JPH03260835A - 知識ベースシステム作成装置 - 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、対象となる要求定義の事象に依存することな
く知識ベースの構築が可能な知識ベースシステム作成装
置に関するものである。

従来の技術 従来の知識ベースシステム作成装置では、ＫＥ（Ｋｎｏ
ｗｌｅｄｇｅ　ＥｎｇＩｎｅｅｒ　）が専門家から対象
となる知識の要求定義を収集し、要求定義の分析により
問題の性質や問題解決のための手段を明らかにした上で
知識表現の選択を行なう。次いで知識の構造化により、
知識を事実知識と経験知識とに分け、事実知識を先に作
成した上で経験知識を後で作成する。事実知識とは、例
えば「Ｆ定格電流」「−相二次電圧」といった事象から
なって幻り、経験知識とは、例えば「もし受電方式がＰ
ＦＳならば、ＰＦＳ電圧計回路を呼び出す。」といった
ようなものである。

第１１図は従来の知識ベースシステム作成装置における
エキスパートシステムの作成手順を示している。従来に
おいては、まずユーザからの要求を定義しくａ）、その
要求定義の分析をした後（ｂ）、知識の構造設計を行な
い（Ｃ）、知識の仕様決定を行ない（ｄ）、知識のコー
ディングを行ない（ｅ）、テストおよび評価を行なって
（ｆ）、変更がある場合は変更して（ｇ）、実用システ
ムを完成させていた（ｈ）。そして知識を拡張する場合
には、（Ｃ）以降の動作を繰り返していた。このような
動作手順は、一般のソフトウェア開発に類似した点があ
るため、知識の拡張作業ではＫＥ専任者に頼らざるを得
なく、経験知識を有する専門家が容易に行なうことはで
きなかった。

従来の知識ベースシステム作成装置は、経験知識の構文
や表現形式を理解しなければ知識ベースの作成が困難で
あり、表現形式に基づいて順序たてて入力する必要性が
あった。例えば経験知識の記述は、「（（英文関数名（
事象名））、（英文関数名（副事象名）））。」という
表現形式が採られ、一般の専門家がこのような表現形式
を知っていることは殆どなく、また解読性も良くなかっ
た。このため事実知識の有効な利用が図れず、経験知識
の整備が後から行なわれるのが現実であった。また事実
知識の場合でも、既に人力が行なわれて存在しているに
もかかわらず、他の定義部でも重複した入力がなされ、
変更の際には多くの時間を必要としていた。

発明が解決しようとする課題 前述したように、従来の知識ベースシステム作成装置で
は、経験知識の構文や表現形式を理解し、知識表現のた
めの構文や表現形式の選択が適切でなければ、最適な経
験知識の作成ができなかった。また、経験知識を所有す
る専門家は、経験知識の構文や表現形式、作業手順など
を理解していることが殆どなく、知識ベース構築支援ツ
ールのもとて経験知識を作成するためには、構文や表現
形式、作業手順等について完全に理解する必要があった
。

また、構文や表現形式に基づいて順序だてて入力するた
め、別名称による重複入力といった入力ミスや、フレー
ムといった事実知識の共通化やオブジェクトといった経
験知識の整備化が図れず、作成や変更に多くの時間を必
要とする問題があった。

さらに、知識ベースの記述が日本語による表現形式では
ないため、その都度確認しながらこのような意味がある
と理解しなければならず、経験知識の解読が困難で知識
ベースの保守が煩わしくなるといった問題があった。

本発明は、従来のこのような問題を解決するものであり
、オブジェクトといった経験知識の構文や表現形式を完
全なまでも理解しなくとも、知識ベースの作成を可能と
した知識ベースシステム作成装置を提供することを目的
とする。

課題を解決するための手段 本発明は、前記目的を達成するために、熟練者の持つ事
象または事実およびその値を表現した対象データと、そ
れらを記述し参照する条件部および結論部または実行部
の組から成る知識とを規則によって格納する知識ベース
システム作成装置において、取得された記述要素に基づ
いて日本語修飾語を定義することができる日本語記述手
段と、定められた手順要素に基づいて日本語記述手段に
より知識ベースを作成して格納することができる知識ベ
ース格納手段と、知識ベースを用い前向きの推論を行な
って結論を導き出す推論システムが知識ベースとの照合
により解決および実行する際に指定または選択された知
識ベースの条件に基づいて各知識内容を統合して利用で
きる知識ベース統合利用手段と、各知識内容の特定領域
を共通に利用できる知識ベース共通領域利用手段とを備
えている。

作用 本発明において、経験知識の表現形式の内容は予め決め
ておかなければならない。事象名と副事象名、副事象名
に対する値を記述する要素として抽出し、記述する順序
も決定し、知識ベースの構造設計を明確にする。そして
、作成者はこの構造設計をもとに、マン・マシン・イン
タフェースの項目を選択しながらデータ入力を繰り返す
だけで作成が可能となる。

また、経験知識と事実知識の整備を充実させるために、
アトム、フレームといった同一領域の事実知識を共通に
利用し、個別の経験知識と事実知識を階層的に統合させ
て利用することにより、知識の追加および変更に対し柔
軟に対応することができる。

さらに、記述する要素を日本語による記述表現とし、そ
の内容の表示および出力を付加することにより、解読性
の向上と編集の容易性とを実現することができる。

実施例 第１図は、本発明の知識ベースシステム作成装置が装備
されたエキスパート・システムの一実施例を示すブロッ
ク図である。第１図において、１００はマン・マシン・
インタフェース、１０１は知識獲得部、２００は知識ベ
ースシステム作成装置、３００は知識ベース、４００は
知識処理部、４０１は推論エンジン、５００は出力部で
ある。

マン・マシン・インタフェース１００は、ユーザとの間
でエキスパート・システムの利用を提供し、ＫＥとの間
で知識ベースの構築と保守を対話的に支援する。知識獲
得部１０１は、マン・マシン・インタフェース１００か
ら入力された知識ベースを編集する装置を備えている。

知識ベースシステム作成装置２００は、知識獲得部１０
１で獲得した知識を効率的に格納し、それをメモリ上に
登録して知識ベース３００とする。知識処理部４００は
、前向きの推論を行なう推論エンジン４０１を用いて知
識ベース３００に登録された知識を解釈し、利用に適し
た形に処理し、得られた結果を出力部５００へ出力する
。

第２図は、第１図をより詳細に示した図である。ここで
は知識処理部４００へ知識ベース３００から入力される
知識は、−旦知識解釈部４０２で解釈され、また知識処
理部４００で入出力されるデータを一時的に格納するエ
リアおよび知識処理部４００で得た結論を保存させるエ
リアとして、ワーキング・メモリ４０３を用いている。

知識ベースシステム作成装置２００により構築された知
識ベース３００は、経験知識を記述するルールや事実知
識であるアトム、メタフレーム、フレーム、コマンドフ
レームおよび初期化ファイル、関数ファイル、日本語助
詞ファイルなどを含んでいる。

第３図は、知識ベースシステム作成装置２００の構成を
示している。知識ベースシステム作成装置２００は、知
識ベースの構築において、構築の最適化と保守性、資源
の有効活用を図るために、日本語による記述表現を可能
とするための日本語記述手段２０１と、定められた手順
要素に基づいて日本語記述手段２０１により知識ベース
を作成して格納可能な知識ベース格納手段２０２と、知
識ベースの内容を統合して利用可能な知識ベース統合利
用手段２０３と、知識ベースの内容の特定領域を共通に
利用可能な知識ベース共通領域利用手段２０４と、これ
ら各手段およびその入出力を制御して知識ベースの作成
、編集を指示する制御手段２０５とを備えている。

次に、この知識ベースシステム作成装置２００における
動作の概時について説明する。まず事実知識であるアト
ム、フレーム、メタフレーム、コマンドフレームおよび
関数の事象や副事象に対しては変数の定義とそれに対す
る値を外部入力手段からセットする。また、縄験知識の
オブジェクトでは、構文や表現形式により、記述すべき
要素を抽出し、記述の手順を制御部２０５で確認させる
。この記述する要素が確認されると、制御部２０５の働
きによりワーキングメモリ４０３上に一旦登録される。

ここで知識ベース統合利用手段２０３による経験知識わ
よび事実知識の細分化番＝よる統合利用と、知識ベース
共通領域利用手段２０４の事実知識による特定領域の共
通利用が制御部２０５による確認の高速化とワーキング
メモリ４０３の使用制限に役立てられ、処理上においで
有効に働く。またこの知識ベースシステム作成装置２０
０は、記述された知識ベースを、−旦制洞部２０５の働
きにより、知識の解釈および個別の経験知識と事実知識
とを実行本体として自動的に遅結させる。このとき、経
過ログとエラー情報をガイダンスの形式でタイムリーに
デイスプレィ上に表示し、出力させることにより、作成
者に対し知識の解釈状況を提供し、構文や表現形式の確
認を促すことができる。さらに知識リストをガイダンス
の形式で出力させることにより、知識の登録状況が把握
でき、次の処理へ移るための参考となる。これらのガイ
ダンスは、知識ベースから継承された日本語表現により
表示されるので、これを参照しながら経験知識の編集が
可能となる。このため経験知識の構文や表現形式を完全
なまでに理解しなくても、ガイダンスという形式で表示
および出力が自動的になされるため、知識ベースの格納
時には特に意識する必要がない。

第４図は、この知識ベースシステム作成装置２００の知
識ベース格納手段２０２における知識ベースの構築プロ
セスを示している。まず、専門家とＫＥとの間で対象に
ついての質疑、応答を行ない獲得された経験知識の要求
定義を分析、整理し、知識の表現形式の内容としたもの
を構造化する（ステップ２１１）。次に、この知識の構
造化をもとに知識の拡張化を図る（ステップ２１２）こ
の知識の拡張化は、経験知識の構文が、状態の分析（ス
テップ２１３）、状態の認識（ステップ２１４）、状態
から仮説の導出（ステップ２１５）、結論の抽出（ステ
ップ２１６）の形となるように設計し、これらのステッ
プを繰り返しながら、知識ベースの構築を実現する（ス
テップ２１７）。

第５図は、前記知識ベースの構築プロセスを具体的に実
現するための制御フローである。まずユーザからの要求
を定義しくステップ２２１）、この要求定義を分析しく
ステップ２２２）、これをどのような知識表現を用いて
記述するかを選択しくステップ２２３）、選択された知
識表現に基づいて知識の構造化を行ない（ステップ２２
４）、プロトタイプを作成（試作）する（ステップ２２
５）。その後、このプロトタイプをテストおよび評価し
くステップ２２６Ｌ必要な変更を加えて機能を拡張して
（ステップ２２７）、実用システムを完成する（ステッ
プ２２８）。さらにこの実用システムについても、実用
に供してその評価を行ない（ステップ２２９）、必要な
変更を加えてＩｌ！能を拡張する（ステップ２３０）。

この知識ベース構築手順では、第１１図に示す従来例に
比べて、プロトタイプ作成（試作）（ステップ２２５）
の追加と、テスト、評価（ステップ２２６）とは別に実
用、評価（ステップ２２９）を追加することにより機能
拡張が容易となり、また知識ベースの構築が対象分野を
個別にして追加できる利点がある。さらに第４図に示し
た知識ベース構築プロセスにおける知識の拡張化（ステ
ップ２１２）の方式を、プロトタイプの作成（試作）（
ステップ２２５）および変更・機能拡張において考慮さ
せることにより、より高度な知識ベース格納手段２０２
を構成することができる。

第６図は、第５図のステップ２２３「知識表現の選択」
における選択可能な知識表現の形式を示しており、論理
型表現（命題論理型および述語論理型を含む）、オブジ
ェクト指向の階層知識表現、日本語文法７日本語データ
表現、プロダクション型／ルール型表現、あいまい的記
述表現、データのフレーム表現、断片的知識の意味材は
表現の中から適宜組み合わされて選択される。

第７図は、第５図のステップ２２４「知識の構造化」に
おける知識ベースの日本語記述の形成を示している。日
本語記述では助詞または関数といった日本語文法表現と
、オブジェクト、アトムで値を定義することができる日
本語データ表現が可能である。その具体的な記述例が第
８図に示されている。

第８図において、２３１はルール（オブジェクトメイン
）、２３２はルール（オブジェクトコンプリメンタリ）
、２３３はメタフレーム、２３４はアトム、２３５はフ
レーム、２３６はコマンドフレームである。これらの日
本語記述手段により、ＫＥ以外の作成者でも簡単に内容
を解読することが可能となり、従来の英文関数名による
記述表現に比べ、保守性が一段と向上する。

第９図は、第３図における知識ベース統合化利用手段２
０３の具体例を示す。経験知識であるオブジェクトは、
対象によりオブジェクトＯ〜オブジェク）１０のいずれ
かに区分され、知識処理の指示により確当するオブジェ
クトのみが処理を実行することになる。このようなオブ
ジェクトは、オブジェクトＯ〜オブジェクト１０におい
て「〜を　呼び出し。」と関数表現された内容に比例し
て、オブジェク）Ｏ〜オブジェクト１０に混在する。事
実知識であるアトム、メタフレーム、コマンドフレーム
はいずれも１つのデータとして格納されているが、メタ
フレームが継承しているフレームについては、事象、副
事象に整理された内容に比例して存在する。またメタフ
レームとコマンドフレームについては各オブジェクト内
で「〜を　取り出し。」、「〜　の　コマンド出力。

」と関数表現された内容に比例してデータ内に存在する
ことになる。アトムについては、オブジェクトＯ〜オブ
ジェクト１０およびフレーム、メタフレーム、コマンド
フレームにおいて「〜　は（値）。」と関数表現された
内容に比例して存在する。

これらのオブジェクト、アトム、フレーム、メタフレー
ム、コマンドフレームは、単一のデータとして存在して
いるため、知識ベースの表現においては、オブジェクト
Ｏ〜オブジェクト１０のいずれかを中心に階層化形式で
統合化させて利用することが、ワーキング・メモリの有
効利用と知識ベースシステム作成装置内の制御部の高速
化、さらにはデータの単一化による保守性の向上につな
がる。これらについての具体的な構築例が第８図の矢印
で示されている。

第１０図は、第３図の知識ベース共通領域利用手段２０
４の具体例を示している。各知識ベースの内容と各知識
ベースの因果関係については第９図で説明した通りであ
る。本来、知識ベースの構造化を十分考慮することで、
対象となるオブジェクトによってはアトム、メタフレー
ム、コマンドフレームを同一データとして共通に利用す
ることが可能である。本例では、オブジェクトの「機種
の決定」で利用していたアトム、メタフレーム、コマン
ドフレーム内の判定、設計基準データが他のオブジェク
トの「機器配置」においても利用できることを示してい
る。このように共通化された領域の利用を図ることによ
り、知識ベースのコンパクト化と保守性を容易にするこ
とができる。第８図のアトム２３４にはこれについての
具体例が示されている。

発明の効果 以上のように、本発明の知識ベースシステム作成装置に
よれば、熟練者の持つ事象または事実およびその値を表
現した対象データと、それらを記述し参照する条件部お
よび結論部または実行部の組から成る知識とを規則によ
って格納する知識ベースシステム作成装置において、取
得された記述要素に基づいて日本語修飾語を定義するこ
とができる日本語記述手段と、定められた手順要素に基
づいて「本島記述手段により知識ベースを作成して格納
することができる知識ベース格納手段と、各知識内容を
統合して利用できる知識ベース統合利用手段と、各知識
内容の特定領域を共通に利用できる知識ベース共通領域
利用手段とを備えているので、知識ベース格納手段にお
ける構築プロセスおよび構築手順とガイダンスの提供を
利用することにより、言語仕様に基づく構文および表現
形式を完全なまでも理解しなくとも、一般の専門家が人
力ミスなしに事実知識の共通化や経験知識の整備化を図
ることができ、無駄のない最適な知識ベースシステムを
構築することができる。

また知識ベースの表現形式が日本語による記述手段であ
るため意図することが容易に理解でき、ガイダンスのた
めの表示と出力が知識ベースからそのまま継承できるな
ど知識ベースの保守性、読解性を飛躍的に向上させるこ
とができる。

さらに、特定事実知識の共通領域利用手段による繰り返
し利用と、統合利用手段における経験知識および事実知
識の細分化による階層的な統合利用は、知識ベースシス
テム作成装置内の制御部の高速化とワーキング・メモリ
の使用制限に役に立ち、追加または変更面での柔軟な対
応が期待できる。

このように、本発明は、知識ベースの内容が容品に理解
できるとともに、構築が簡単で入力ミスを未然に防ぐこ
とができ、メモリなどの資源が有効に活用できるなど大
きな効果をもたらすものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用したエキスパート・システムの一
実施例を示すブロック図、第２図は第１図ニ示すエキス
パート・システムのより具体的な構成を示すブロック図
、第３図は本発明の一実施例における知識ベースシステ
ム作成装置の構成を示すブロック図、第４図は同実施例
における知識ベースの構築プロセスを示すフロー図、第
５図は同実施例における知識ベースの構築手順を示す制
御フロー図、第６図は同実施例における知識ベースの表
現構成を示す図、第７図は同実施例における知識ベース
の日本語記述の構成を示す図、第８図は本発明において
構築された知識ベースの具体例を示す図、第９図は本発
明における知識ベースの統合化の具体例を示す図、第１
０図は本発明における知識ベースの共２ｉ！！領域利用
の具体例を示す図、第１１図は従来の知識ベースの構築
手順を示す制御フロー図である。 １００・・・マン・マシン・インタフェース、１０１・
・・知識獲得部、２００・・・知識ベースシステム作成
装置、２０１・・・日本語記述手段、２０２・・・知識
ベース格納手段、２０３・・・知識ベース統合利用手段
、２０４・・・知識ベース共通領域利用手段、３００・
・・知識ベース、４００・・・知識処理部、４０１・・
・推論エンジン、４０２・・・知識解釈部、４０３・・
・ワーキング・メモリ、５００・・・出力部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 熟練者の持つ事象または事実およびその値を表現した対
   象データと、それらを記述し参照する条件部および結論
   部または実行部の組から成る知識とを規則によって格納
   する知識ベースシステム作成装置において、取得された
   記述要素に基づいて日本語修飾語を定義することができ
   る日本語記述手段と、定められた手順要素に基づいて前
   記日本語記述手段により知識ベースを作成して格納する
   ことができる知識ベース格納手段と、前記知識ベースを
   用い前向きの推論を行なって結論を導き出す推論システ
   ムが前記知識ベースとの照合により解決および実行する
   際に指定または選択された知識ベースの条件に基づいて
   各知識内容を統合して利用できる知識ベース統合利用手
   段と、各知識内容の特定領域を共通に利用できる知識ベ
   ース共通領域利用手段とを備えた知識ベースシステム作
   成装置。