JPH03186930A - エキスパートシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、自然言語入力を可能にするところの改善され
たユーザインタフェースを備えたエキスパートシステム
に関する。

［従来の技術］ エキスパートシステムにおいて、そのシステムの完成後
も開発者や必要の場合使用者も、出力された推論結果を
検討した上でより適切な推論結果を得る目的で知識ベー
スの内容を変更したり、追加したりする必要がある。

しかしながら、知識ベースはそのシステム設計者がその
知識ベースを構築するために都合のよいプログラム言語
例えばＬＩＳＰやＰＲＯＬＯＧやＣなどで作られている
ため、直接の開発者でもなければ、知識ベースの内容を
変更・追加することは非常に困難であった。また、より
快適なユーザインタフェースを得るために、汎用的な自
然語解釈機構を利用する試みもなされているが、そのよ
うな装置では字句解析手段や構文解析手段やさらには構
文解析の結果を内部形式に変換する変換部などそれ自体
がエキスパートシステムよりはるかに大きなシステムと
なり、現在使用されているエキスパートシステムに搭載
できるようなものではない。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明の課題は、上記実状に鑑み、システムに対して大
きな負担を与えずにシステム開発者やシステム利用者か
容易に知識ベースの内容、例えばプログラム関数を変更
・追加できる機能をエキスパートシステムに与えること
である。

［課題を解決するための手段］ 上記課題は、本発明によれば、ルール表現で記述された
プログラム関数を格納するルール型の知識ベースと、前
記知識ベースを利用して推論実行する推論機構を備えた
エキスパートシステムに自然言語入力エディタ機構を組
み込み、この入力エディタを、知識ベースで用いられて
いるプログラム関数とと自然言語を対応させて収納して
いる辞書ファイルと、この辞書ファイルを用いて入力さ
れた自然言語表現を対応するプログラム関数表現に変換
して知識ベースに出力する言語変換部とから構成するこ
とにより解決される。

［作　用］ この構成によれば、利用者が知識ベースの内容にあるル
ールを追加する場合は、入力手段から入力されたルール
の自然言語表現は自然言語人力エディタによって自動的
にプログラム言語でのルールに翻訳されて知識ベースに
送り出されるので、たとえプログラム言語に習熟してい
なくても容易に知識ベースを改良することができる。例
えばこの知識ベースかＬ　Ｉ　Ｓ　Ｐで書かれていたと
して、今“′ごみ切れの操作を認知した”場合、”こみ
切れ認知時操作ルールクラスを推論する”という自然言
語によるルールの追加を入力手段を介して行うと、これ
は自然言語人力エディタにより、（こみ切れ発生中操作
３（＄ソウサニンチ　ごみ切れ）→（＄ＦＯＲＷＡＲＤ
−ＣＨＡＩＮ　　ごみ切れ認知時操作ルールクラス））
というＬ　Ｉ　Ｓ　Ｐ表現の形で知識ベースに格納され
る。

［効果〕 上述したように、本発明によるエキスパートシステムで
は、プログラミング言語で書かれた知識ベースの変更・
追加が自然言語によって行うことかできるので、プログ
ラム言語に習熟していない者でもその知識ベースの改良
を容易に行うことができる。その他の本発明によるエキ
スパートシステムの特徴、作用、効果は、以下に図面を
用いながら詳説される実施例を理解することで明らかに
されるだろう。

［実施例］ 以下本発明によるエキスパートシステムの実施例を焼却
炉の制御に応用されたものを取り挙げて図面を用いなが
ら説明する。

第１図のおいて、焼却炉１には複数種類のセンサ２が設
けられており、各センサ２は計装盤３に接続されている
。また、焼却炉１内には工業用テレビカメラ４が配置さ
れており、この工業用テレビカメラ４が第１信号ライン
５を介してデータ処理用コンピュータ６に接続されると
ともに、計装盤３が第２信号ライン７を介してデータ処
理用コンピュータ６に接続されている。

そして、このデータ処理用コンピュータ６は第３信号ラ
イン８を介して推論用コンピュータ９に接続されている
。また、この推論用コンピュータ９はキーホード１０お
よび出力装置としてのモニター装置１１と音声出力装置
Ｉ２とプ１ノンタ１３か接続されている。

第２図に示すように推論用コンピュータ９は、データ処
理用コンピュータと接続されているデータ通信用インタ
ーフェイス８０と、Ｌ　ｉ　ｓ　ｐ言語で書かれたルー
ルからなる知識ベース５０と、推論機構６０と、自然言
語入力エディタ機構７０と、そしてモニタやプリンタな
どの外部入出力装置１０．１１．１２．１３との中継を
行うＩ１０インターフェース９０とを備えている。

知識ベースには焼却炉１の運転技術に関する専門家の経
験則が複数のプロダクション・ルールとして格納されて
いる。このプロダクション・ルールは経験則を条件部と
動作部の形式で規定したものであり、たとえば条件部に
焼却炉１の設定温度を規定し、焼却炉ｌの現在の温度が
設定温度以上になれば動作部に規定した「温度が高い」
という判定値を結論とするものである。

また、プロダクション・ルールはルールクラスごとに階
層的に分類されており、ルールクラスは各タスクごとに
設けられている。このタスクとは焼却炉ｌを運転するた
めの制御手段の操作、および操作動作を行うために必要
とするサブタスクとしての操作量の算定などである。し
たがって、知識ベースはタスクごとに関係するプロダク
ション・ルールを集めてルールクラスとして分類すると
ともに、各ルールクラスに分類したプロダクション・ル
ールを、各タスクを形成するサブタスクごとに下位のル
ールクラスとして分類し、各下位のルールクラスに分類
されたプロダクション・ルールをさらに下位のルールク
ラスに階層的に順次分類したものである。

第３図は、焼却炉１の運転技術に関して構築された知識
ベースの具体的内容を示すものである。この図では、理
解しやすいように自然言語で示しているが、もちろん実
際の知識ベースでは、プロクラミンク言語、ここではＬ
ＩＳＰで書かれている。そして、この図に示すように、
知識ベースはセンサ異常判断、燃焼データ個別判断、燃
焼状況総合判断の各ルールクラスで構成され、それらの
各ルールクラス、例えば「燃焼状況総合判断」は、「運
転操作判断」などの下位の複数のルールクラスで構成さ
れている。

さらにこの「運転操作判断」は、「こみ切れ操作ｊなど
の下位のルールクラス出構成され、この「ごみ切れ操作
」ルールクラスはさらに下位の「ごみ切れ認知時操作」
　「ごみ切れ発生中操作」などの最下位のルールクラス
で構成されている。この最下位のルールクラスは、例え
ば「ごみ切れ発生中操作１」のようなプロダクション・
ルールで構成されている。

以下、上記構成によるエキスパートシステムによる焼却
炉の制御について説明する。

焼却炉１の燃焼状態を示す指標として温度、圧力などを
各センサ２で検出し、検出された計測値を計装盤３にお
いて所定のデータ形式の計測値データ処理用コンピュー
タ６に送信する。

また、工業用テレビカメラで焼却炉１の内部を撮像し、
撮像された画像の画像信号を第２信号ライン５を介して
データ処理用コンピュータ６に送信する。そして、処理
用コンピュータ６においては、入力された種々の計測値
データから蒸気量などを算出するとともに、画像から炎
の状態やごみ量などを算出し、センサ２で直接検出する
ことができなかった計測値データを収集する。そして、
収集された計測値データを第３信号ライン８を介してエ
キスパートシステムの構成本体として推論用コンピュー
タ９に送信し、推論用コンピュータ９において焼却炉１
の現在の焼却状態を判定するとともに、将来の燃焼状態
を推論し、推論された燃焼状態に対して対応スヘき焼却
炉１の操作方法を推論結果としてモニター装置１１や音
声出力装置１２およびプリンタ１３に出力する。

このようにして出力された推論結果に基づいて焼却炉が
制御されるわけであるが、このシステムの構築時に知識
ベースに専門家の知識が完全にそして論理的に収納され
ることは難しいし、また現状のエキスパートシステムで
は人間のような学習能力を持っていないので、必ずしも
最適の結果を得られるとは限らず、エンドユーザ、ある
いはシステム構築者による知識ベースの内容の変更や追
加が必要となる。この発明によるシステムでは、知識ベ
ースの変更◆追加の作業において、例えば追加したいＬ
　Ｉ　Ｓ　Ｐのプログラム関数を自然語の形で入力する
と自然言語人力エディタ機構７０の働きでＬ　Ｉ　Ｓ　
Ｐでのプログラム関数表現に変換され知識ベース５０に
送り出される。

次にこの自然言語入力エディタ機構７０について述べる
； 第２図に示すように自然言語入力エディタ機構７０は基
本的には辞書ファイル７１と変換部７２から構成されて
いる。

辞書ファイル７１は、第４図に示すように、知識ベース
つまりルールベースに使われている０ 全てのＬＩＳＰ関数を四則演算、論理演算、比較演算、
ユーザ関数、推論制御などに分類して格納しており、そ
の各Ｌ　Ｔ　Ｓ　Ｐ関数はそれぞれＬＩＳＰ関数名、自
然言語名、ＬＩＳＰ表現、自然言語表現、引数の個数、
引数内容、関数の種類、条件部使用の有無や結論部使用
の有無などの値を有している。例えば、ソウサニンチの
ところでは、ＬＩＳＰ関数名として”＄ソウサニンチ”
、自然言語名として”操作認知”、ＬＩＳＰ表現として
”　（＄ソウサニンチ　ＸＩ）”自然言語表現として”
　（ＸＩ　　の操作を認知した）″、引数の個数として
”　■”といったように登録されている。

言語変換部７２は、入力された自然語表現でのルールを
辞書ファイルをアクセスしなからＬＩＳＰ言語表現での
ルールに変換して知識ベースの所定の位置に格納する。

例えば、第３図に示されたルールクラスの階層において
、「燃焼状況総合判断」ルールクラスの下位の「運転操
作判断」ルールクラスの更に下位の「ごみ切れ■ 操作ｊルールクラスのさらに下位に位置する「ごみ切れ
発生中操作２」の後に次の内容のプロダクションルール
を追加する例をここで提示する。

追加のルールの内容は； ［ルール名］　ごみ切れ発生中操作３ ［条件部］　　ごみ切れの操作を認知した［結論部］　
　ごみ切れ認知時操作ルールクラスを推論するである。

これは、自然言語表現であり、実際には次のＬＩＳＰ表
現：（（こみ切れ発生中操作３　（＄ソウサニンチ　ご
み切れ）　→（＄ＦＯＲＷＡＲＩｌ−ＣＨＡＩＮ　　ご
み切れ認知時操作ルールクラス））の形でルールベース
に入力されなければならい。ここで、＄ソウサニンチや
＄ＦＯＲＷＡＲＤ−ＣＨＡ　ＩＮはＬＩＳＰ関数であり
、ごみ切れやごみ切れ認知時操作ルールクラスはそれぞ
れその引数である。

この実施例ではルールの追加作業はメニュ方式％式％ ステップ１：ルールクラス及びルールの選択知識ベース
の修正プログラムが起動されると、第５ａ図に示されて
いるように、ルールクラスの最上層にあるルールクラス
が表示され、修正したいルールクラスの入力待ちとなる
。ここで”３”を選択すると、第５ｂ図に示されている
ように、「燃焼状況総合判断」ルールクラスの次の階層
に位置するルールクラスが表示され、再び入力待ちとな
る。ここで”２”を選択すると、再び次の階層のルール
クラスが表示され、そして希望するルールクラスを選択
するという作業を繰り返して、最下層に位置するプロダ
クションルールを表示するメニュに到達し、ここで第５
ｃ図に示されるように追加を選択し、その後追加するル
ールの置き場所を指示するため、ここでは”２”が選択
される。

この一連の作業によって、次に入力される新ルールの追
加の位置が「ごみ切れ発生中操作」ルールクラスの「ご
み切れ発生操作２」ルールの後ろに決定される。この位
置は自然言語知識３ エディタ７０のポインタ手段に格納される。

ステップ２：ルール内容の入力 順次表示されるメニュ画面に従って、まずルール名を入
ツノしく第５ｄ図）、次いで条件部を入力する（第５ｅ
図）。上述したように、追加されるべき新ルールではソ
ウサニンチというＬＩＳＰ関数が使われるため、ここで
は”４”が選択される。第５ｅ図で示されている選択項
目に関しては第４図ですでに説明された辞書構造を利用
して関数の種別が表示されることになる。

次のメニュでは該当するユーザ関数の全てが表示される
（第５ｆ図）。つまり辞書ファイルに格納されている関
数の内ユーザ関数でかつ条件部使用−Ｙとなっているも
のだけが自然語色で表示されるのである。ここでは操作
認知が選択される。次に、操作認知のＬＩＳＰ関数の引
数の入力メニュが辞書ファイルに格納された引数の個数
と引数の内容を参照することによりそれに対応させて表
示される（第５ｇ図）。

以上で条件部の入力が終了したので、第５ｈ図４ で示された確認用のメニュによりこれまで入力したデー
タを確認する。

この作業において、条件部は辞書の「自然言語表現」の
パターンで画面表示され、同時に辞書ファイルのｒＬＩ
ＳＰ表現」によって条件部は（＄ソウサニンチごみ切れ
）と変換される。

の変換処理は言語変換部７２によって行われる。

つまり、この段階で、自然言語変換部７２のバッファに
”　（（ごみ切れ発生中操作３（＄ソウザニンチ　ごみ
切れ））　→”と格納される。

ステップ３：結論部の入力 結論部の人ツＪにあたっては、第５１図に示されるメニ
ュが表示されるが、追加されるべきルールではＦＯＲ，
ＷＡＲ，Ｄ−ＣＨＡＩＮという推論起動のＬＩＳＰ関数
を使うためここでは”３゜推論制御”を選択する。

次に、推論制御を関数の種類にもつものが辞書ファイル
から取り出されてその自然言語メニュが第５ｊ図に示さ
れるように表示されるので”　■、推論起動”を選択す
る。続いて推論起５ 動のＬＩＳＰ関数の引数人力メニュが辞書の「引数の個
数」と「引数の内容」を参照することによって第５に図
のように表示される。

以下、階層的に選択して最終的に「ごみ切れ認知時操作
」ルールクラスを選択する。これにより、結論部の人力
が終わり、最後に第５．ｆ’図に示されるような確認メ
ニュで入力を確認して終了する。

この段階で自然言語変換部７２のバッファに”　（＄Ｆ
ＯＲＷＡＲＤ−ＣＨＡ　Ｉ　Ｎ　　ごみ切れ認知時操作
ルールクラス））”が追加され、全体として”　（（ご
み切れ発生中操作３（＄ソウナニンチごみ切れ）　→ （＄ＦＯＲＷＡＲＤ−ＣＨＡＩＮ　　ごみ切れ認知時操
作ルールクラス））と格納される。この変換されたＬ　
Ｉ　Ｓ　Ｐ関数、つまり追加されるべきルールがポイン
タ手段によって示された知識ベース５０の所定の位置に
格納される。そしてこのエキス−パートシステムを再起
動スレハ以後この追加されたルールは使用可能となる。

６

【図面の簡単な説明】

図面は本発明に係わるエキスパートシステムの一実施例
を示し、第１図はエキスパートシステムを用いた焼却炉
設備のブロック図、第２図はエキスパートシステムのブ
ロック図、第３図は知識ベースの具体的内容を示す説明
図、第４ａ図は辞書ファイルの予約関数の一部を示す説
明図、第４ｂ図は辞書ファイルのユーザ関数の一部を示
す説明図、第５ａ〜５１図は新しいルールが追加される
様子を示す説明図。 （５０）・・・知識ベース、（６０）・・・推論機構、
（７０）・・・自然言語入力エディタ機構、（７１）・
・・辞書ファイル、（７２）・・・言語変換部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ルール表現で記述されたプログラム関数を格納するルー
   ル型の知識ベース（５０）と、前記知識ベース（５０）
   を利用して推論実行する推論機構（６０）と、自然言語
   入力エディタ機構（７０）とを備え、前記エディタ機構
   は、知識ベースで用いられているプログラム関数と自然
   言語を対応させて収納している辞書ファイル（７１）と
   、この辞書ファイル（７１）を用いて入力された自然言
   語表現を対応するプログラム関数表現に変換して知識ベ
   ースに出力する言語変換部とから構成されていること特
   徴とするエキスパートシステム。