Рассуждения в пространстве состояний среды.

В коммунальной квартире две старушки занимают по комнате. Комнаты находятся в общем коридоре, который имеет выход на лестничную клетку. Одна из комнат расположена слева (левая комната) от выхода, а другая – справа (правая комната). В коридоре живет кот, которого обе старушки одинаково любят и балуют, оставляя ему кусочки сыра. Каждая старушка кладет кусочек сыра у двери своей комнаты. Кот отдыхает либо у левой комнаты (слева), либо у правой (справа).

Множество всех состояний этой среды (среды кота) можно представить табл. 3.1, в столбцах которой для каждого состояния среды указаны - местонахождение кота (слева или справа), наличие или отсутствие кусочка сыра (да или нет) у соответствующей комнаты.

Состояние b₁ означает, что кот находится около левой комнаты и около обеих комнат лежит по кусочку сыра, состояние b₂ — кот находится около правой комнаты и около обеих комнат снова лежит по кусочку сыра и т.д.

Кот может совершать в один и тот же момент времени только одно из следующих действий: переходить к дверям левой комнаты, переходить к дверям правой комнаты и съедать кусочек сыра около той комнаты, где он находится.

Эти действия обозначим с₁=Идти налево, с₂=Идти направо и с₃=Съесть, соответственно. Если среда находится в одном из состояний, перечисленных в табл. 3.1, и кот совершает какое-либо из действий, то нетрудно определить в какое состояние после выполнения действия перейдет среда.

Будем полагать, что нам известно состояние, называемое начальным, с которого могут начаться изменения среды при действиях кота.

Пусть, например это будет состояние b₁. Будем изображать состояния кружочками с обозначением состояния внутри кружочка.

Переход из одного состояния в другое, происходящий в результате действия, будем изображать стрелкой, ведущей в это другое состояние и помеченной соответствующим действием. Так, на рис.3.1 изображены все переходы из состояния b₁ в результате действий с₁,с₂ , с₃ .

На рис. 3.2 показано дерево всех дальнейших переходов, являющееся продолжением элементарного дерева на рис. 3.1. Построение каждой ветви дерева прекращено на том состоянии, которое встречается повторно на пути, ведущем в него из начального состояния.

Рис. 3.1. Допустимые переходы из начального состояния b₁

Рис. 3.2. Дерево переходов

Постановка задачи

Цель кота — не оставить ни одного кусочка сыра, где бы он изначально ни находился. В терминах состояний среды целью кота является перевод ее с помощью своих действий (реакций) в одно из состояний b₇ или b₈. Состояния, в которые с помощью набора допустимых действий необходимо перевести среду, называются целевыми. Процесс определения этих состояний называют формулировкой цели. Будем полагать в рамках нашего примера, что каждое восприятие совпадает с одним из состояний. Задачей агента является нахождение последовательности действий или пар восприятие – действие, ведущих на дереве переходов из начального состояния в целевые. Процесс нахождения этих последовательностей называют поиском, выводом или рассуждением. Постановкой задачи называют задание всех состояний и действий, которые можно использовать для решения задачи, начального состояния и целевых состояний, а также всех допустимых переходов между состояниями при выполнении действий. Для среды кота постановка задачи уже осуществлена. Все состояния, которые могут использоваться при решении задачи, перечислены в табл. 3.1. Целевыми состояниями являются состояния b₇, b₈. Все допустимые переходы между состояниями показаны на рис. 3.2. Из рисунка ясно, что решениями задачи является последовательность b₁/c₂, b₂/c₃,b₄/c₁,b₃/c₃, в результате выполнения которой агент (кот) переведет среду в состояние b₇, и последовательность b₁/c₃, b₅/c₂, b₆/c₃, в результате выполнения которой среда окажется в состоянии b₈.