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Beispiel eines indiGOLOG-Programms

In [31] wird eine reaktive Fahrstuhl-Kontrollstruktur vorgestellt. Dieses Beispiel spiegelt die volle Ausdrucksstärke der Sprache GOLOG und seiner Erweiterungen zu indiGOLOG wider. Die im folgenden verwendete Variable $e$ steht für einen Aufzug. Zunächst müssen Aktionen, Fluenten, die Vorbedingungen, Nachfolgeaxiome und der Anfangszustand definiert werden.

1) Term-Definitionen:

einfache primitive Aktionen

	goDown(e)	Aufzug $e$ fährt eine Etage runter
	goUp(e)	Aufzug $e$ fährt eine Etage rauf
	buttonReset(n)	Rufknopf der Etage $n$ wird deaktiviert
	toggleFan(e)	Status des Ventilators umstellen (on/off)
	ringAlarm	Alarm auslösen

exogene primitive Aktionen

reqElevator(n)	Rufknopf der Etage $n$ aktivieren
changeTemp(e)	Temperatur im Aufzug $e$ verändert sich
detectSmoke	Rauchsensor bemerkt Rauch
resetAlarm	Zurücksetzen des Rauch-Alarms

primitive Fluenten

floor(e, s) = n	Aufzug ist in Etage $n$ , mit $1\leq n\leq 6$
temp(e, s) = t	Temperatur des Aufzugs $e$ ist $t$
FanOn(e, s)	Ventilator in $e$ ist an
ButtonOn(n, s)	Rufknopf der $n$ -ten Etage ist aktiviert
Smoke(s)	Es wurde Rauch bemerkt

Zusammengesetzte Fluenten

	TooHot(e, s)	:=	temp(e, s) > 1
	TooCold(e, s)	:=	temp(e, s) < -1

2) Umsetzung einer Aktionstheorie mit obigen Termen:

Anfangszustand

floor(e, $S_{0}$ ) = 1	$\neg FanOn(S_{0})$
temp(e, $S_{0}$ ) = 0	$ButtonOn(3,S_{0})$	$ButtonOn(6,S_{0})$

Exogene Aktionen

$\forall a.Exo(a)\equiv$	$a=detectSmoke\vee a=resetAlarm\vee$
	$a=changeTemp(e)\vee \exists n.a=reqElevator(n)$

Vorbedingungen

$Poss(goDown(e),s)$	$\equiv$	$floor(e,s)\neq 1$
$Poss(goUp(e),s)$	$\equiv$	$floor(e,s)\neq 6$
$Poss(buttonReset(n),s)$	$\equiv$	$True$
$Poss(toggleFan(e),s)$	$\equiv$	$True$
	$Poss(ringAlarm,s)$	$\equiv$	$True$
	$Poss(reqElevator(n),s)$	$\equiv$	$1\leq n\leq 6\wedge \neg ButtonOn(n,s)$
	$Poss(changeTemp,s)$	$\equiv$	$True$
	$Poss(detectSmoke,s)$	$\equiv$	$\neg Smoke(s)$
$Poss(resetAlarm,s)$	$\equiv$	$Smoke(s)$

Nachfolgeaxiome

$Poss(a,s)$	$\supset$	$[floor(e,do(a,s))=n\equiv {}$
		$(a=goDown(e)\wedge n=floor(e,s)-1)\vee {}$
		$(a=goUp(e)\wedge n=floor(e,s)+1)\vee {}$
		$(n=floor(e,s)\wedge a\neq goDown(e)\wedge a\neq goUp(e))]$

$Poss(a,s)$ $\supset$ $[temp(e,do(a,s))=t\equiv {}$

$(a=changeTemp(e)\wedge FanOn(e,s)\wedge t=temp(e,s)-1)\vee {}$

$(a=changeTemp(e)\wedge \neg FanOn(e,s)\wedge t=temp(e,s)+1)\vee {}$

$(t=temp(e,s)\wedge a\neq changeTemp(e))]$

$Poss(a,s)$ $\supset$ $[FanOn(e,do(a,s))\equiv {}$

$(a=toggleFan(e)\wedge \neg FanOn(e,s))\vee {}$

$(a\neq toggleFan(e)\wedge FanOn(e,s))]$

$Poss(a,s)$ $\supset$ $[ButtonOn(n,do(a,s))\equiv {}$

$a=reqElevator(n)\vee {}$

	$Poss(a,s)$	$\supset$	$[ButtonOn(n,do(a,s))\equiv {}$
			$a=reqElevator(n)\vee {}$

$Poss(a,s)$ $\supset$ $[Smoke(do(a,s))\equiv {}$

$a=detectSmoke\vee {}$

$(Smoke(s)\wedge a\neq resetAlarm)]$

3) Kontrollstrukturen:

: Es handelt sich um eine vereinfachte Implementierung, bei der zum Beispiel die Modellierung der Fahrstuhltüren und Menschen nicht beachtet wurde.

proc $control(e)$

(1) $<TooHot(e)\wedge \neg FanOn(e)\rightarrow toggleFan(e)>$

$\vert\vert$ $<TooCold(e)\wedge FanOn(e)\rightarrow toggleFan(e)>$

(2) $\rangle \rangle$ $<Smoke\rightarrow ringAlarm>$

(3) $\rangle \rangle$ $<\exists n.ButtonOn(n)\rightarrow$

$\pi n.\{BestButton(n)?;serveFloor(e,n)\}>$

(4) $\rangle \rangle$ $floor(e)\neq 1\rightarrow goDown(e)$

end

proc $serveFloor(e,n)$

while $floor(e)<n$ do $goUp(e)$ ;

while $floor(e)>n$ do $goDown(e)$ ;

$buttonReset(n)$

end

: Auf der obersten Ebene (1) wird darauf geachtet, ob die Temperatur im Fahrstuhl richtig ist und dementsprechend auf die Ventilation eingewirkt. Wenn der Rauchmelder anschlägt (2), wird der Alarm angeschaltet, aber nur wenn der Ventilator nicht umgeschaltet werden muß. Wenn keine der bisherigen Ebenen aktiv ist, können die gewünschten Etagen (3) abgearbeitet werden. $BestButton(n)$ zeichnet dabei die nach einer Strategie günstigste Etage aus. Eine solche Strategie könnte ''der am längsten gedrückte Knopf'' oder ''die nach Abstand geringste Etage'' sein. Wenn keine Rufknöpfe mehr aktiv sind, fährt der Fahrstuhl auf die unterste Etage (4). Wenn während der Fahrt nach unten ein Knopf angeschaltet wird, wird auch dieser abgearbeitet. Erst wenn der Fahrstuhl unten angekommen ist, wird $control(e)=c_{e}$ beendet. Durch eine einfache $while$ -Schleife mit $control$ als Rumpf könnte der Aufzug dauerhaft betrieben werden. Würden die Bedingungen der Ebenen (3) und (4) mit $while$ -Schleifen modelliert, so würde ein Rufknopf, der während der Fahrt nach unten gedrückt wird, nicht mehr bearbeitet werden. Wenn der Controller von einem übergeordneten Programm aus mit verschiedenen Parametern $e$ aufgerufen wird (zum Beispiel $c_{e_{1}}\vert\vert...\vert\vert c_{e_{n}}$ ), können mehrere Aufzüge parallel betrieben werden.

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2001-01-04

$Poss(a,s)$	$\supset$	$[temp(e,do(a,s))=t\equiv {}$
			$(a=changeTemp(e)\wedge FanOn(e,s)\wedge t=temp(e,s)-1)\vee {}$
			$(a=changeTemp(e)\wedge \neg FanOn(e,s)\wedge t=temp(e,s)+1)\vee {}$
			$(t=temp(e,s)\wedge a\neq changeTemp(e))]$

$Poss(a,s)$	$\supset$	$[FanOn(e,do(a,s))\equiv {}$
		$(a=toggleFan(e)\wedge \neg FanOn(e,s))\vee {}$
		$(a\neq toggleFan(e)\wedge FanOn(e,s))]$

$Poss(a,s)$	$\supset$	$[Smoke(do(a,s))\equiv {}$
		$a=detectSmoke\vee {}$
		$(Smoke(s)\wedge a\neq resetAlarm)]$

proc $control(e)$
(1)		$<TooHot(e)\wedge \neg FanOn(e)\rightarrow toggleFan(e)>$
	$\vert\vert$	$<TooCold(e)\wedge FanOn(e)\rightarrow toggleFan(e)>$
(2)	$\rangle \rangle$	$<Smoke\rightarrow ringAlarm>$
(3)	$\rangle \rangle$	$<\exists n.ButtonOn(n)\rightarrow$
		$\pi n.\{BestButton(n)?;serveFloor(e,n)\}>$
(4)	$\rangle \rangle$	$floor(e)\neq 1\rightarrow goDown(e)$
end

proc $serveFloor(e,n)$
	while $floor(e)<n$ do $goUp(e)$ ;
	while $floor(e)>n$ do $goDown(e)$ ;
	$buttonReset(n)$
end