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プランニングarXiv:2610.39454

Kairos: 古典・数値・時間・ハイブリッドPDDLを横断する意味論認識型プランニングエンジン編成

Kairos: Semantics-Aware Orchestration of Planning Engines across Classical, Numeric, Temporal and Hybrid PDDL

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各タスクのPDDL意味論を解析して5種類の専門プランナを適切に選択・統合し、検証済み計画のみを返すランタイムプランニングシステムKairosを提案。9つのベンチマーク1756タスクで最高性能を達成。

詳しい要約

1. どんなもの?

- 実行時計画(robotが行動しながら再計画)向けの、PDDLの意味論に基づくplanner選択・統合システム - ユーザが書くPDDL(durative actions, numeric resources, time windows, continuous change)を読み、高速に応答し、検証済みplanのみを返すことを狙う - 5つのengine(ground heuristic search, compressed/snap-action temporal search, hybrid dynamics向けtime steps, lifted search)をtaskごとにprofilingして適用可否を判断し、単一の時間・メモリbudget下でschedulingする - 各候補planはplannerの変換から独立したvalidatorで検査し、'unsolvable'は探索の枯渇が証明となる場合のみ報告する

2. 先行研究と比べてどこがすごい?

- 個別のPDDL fragmentに強いspecialised plannersはcoverage・latency・失敗の意味が異なるが、Kairosはtaskのsemanticsからheterogeneous enginesを選ぶことでSTRIPSからPDDL+まで広いcoverageを狙う - 9つの比較suite・1,756 tasksで、各suiteの最強の評価対象plannerよりfull limitsで多くのtaskを解き、numeric, temporal, PDDL3, PDDL+で差が最大 - 100 msおよび1 sの制限でも最多のtaskを解決 - domain単位のresamplingで9 suite中6 suiteでgainが正、classical planningではLAMAに対してnoise範囲内 - 追加450 feature-oriented tasksと26 one-feature probesで17 featuresすべてを扱い、他の評価対象plannerは最大8 featuresにとどまる

3. 技術・手法の肝は?

- taskごとのprofilingにより5 enginesの適用可否を決定(ground heuristic search, compressed temporal search, snap-action temporal search, hybrid dynamics向けtime steps, lifted search) - 選ばれたenginesを単一の時間・メモリbudget下でschedulingするorchestration - 候補planをplannerの変換に依存しないvalidatorで検査 - 'unsolvable'は探索空間の枯渇が証明となるsearchが枯渇した場合に限り報告 - ablationでcompressed temporal searchとnovelty fallbackが主要な寄与と特定

4. どうやって有効だと検証した?

- 9つの比較suiteからなる1,756 tasksで、各suiteの最強plannerと比較(full limits, 100 ms, 1 s) - domain単位のresamplingによるgainの検証(9 suite中6 suiteで正、classicalではLAMAに対しnoise範囲内) - 450 feature-oriented tasksと26 one-feature probesによるfeature coverageの検証(17 featuresすべてを処理) - ablationによるcompressed temporal searchとnovelty fallbackの寄与分析 - VALとの比較で全不一致をPDDL+ conventionまたは文書化されたVAL defectに帰着

5. 議論はある?

- classical planningではLAMAに対する優位がnoise範囲内であり、全fragmentで一様に勝つわけではない - VALとの不一致はPDDL+ conventionまたはVALの既知defectに起因すると整理されている - 失敗の意味を明示する設計('unsolvable'は証明ある枯渇時のみ)を採用 - その他の限界や議論は要旨からは不明

6. 次に読むべき論文は?

- LAMA(classical planningの比較対象) - VAL(plan validator、不一致分析の参照先) - compressed temporal searchおよびnovelty fallbackに関連する手法(ablationで主要寄与として言及) - PDDL+ / PDDL3 / temporal・numeric planningのspecialised planners(比較suiteの対象として言及)

※ AIが要旨から生成した要約です。正確性は原文をご確認ください。

著者: Francisco Martín Rico, Esther Aguado González, Francisco Miguel Moreno Olivo, Rodrigo Pérez Rodríguez, José Miguel Guerrero Hernández, Francisco J. Rodríguez Lera

分類: cs.AI, cs.RO

原文アブストラクト

Planning at run time, as in robots that re-plan while they act, needs a planner that reads the PDDL its users write (durative actions, numeric resources, time windows, continuous change), answers quickly, and delivers only validated plans. Specialised planners are strong on individual fragments of PDDL, but they differ in coverage, latency and in what their failures mean. We study whether selecting heterogeneous engines from the semantics of each task can give broad coverage of PDDL, from STRIPS to PDDL+, while remaining competitive with specialised planners and making explicit what each answer guarantees. Kairos profiles each task to decide which of five engines apply (ground heuristic search, compressed and snap-action temporal search, time steps for hybrid dynamics, lifted search) and schedules them under one budget of time and memory. Every candidate plan is checked by a validator independent of the planner's transformations, and "unsolvable" is reported only when a search whose exhaustion is a proof exhausts its space. On 1,756 tasks from nine comparative suites, Kairos solves more tasks at the full limits than the strongest evaluated planner of each suite, with the largest differences on numeric, temporal, PDDL3 and PDDL+ planning, and it also solves the most tasks at 100 ms and 1 s. Resampling over domains, the gain is above zero in six of the nine suites, while on classical planning against LAMA it is within the noise. A further 450 feature-oriented tasks and 26 one-feature probes show that Kairos handles all seventeen features probed, where no other planner evaluated handles more than eight. Ablations identify compressed temporal search and the novelty fallback as major contributors, and a comparison with VAL traces every disagreement to a PDDL+ convention or to a documented VAL defect. Planner and benchmark are open source.

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PR本紙発行元 EmplifAI