Проблемне середовище

Пробле́мне середо́вище являє собою «проблему», для якої раціональний агент є «розв'язком».

Проблемне середовище, в штучному інтелекті для раціонального агента, є об'єднанням факторів:

• Показники продуктивності (Performance measure), які визначають критерії успіху
• Середовище (Environment) — знання агента про середовище, які були отримані раніше
• Виконавчі механізми (Actuators), які можуть бути виконані агентом
• Сенсори (Sensors) — послідовність актів сприйняття, які відбулись дотепер

За своїми факторами проблемне середовище може позначатись скорочено PEAS.

Спостерігаються повністю або частково

• Якщо сенсори агента надають йому доступ до повної інформації середовища в кожний момент часу → повністю спостерігається. Агент не потребує збереження інформації про навколишній світ;
• Середовище може спостерігатись частково через сенсорний шум або відсутність певних її характеристик в інформації, яка отримується від сенсорів.

Детерміновані або стохастичні

• Якщо наступний стан середовища повністю визначається поточним станом та дією, яку виконує агент, → детерміноване середовище; в іншому випадку → стохастичне;
• Якщо середовище є детермінованим в усіх відношеннях, окрім дій інших агентів, то таке середовище називається стратегічним.

Епізодичне або послідовне

• В епізодичному середовищі досвід агента складається з нерозривних епізодів, де кожний епізод включає в себе сприйняття середовища агентом, а потім виконання певної дії. Кожний епізод не залежить від дій на попередніх;
• У послідовних середовищах кожна дія може вплинути на майбутні дії.

Статичне або динамічне

• Якщо середовище може змінюватись під час того, як агент обирає наступну дію, то це динамічне для даного агента середовище; інакше середовище є статичним;
• Якщо з плином часу саме середовище не змінюється, а змінюються показники продуктивності агента, то це напівдинамічне середовище.

Дискретне або неперервне

• Різниця між дискретним та неперервним варіантами середовища може відноситись до станів середовища, способу ліку часу, а також сприйняття та діям агента.

Одноагентне або мультиагентне

• Для мультиагентних: конкурентне або кооперативне.

Система комп'ютерного зору Alvinn була навчена водінню автомобіля, дотримуючись певної смуги руху. В університеті CMU ця система була розміщена в мікроавтобусі, керованому комп'ютером NavLab, та використовувалася для проїзду по Сполученим Штатам; протягом 4586,6 км система забезпечувала рульове управління автомобілем протягом 98 % часу. Людина брала на себе управління лише протягом останніх 2 %, головним чином на виїзних пандусах. Комп'ютер NavLab був обладнаний відеокамерами, які передавали зображення дороги в систему Alvinn, а потім ця система обчислювала найкращий напрямок руху, ґрунтуючись на досвіді, отриманому в попередніх навчальних пробігах.

• Показники продуктивності

Безпечна, швидка, комфортна їзда в рамках правил дорожнього руху, максимізація прибутку

• Середовище

Дороги, інші транспортні засоби, пішоходи, клієнти

• Виконавчі механізми

Рульове управління, акселератор, гальмо, світлові сигнали, клаксон, дисплей

• Сенсори

Відеокамери, ультразвукової далекомір, спідометр, глобальна система навігації і визначення положення, одометр, акселерометр, датчики, двигуна, клавіатура

• Спостерігаються повністю або частково

Автоматизований водій не має відомостей про те, які маневри мають намір виконати інші водії. Тому середовище є таким, що частково спостерігається.

• Детерміновані або стохастичні

Середовище керування автомобілем є стохастичним, оскільки ніхто не може точно передбачити поведінку всіх інших транспортних засобів, більше того, в будь-якому автомобілі абсолютно несподівано може статися прокол шини або зупинка двигуна.

• Епізодичне або послідовне

Дане середовище є послідовним, короткочасні дії можуть мати довготривалі наслідки.

• Статичне або динамічне

Середовище керування автомобілем є динамічним, оскільки інші автомобілі продовжують рух і в ході того, як алгоритм водіння визначає, що робити далі.

• Дискретне або неперервне

Керування автомобілем — це проблема з безперервно мінливим станом і безперервно поточним часом, оскільки швидкість та місцезнаходження самого таксі та інших транспортних засобів змінюються в певному діапазоні безперервних значень, до речі ці зміни відбуваються в часі плавно. Дії з керування автомобілем також є безперервними (постійне регулювання кута повороту керма тощо). Вхідні дані від цифрових камер надходять дискретно, але зазвичай розглядаються так що представляють безперервно мінливі швидкості та місцезнаходження.

• Одноагентне або мультиагентне

Дане середовище є мультиагентне.

• Штучний інтелект
• Раціональний агент
• Цифровий організм

• Stuart J. Russel and Peter Norvig, Artifical Intelligence: A Modern Approach, 2 edition, 2006.