Paradigms of Artificial Intelligence Programming: Case Studies in Common Lispの4章から。4章の一番最初に出てきたプログラムをPythonで実装してみました。元のlispソースはhttp://norvig.com/paip/gps1.lispです。教科書は息子を学校に連れて行くパパでしたが、家族が寝た後に家事をするパパを実装しました。
人工知能様が子供を寝かしつけた後の残りの家事を見て、どうすればパパもおやすみ状態に持って行けるかを教えてくれます。
動作例
洗い物だけ残っている時
洗い物だけ残っている時は、こんな感じで問い合わせることができます。
gps((u'消灯done', u'洗い物残ってる', u'洗濯物done', u'明日のご飯done'), u'おやすみ', house_ops)
結果はこうです。
execute 洗い物する execute 家事完了 execute 寝る True
洗い物だけすれば、寝る事ができます。余裕ですね。
洗濯物と洗い物が残っている時
洗濯物と洗い物が残っている時はこんな感じです。
gps((u'TV消すdone', u'空調切るdone', u'電気ついてる', u'洗い物残ってる', u'明日のご飯done', u'洗濯物取り入れてない', u'洗濯物たためてない', u'洗濯できてない', u'洗濯物干せてない'), u'おやすみ', house_ops)
結果はこうです。
execute 洗い物する execute 洗濯物取り入れる execute 洗濯物たたむ execute 洗濯機を回す execute 洗濯物干す execute 洗濯物完了 execute 家事完了 execute 電気消す execute 消灯完了 execute 寝る True
洗濯が大変で、12時超えコースです。
何もかも残っているとき
何もかも残っているとき＞＜
print gps((u'TVついてる', u'空調ついてる', u'電気ついてる', u'洗い物残ってる', u'ご飯が無い', u'洗濯物取り入れてない', u'洗濯物たためてない', u'洗濯できてない', u'洗濯物干せてない'), u'おやすみ', house_ops)
結果はこう。
execute 洗い物する execute 洗濯物取り入れる execute 洗濯物たたむ execute 洗濯機を回す execute 洗濯物干す execute 洗濯物完了 execute 明日のご飯作る execute 家事完了 execute TV消す execute 空調消す execute 電気消す execute 消灯完了 execute 寝る True
パパ泣きたい。
ソースコード
gps.py 単体で起動すると教科書の問題を解きます。
# -*- coding: utf-8 -*- g_state = [] g_ops = [] # operatorの定義 class operator: def __init__(self, action, preconds, add_list, del_list = ()): self.action = action self.preconds = preconds self.add_list = add_list self.del_list = del_list # lispの関数 def some(f, l): """list l の要素に対してfを呼び出し、論理和を取って結果を返す""" return reduce(lambda x, y: x or y, map(f, l), False) def every(f, l): """list l の要素に対してfを呼び出し、論理積を取って結果を返す""" return reduce(lambda x, y: x and y, map(f, l)) def currying(f, x): """引数を2つ取る関数fから、一つ目の引数をxに固定した関数を作る""" return lambda y: f(x, y) def union(x, y): """引数の和集合を取る""" return list(set(x).union(set(y))) def difference(x, y): """引数の差集合を取る""" return list(set(x).difference(set(y))) def find_all(item, seq, test_func): find = currying(test_func, item) return filter(find, seq) # The General Problem Solver def gps(state, goals, ops): global g_state global g_ops g_state = state g_ops = ops return every(achieve, (goals,)) def achieve(goal): if goal in g_state: # g_stateにgoalが含まれていれば、goalまでに必要な全てのoperationを実行している。 return True # goalを含むoperationを探す。全てのoperationのadd_listがgoalを含まない場合はFalseを返す。 return some(apply_op, (find_all(goal, g_ops, appropriate))) def appropriate(goal, op): """ opration opのadd_listにgoalがあるか（goalを実現するために必要なactionがあるか）を調べる""" try: index = op.add_list.index(goal) return op.add_list[index:] except ValueError: return () def apply_op(op): global g_state ret = False if every(achieve, op.preconds): # operation opの前提条件を全て達成しているなら、acitonを実行する。 print "execute ", print op.action.encode('utf-8') g_state = difference(g_state, op.del_list) # del_listに含まれる状態を削除 g_state = union(g_state, op.add_list) # add_listに含まれる状態を追加 ret = True return ret def main(): """教科書に出てくる例""" school_ops = ( operator('drive-son-to-school', ('son-at-home', 'car-works'), ('son-at-school',), ('son-at-home',)), operator('shop-installs-battery', ('car-needs-battery', 'shop-knows-problem', 'shop-has-money'), ('car-works',)), operator('tell-shop-problem', ('in-communication-with-shop',), ('shop-knows-problem',),), operator('telephon-shop', ('know-phone-number',), ('in-communication-with-shop',)), operator('look-up-number', ('have-phone-book',), ('know-phone-number',)), operator('give-shop-money', ('have-money',), ('shop-has-money',), ('have-money',)) ) print gps(('son-at-home','car-works'), 'son-at-school', school_ops) print gps(('son-at-home', 'car-needs-battery', 'have-money', 'have-phone-book'), 'son-at-school', school_ops) print gps(('son-at-home', 'car-needs-battery', 'shop-knows-problem', 'shop-has-money'), 'son-at-school', school_ops) print gps(('son-at-home', 'car-needs-battery', 'have-money'), 'son-at-school', school_ops) if __name__ == "__main__": main()
こちらが、私の家事を解くためのソースです。オペレータの定義と、問い合わせ部分です。
# -*- coding: utf-8 -*- from gps import * house_ops = ( operator(u'寝る', (u'家事done', u'消灯done',), (u'おやすみ',)), operator(u'消灯完了', (u'TV消すdone', u'空調切るdone',u'電気消すdone'), (u'消灯done')), operator(u'TV消す', (u'TVついてる',), (u'TV消すdone',), (u'TVついてる')), operator(u'空調消す', (u'空調ついてる',), (u'空調切るdone',), (u'空調ついてる')), operator(u'電気消す', (u'電気ついてる',), (u'電気消すdone',), (u'電気ついてる')), operator(u'家事完了', (u'洗い物done', u'洗濯物done', u'明日のご飯done'), (u'家事done',)), operator(u'洗い物する', (u'洗い物残ってる',), (u'洗い物done',), (u'洗い物残ってる',)), operator(u'明日のご飯作る', (u'ご飯が無い',), (u'明日のご飯done',), (u'ご飯が無い',)), operator(u'洗濯物完了', (u'洗濯物取り入れdone', u'洗濯物たたむdone', u'洗濯done', u'洗濯物干すdone'), (u'洗濯物done',), (u'洗濯物残ってる',)), operator(u'洗濯物取り入れる', (u'洗濯物取り入れてない',), (u'洗濯物取り入れdone',), (u'洗濯物取り入れてない',)), operator(u'洗濯物たたむ', (u'洗濯物たためてない',), (u'洗濯物たたむdone',), (u'洗濯物たためてない',)), operator(u'洗濯機を回す', (u'洗濯できてない',), (u'洗濯done',), (u'洗濯できてない',)), operator(u'洗濯物干す', (u'洗濯物干せてない',), (u'洗濯物干すdone',), (u'洗濯物干せてない',)), ) print "洗い物だけ残っている時" print gps((u'消灯done', u'洗い物残ってる', u'洗濯物done', u'明日のご飯done'), u'おやすみ', house_ops) print "" print "一通り終えて、TVだけがついている時" print gps((u'TVついてる', u'空調切るdone', u'電気消すdone', u'家事done'), u'おやすみ', house_ops) print "" print "電気がついていて、洗濯物と洗い物が残っている時" print gps((u'TV消すdone', u'空調切るdone', u'電気ついてる', u'洗い物残ってる', u'明日のご飯done', u'洗濯物取り入れてない', u'洗濯物たためてない', u'洗濯できてない', u'洗濯物干せてない'), u'おやすみ', house_ops) print "" print "何もかも残っているとき＞＜" print gps((u'TVついてる', u'空調ついてる', u'電気ついてる', u'洗い物残ってる', u'ご飯が無い', u'洗濯物取り入れてない', u'洗濯物たためてない', u'洗濯できてない', u'洗濯物干せてない'), u'おやすみ', house_ops)
