상태(c,1,c,1)
Ai3
49
c
b
a
Ai3
(a,0,b,0)
50
c
b
a
Ai3
(b,0,b,0)
51
c
b
a
Ai3
(c,0,c,0)
52
c
b
a
Ai3
(c,1,c,0)
53
c
b
a
Ai3
(c,1,c,1)
54
출발노드 (a,0,b,0)
goto(u)
(u,0,b,0)
goto(u)
u←b, climbbox
u←b, pushbox(v)
pushbox(v)
(v,0,v,0)
goto(u)
climbbox
(v,1,v,0)
v←c, grasp
(b,1,b,0)
(u,0,v,0)
u←v
goto(u)
(c,1,c,1) 목표노드
Ai3
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오늘 학습 정리
-
문제의 표현 :
-
상태묘사 :
-
연산자 :
Ai3
초기상태, 목표상태, 연산자
문제의 상태를 표현하기에 적합한 적절한
자료구조를 사용하여 표현하고, 이를 이용하여
초기상태 및 목표상태를 표현할 수 있다.
한 상태로부터 천이할 수 있는 차기 상태들을
만들어 내는 일반화된 변환 규칙으로 정의 한다.
56