JPH04332041A - ルールベース型制御装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ルールベース型制御装
置に関し、特にワーキングメモリへの事実追加削除管理
、競合集合メモリへの競合集合要素追加削除管理に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】プロダクションシステムは、ＩＦ〜ＴＨ
ＥＮ〜形式で記述されるプロダクションルール（以下、
単にルールという）を用いて構成したシステムである。 ルールの“ＩＦ〜”の部分は条件部、“ＴＨＥＮ〜”の
部分は実行部と呼ばれ、ルールの追加、削除が、推論プ
ログラムの変更に相当する。

【０００３】また、前向き推論（ｆｏｒｗａｒｄ　ｒｅ
ａｓｏｎｉｎｇ　）は、与えられた事実をもとに、推論
を繰り返して結論を導き出す方法である。すなわち、与
えられた事実をルールの条件部に入力して、１つの結論
を導き出す。その結論を、新たに加わった事実として扱
い、再びルールの条件部に入力して、さらに次の結論を
導き出す。このような推論動作を繰り返すことで、ルー
ルの検証を先頭から順次行っていく手法である。いわば
、一定の事実から出発して特定の仮説を結論として選択
する手法である。

【０００４】プロダクションシステム前向き推論を行う
ルールベース型制御装置は、前向き推論を実行するプロ
ダクションシステムであり、ルールを格納するためルー
ルベースを備え、事実を登録するメモリとしてワーキン
グメモリを備える。さらに、パターンマッチの結果とし
て得られる競合集合（ｃｏｎｆｌｉｃｔｓｅｔ）要素を
格納する競合集合メモリが用いられる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
プロダクションシステム前向き推論を行うルールベース
型制御装置では、事実の追加削除が生じた場合の動作に
問題点があった。すなわち、ワーキングメモリの内容に
変化が生じた場合（事実の追加削除が生じた場合）、変
化後のワーキングメモリ中の全事実とルールベース中の
全条件部の比較が行われ新たに競合集合が生成されるこ
とに起因して、以下のような問題が生じていた。

【０００６】（１）ワーキングメモリの内容の変化のた
びに競合集合を計算するため、前回計算した競合集合に
係る情報の有効利用に欠ける。

【０００７】（２）また、ワーキングメモリや競合集合
メモリの内容削除動作に時間を要する。

【０００８】（３）ワーキングメモリの内容の属性とは
無関係のルールについても計算が行われるため、動作の
高速化が阻まれる。

【０００９】このように、従来、ルールベース上のルー
ルとワーキングメモリ上の事実との高速照合に支障とな
る問題点があった。本発明は、前回計算した競合集合に
係る情報を有効利用して高速照合を実現することを目的
とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明は、ルールベースと、ワーキングメモ
リと、競合集合メモリと、ルール照合データ管理部と、
を備えており、各構成部材が以下のような構成及び機能
を有することを特徴とする。

【００１１】まず、ルールベースはルールを格納する。 本発明におけるルールは、条件部及び実行部の他、条件
部が参照する事実の属性を表すワーキングメモリ属性を
有する。さらに、ルールには個々にルール識別子も付与
される。

【００１２】次に、ワーキングメモリには、事実が登録
される。ワーキングメモリに登録される事実には、事実
の内容を表す事実データの他、関係する競合集合要素を
表す競合集合要素識別子及びルールの条件部により参照
される属性が付加される。さらには、事実個々に、ワー
キングメモリ事実識別子が付与される。

【００１３】競合集合メモリは、関係するルールを表す
ルール識別子及び関係する事実を表すワーキングメモリ
事実識別子を有する競合集合要素に、さらに競合要素識
別子が個々に付与された競合集合要素を格納する。

【００１４】さらに、ルール照合データ管理部は、第１
の指示子、第２の指示子及び第３の指示子を有する。第
１の指示子は、ルールベース上のルールを走査するため
の指示子である。第２の指示子は、ワーキングメモリ上
の新事実を指定するための指示子である。第３の指示子
は、ワーキングメモリ上の古い事実を走査するための指
示子である。

【００１５】ルール照合データ管理部は、新事実をワー
キングメモリに登録した場合には、まず第１の指示子、
第２の指示子及び第３の指示子によりルールベースとワ
ーキングメモリの照合を実行する。この照合は、属性ご
とに行う。すなわち、登録した事実の属性と同一のワー
キングメモリ属性を有し（すなわち条件部が当該属性を
参照し）ているルールと、登録すべき事実の属性と同一
の属性を有している事実との照合が実行される。照合が
成立した場合には、これに対応して各部材へ所定の識別
子を書き込む。すなわち、競合集合要素のルール識別子
には照合成立に係るルールを表すルール識別子を書き込
み、競合集合要素のワーキングメモリ事実識別子には照
合成立に係る事実を表すワーキングメモリ事実識別子を
書き込む。競合集合要素には、競合要素識別子を新規付
与する。ルール照合データ管理部は、当該競合要素識別
子をワーキングメモリ上の関係する事実の競合要素識別
子に書き込む。

【００１６】ルール照合データ管理部は、事実をワーキ
ングメモリから削除する場合には、まず、削除すべき事
実を表すワーキングメモリ事実識別子を有する事実をワ
ーキングメモリ上で検索する。この検索は、属性ごとに
行う。すなわち、削除すべき事実の属性と同一の属性を
有している事実を基礎として検索が実行される。さらに
、この検索により発見された事実の競合要素識別子と同
じ競合要素識別子を有する競合集合要素を競合集合メモ
リ上で検索する。ルール照合データ管理部は、これによ
り発見された競合集合要素を競合集合メモリ上から削除
する。ルール照合データ管理部は、検索により発見され
たすべての競合集合要素を削除した後に、ワーキングメ
モリから削除すべき事実を削除する。

【００１７】

【作用】本発明においては、属性ごとにルールと事実の
照合、及び削除すべき事実の検索が実行される。すなわ
ち、照合等に当たって関係のない異なる属性に係るルー
ル及び事実が照合の対象から排除される。これにより、
照合動作が迅速化する。また、本発明においては、新事
実登録時に所定の識別子書き込みが実行される結果、従
前に計算された競合集合要素の保存、及び削除動作への
所定情報の利用が実現され、冗長性が低い動作及び削除
動作の高速化が実現される。

【００１８】すなわち、事実登録時において照合が成立
するとルール照合データ管理部によりルール識別子の書
き込みが行われる結果、競合集合要素においてルールと
の関係を表す情報が付せられ、ワーキングメモリ事実識
別子の書き込みが行われる結果、競合集合要素において
事実との関係を表す情報が付せられることになる。さら
には、競合要素識別子の書き込みが行われる結果、ワー
キングメモリ上の関係する事実において競合集合要素と
の関係を表す情報が付せられることになる。

【００１９】事実登録動作の後に実行される事実削除動
作においては、同一属性の事実のなかからワーキングメ
モリ事実識別子を利用して削除すべき事実が検索される
。検索の結果得られた事実には、先の事実登録動作にお
いて競合要素識別子が付せられている。従って、これを
利用すれば、関係する競合集合要素を競合集合メモリ上
で検索することができる。検索して得られた競合集合要
素を順次競合集合メモリ上から削除し、一連の競合集合
要素を削除し終えた後にワーキングメモリからの事実削
除を行えば、以前の動作により得られている競合集合要
素の再計算を行うことがなくなり、情報が有効活用され
ることになる。

【００２０】

【実施例】以下、本発明の好適な実施例について図面に
基づき説明する。

【００２１】図１には、本発明の一実施例に係るルール
ベース型制御装置の構成が示されている。この図に示さ
れるように、本実施例は、ルールベース１０、ワーキン
グメモリ１２、競合集合メモリ１４及びルール照合デー
タ管理部１６から構成されている。

【００２２】ルールベース１０はルールの集合を格納す
る手段であり、ルールは前述のように条件部及び実行部
から構成されている。本実施例においては、さらに、各
ルール毎にルール識別子が付与されており、かつ、ルー
ルはワーキングメモリ属性を有している。このワーキン
グメモリ属性は条件部において参照している事実属性を
示すものである。

【００２３】ワーキングメモリ１２は、事実データの集
合を格納するメモリである。この実施例においては、図
２に示されるように、事実データ本体のみでなくワーキ
ングメモリ事実識別子、競合集合要素識別子及び属性を
含むデータが事実としてワーキングメモリ１２に格納さ
れる。属性は、事実データ本体の属性を示している。例
えば、属性“社名”に対し、事実データ本体“日本無線
株式会社”が対応する如きものである。ワーキングメモ
リ事実識別子は、事実ごとに付与される識別子であり、
競合集合要素識別子は、関係する競合集合要素を表す識
別子である。

【００２４】競合集合メモリ１４は、競合集合要素の集
合を格納するメモリである。競合集合要素は、ルールの
条件部が事実と照合（ｍａｔｃｈ　）され、照合が成立
したときに構成される集合要素である。図３に示される
ように、競合集合要素は、競合集合要素識別子、ルール
識別子及びワーキングメモリ事実識別子を含んでいる。 競合集合要素識別子は各競合集合要素毎に付与される識
別子であり、ルール識別子及びワーキングメモリ事実識
別子は照合成立に係るルール及び事実を表している。競
合集合要素は、複数のワーキングメモリ事実識別子を有
することもある。

【００２５】ルール照合データ管理部１６は、３種類の
指示子を有している。第１にルールベース１０上のルー
ルを走査する指示子を、第２にワーキングメモリ１２上
に新たに事実を追加する領域を指定する指示子を、第３
にワーキングメモリ１２上の登録済みの（古い）事実の
格納に係る領域を走査する指示子を有している。ルール
照合データ管理部１６は、これらの指示子を用いて照合
、検索等を実行する。次に、本実施例におけるルール照
合データ管理部１６の動作について説明する。本実施例
における事実の登録、事実の削除動作は、属性に基づく
ルールの分類の結果に応じて行われる。すなわち、本発
明の第１の特徴たる属性毎の動作は、各ルールが有する
ワーキングメモリ属性を利用した分類の結果として実現
される。異なる属性を参照しているルールは、それぞれ
、別々のルールの集合を形成し、以下の動作は各集合を
単位として実行される。

【００２６】まず、新事実をワーキングメモリ１２上に
登録する場合を考える。この場合、ワーキングメモリ１
２上において新事実に係る指示子が指定する領域に、当
該新事実が登録される。ルール照合データ管理部１６は
、この後、ルールベース１０とワーキングメモリ１２の
照合を開始する。

【００２７】すなわち、ルール照合データ管理部１６は
、プロダクションシステム前向き推論の手法に則り、ル
ールに係る指示子を走査することによってルールを順次
指定し、古い事実に係る指示子を走査することによって
順次ワーキングメモリ１２上の事実（ただし、古い事実
が登録された領域のみである）を順次指定する。指定さ
れたルールと事実について、公知の手法によって新事実
に係る照合計算が実行される。ただし、この照合は、先
に述べたように属性によって分類された一単位について
のみ実行される。

【００２８】この実施例の場合、照合回数Ｃは、ルール
数をＲｎ、ワーキングメモリ１２上の全事実数をＷｎ、
属性の個数をａ、１ルールが参照する事実数をＰｎとす
ると、次の式（１）のように表される。

【００２９】

【数１】

【００３０】ただし、Ｗｎ≧１である。

【００３１】ルール照合データ管理部１６は、ルールベ
ース１０上のルールと、ワーキングメモリ１２上に新規
に追加された新しい事実と、古い事実と、との間で照合
が成立した場合、その組み合わせを識別子として競合集
合メモリ１４上に書き込む。このとき、ルール照合デー
タ管理部１６は、書き込みに係る新しい競合集合要素に
競合集合要素識別子を付与し、これを、ワーキングメモ
リ１２上において、当該競合集合要素に関係する事実の
競合集合要素にも書き込む。このようにして、登録時に
事実、競合集合要素、ルールが互いに関係付けられる。

【００３２】次に、事実を削除する場合を考える。この
場合、図示しない装置からルール照合データ管理部１６
に事実削除命令が与えられるのに応じ、ルール照合デー
タ管理部１６は、ワーキングメモリ事実識別子によりワ
ーキングメモリ１２上を検索し、削除すべき事実を発見
する。なお、先にのべたように、この動作は削除すべき
事実と同一の属性を有する一群の事実について実行され
る。

【００３３】事実が発見されると、発見された事実の競
合集合要素識別子により、競合集メモリ１４上が検索さ
れる。すなわち、ルール照合データ管理部１６は、発見
された事実の競合集合要素識別子と同一の競合集合要素
識別子を有する競合集合要素を検索し、発見し、削除す
る。ここに、発見された事実は一般に複数の競合集合要
素識別子を有することがあるものとする。ルール照合デ
ータ管理部１６は、発見された事実が有する競合集合要
素識別子のすべてについて、競合集合要素の削除が終了
すると、当該発見された事実をワーキングメモリ１２上
から削除する。このようにして、事実の削除が行われる
。

【００３４】このように、本実施例によれば、使用者が
まったく意識することなく自動的に、高速で登録削除動
作が実行される。高速となるのは、処理の対象となる事
実を属性分類により減少させていること、先に計算した
競合集合要素を保存していること、識別子を付与しこれ
を有効活用していること、による。

【００３５】この効果を数式で比較すると、次のように
なる。従来の手法、すなわち事実追加時に全競合集合要
素を計算する手法では、照合回数Ｃ´は、　　　　　　
Ｃ´＝ＲｎＷｎＰｎ　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　…
（２）となる。本実施例における照合回数Ｃ（ただし、
ルールの分類による減少分は含まない）との比Ｃ／Ｃ´
は、式（１）を式（２）で徐することにより、　　　　
　　Ｃ／Ｃ´＝｛１−（（Ｗｎ−ａ）／Ｗｎ）Ｐｎ｝／
ａＰｎ＋１　　…（３）と表される。さらに、属性によ
りルールを分類することによって、これをさらに最良１
／ａ倍に低減できる。

【００３６】また、事実削除時には、競合集合要素識別
子を利用することで比較動作を行う必要がないため、高
速化を実現できる。さらに、検索のためにハッシュ関数
を用いること等が可能であり、実現が容易である。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
識別子の付与、属性に基づく分類及び検索動作により、
処理対象を低減するようにしているため、事実の追加、
削除動作が高速化し、より使用性の高い装置を実現でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るルールベース型制御装
置の構成を示す図である。

【図２】この実施例における事実のデータ構造を示す図
である。

【図３】この実施例における競合集合要素のデータ構造
を示す図である。

【符号の説明】

１０　　ルールベース １２　　ワーキングメモリ １４　　競合集合メモリ １６　　ルール照合データ管理部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】条件を表す条件部、条件部が真であるとき
   の行動を表す実行部、個々に付与されるルール識別子及
   び条件部が参照する事実の属性を表すワーキングメモリ
   属性を有するプロダクションルールを格納するルールベ
   ースと、個々に付与されるワーキングメモリ事実識別子
   、事実の内容を表す事実データ、関係する競合集合要素
   を表す競合集合要素識別子及びプロダクションルールの
   条件部により参照される属性を有する事実が登録される
   ワーキングメモリと、個々に付与される競合要素識別子
   、関係するプロダクションルールを表すルール識別子及
   び関係する事実を表すワーキングメモリ事実識別子を有
   する競合集合要素を格納する競合集合メモリと、ルール
   ベース上のプロダクションルールを走査する第１の指示
   子、ワーキングメモリ上の新事実を指定する第２の指示
   子及びワーキングメモリ上の古い事実を走査する第３の
   指示子を有するルール照合データ管理部と、を備え、ル
   ール照合データ管理部は、新事実をワーキングメモリに
   登録した場合には、登録した事実の属性と同一のワーキ
   ングメモリ属性を有するプロダクションルールと、登録
   した事実の属性と同一の属性を有する事実と、の照合を
   第１の指示子、第２の指示子及び第３の指示子により実
   行し、照合が成立した場合には、照合成立に係るプロダ
   クションルールを表すルール識別子及び事実を表すワー
   キングメモリ事実識別子を競合集合要素のルール識別子
   及びワーキングメモリ事実識別子に書き込むと共に、競
   合集合要素の競合要素識別子を新規付与しかつ当該競合
   要素識別子をワーキングメモリ上の関係する事実の競合
   要素識別子に書き込み、事実をワーキングメモリから削
   除する場合には、削除すべき事実を表すワーキングメモ
   リ事実識別子を有する事実をワーキングメモリ上の削除
   すべき事実と同一の属性を有する事実から検索し、検索
   により発見された事実の競合要素識別子と同じ競合要素
   識別子を有する競合集合要素を競合集合メモリ上で検索
   し、検索により発見された競合集合要素を競合集合メモ
   リ上から削除し、発見されたすべての競合集合要素を削
   除した後に、ワーキングメモリから削除すべき事実を削
   除することを特徴とするルールベース型制御装置。