JPH0877009A - 知識修正装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 支持率の変化に対して適応性と恒常性の相対
的強弱を柔軟に変更することにより確信度の修正を可能
とする知識修正装置を提供する。 【構成】 入出力装置１から意見の支持率分布と確信度
を変更するためのパラメータを入力し、この入力した支
持率分布とパラメータから予め定めた確信度に関する微
分方程式により知識の確信度を確信度計算器５で計算
し、該確信度計算器５の計算結果と前記パラメータを制
御器４を経由して安定性解析器６に入力し、確信度分布
を求めるのに要する計算時間が極端に長い臨界点を前記
微分方程式の定常解に対する線形安定性解析により求
め、この線形安定性解析結果をパラメータ調整器７に入
力し、ユーザーにより与えられた支持率において確信度
分布が臨界点となるようにパラメータを調整する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、エキスパートシステム
における知識修正装置に関し、更に詳しくは、知識の支
持率の変化に対して知識ベースを修正するための知識修
正装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】専門家の知識を知識ベースとして記憶
し、その知識を用いて問題解決を行うエキスパートシス
テムが開発されている。図７にエキスパートシステムの
構成の概略を示す。ユーザーがユーザーインタフェース
１１を通じて問題の初期条件を入力すると、推論機構１
２が知識ベース１３に記憶された知識を用いて推論を行
うことにより問題解決が行われる。専門家の知識は知識
獲得機構１５によって専門家により獲得され、知識ベー
ス管理機構１４を通して知識ベース１３に記憶される。

【０００３】ところで、『髮の毛の黒い人は、目の色も
黒い』、『富士山の標高は高い』等のような不確実で曖
昧な知識に対しては、確信度によって確実性を表現し、
さらに推論結果も確信度によって評価される。確信度に
ついては、例えば、白井良明著：コンピュータ数学シリ
ーズ人工知能の理論（コロナ社）に記載されている。

【０００４】不確実な知識の獲得において、知識に対す
る意見（真、偽、高い、低い等）を参照して、確信度を
修正していく技術がある。通常は、支持率の高い意見が
正当であるとして、その意見へ同調するように確信度の
修正が行われる。ここで、環境や状況等の変化によって
支持率が変化した場合には、次の２つの性質を考慮して
確信度の修正が行われる。

【０００５】『適応性』：支持率の変化が大きければ、
確信度を修正することにより、新しい環境に順応するこ
とができる。 『恒常性』：支持率の変化が僅かであれば、従来の確信
度を維持することにより、環境変化に対してロパストで
あることができる。 これらの性質は、互いに相反するものであるために、対
象とする問題に応じて、どちらかを重視した確信度の修
正が行われている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】適応性と恒常性の相対
的強弱は、常に一貫したものではなく状況によって変化
できることが必要である。例えば、見識者等による影響
力のある意見に対しては、適応性を強化して同調しやす
くなることが必要であるが、従来技術では、適応性と恒
常性のどちらの性質を重視するかを固定して、確信度の
修正が行われるために、後に、もう一方の性質を重視し
た確信度の修正を行うことが困難であるという問題があ
る。

【０００７】本発明は、上記に鑑みてなされたもので、
その目的とするところは、支持率の変化に対して適応性
と恒常性の相対的強弱を柔軟に変更することにより確信
度の修正を可能とする知識修正装置を提供することにあ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の知識修正装置は、知識に対する外部からの
意見を参照して、知識の確実性を表現した確信度を付与
した知識を格納した知識ベースを修正する知識修正装置
であって、意見の支持率分布と確信度を変更するための
パラメータを入力し、知識の確信度の修正結果を表示す
る入出力装置と、該入出力装置とデータの授受を行う制
御器と、該制御器を経由して入力した前記支持率分布と
前記パラメータから予め定めた確信度に関する微分方程
式により知識の確信度を計算し、前記制御器に計算結果
を出力する確信度計算器と、ユーザーの指定により前記
確信度計算器の計算結果と前記パラメータを前記制御器
を経由して入力し、確信度分布を求めるのに要する計算
時間が極端に長い臨界点を前記微分方程式の定常解に対
する線形安定性解析により求める安定性解析器と、該安
定性解析器での線形安定性解析結果を入力し、ユーザー
により与えられた支持率において確信度分布が臨界点と
なるように前記パラメータを調整し、前記制御器に調整
結果を出力するパラメータ調整器とを有することを要旨
とする。

【０００９】

【作用】本発明の知識修正装置では、意見の支持率分布
と確信度を変更するためのパラメータを入力し、この入
力された支持率分布とパラメータから、予め定めた確信
度に関する微分方程式により知識の確信度を計算し、確
信度分布を求めるのに要する計算時間が極端に長い臨界
点を前記微分方程式の定常解に対する線形安定性解析に
より求め、該線形安定性解析結果を入力し、ユーザーに
より与えられた支持率において確信度分布が臨界点とな
るように前記パラメータを調整する。

【００１０】

【実施例】以下、図面を用いて本発明の実施例を説明す
る。

【００１１】図１は、本発明の一実施例に係わる知識修
正装置の構成を示すブロック図である。同図において、
入出力装置１は、入力器２、表示器３から構成される。
また、この入出力装置１と制御器４を介して確信度計算
器５が接続される。また制御器４と安定性解析器６が接
続され、この安定性解析器６とパラメータ調整器７が接
続され、さらにこのパラメータ調整器７は制御器４と接
続される。

【００１２】本実施例の知識修正装置では、支持率が変
化した場合は、新しい支持率と現在の確信度から新しい
確信度が計算される。この計算を繰り返して、得られる
確信度が変化しなくなれば、その値を知識ベースに記録
する確信度とする。この最終的な確信度は、確信度を時
間変数とし、適応性と恒常性の相対的強弱に関するパラ
メータ（以後、パラメータという）と、支持率によって
構成される微分方程式の定常解として求めることができ
る。ある意見（意見１とする）が優位な状況から、別の
意見（意見２とする）が優位な状況に変化した場合、適
応性を重視したパラメータの設定では、支持率分布と同
様に意見２の確信度は意見１の確信度よりも大きくなる
が、恒常性を重視したパラメータの設定では、意見１の
確信度が意見２の確信度よりも大きい状態を維持する。
パラメータと確信度の間には、このような定性的関係が
あるために、ユーザーは適応性と恒常性の相対的強弱を
調整しながら、良好な結果を得ることが可能となる。

【００１３】恒常性が強い場合、意見２の支持率を大き
くしていくと、ある値を越えたところで、意見２の確信
度が意見１の確信度よりも大きくなり、確信度分布が支
持率分布に従うようになる。ここで、確信度分布が支持
率分布に従うとは、各意見の支持率の大小が各意見の確
信度の大小に対応することである。このような確信度分
布が大きく変わる微分方程式の定常解を以後、臨界点と
いう。定常解、すなわち確信度分布を求めるのに要する
計算時間は、微分方程式の定常解に対する線形安定性解
析によって求めることができ、定常解が臨界点の場合に
は、この計算時間が極端に長いという特徴がある。

【００１４】従って、はじめに恒常性が強いパラメータ
の設定をした場合でも、ユーザーが確信度分布を支持率
分布に従わせるように要求すれば、線形安定性解析で得
られる定常解の計算時間が極端に長くなるようにパラメ
ータを自動的に調整して、定常解を臨界点とすることに
より、ユーザーの要求を満たすことが可能である。線形
安定性解析については、例えば、俣野博著：岩波講座応
用数学シリーズ微分方程式Ｉ（岩波書店）に記載されて
いる。

【００１５】次に、図２に示すフローチャートを参照し
て、図１に示す知識修正装置の作用を説明する。

【００１６】ユーザーが入力器２を用いて、支持率分布
とパラメータを入力する（ステップＳ１１）。制御器４
が入力器２からの入力を確信度計算器５に出力すると、
確信度計算器５が確信度を計算し（ステップＳ１２）、
制御器４に出力する。制御器４が確信度の計算結果を表
示器２に出力すると、表示器２によって確信度分布がユ
ーザーに表示され、ユーザーは結果を評価する（ステッ
プＳ１３）。結果が良好でなければ、ユーザーはパラメ
ータの再入力を行うかどうかを決定する（ステップＳ１
４）。再入力を行う場合には、入力器２を用いてパラメ
ータを入力する。再入力を行わない場合は、制御器４が
パラメータと確信度分布を安定性解析器６に出力する
と、パラメータ調整が行われ（ステップＳ１５）、調整
されたパラメータによって計算された確信度が表示器２
に出力される。パラメータ調整については後述する。

【００１７】次に、確信度の計算について説明する。確
信度の計算は、確信度計算器５において次式に従って行
う。

【００１８】

【数１】 である。計算はＸ_i が時間変化しなくなるまで行われる
（定常解が求められる）。（１）式において、第１項は
確信度Ｘ_i を支持率Ｐ_i に近づける効果がある。第２項
は確信度のみに関連し、確信度の大きい意見ほど、より
大きな確信度にする効果がある。また、パラメータｂ_ij
は意見ｉと意見ｊの確信度の差の評価に関するものであ
り、大きいと極端な確信度分布が得られ、小さいと均等
な分布が得られる。従って、ａに対するｃの値、ｂ_ijの
値が大きいほど恒常性が強くなる。

【００１９】図３は、本実施例における処理結果の例を
示すものである。この例は、意見が２つの場合について
（意見１、意見２とする）、意見１の支持率Ｐ₁ を、 ０→１→０ と変化させた時に、意見１の確信度Ｘ₁ の変化を示すも
のである（意見２の確信度Ｘ₂ ＝１−Ｘ₁ となる）。図
３（ａ）は、パラメータｃが０の時、適応性の効果のみ
が見られる例であり、常に支持率分布と同じ確信度分布
が得られることを示している。図３（ｂ）は、パラメー
タｂ_ijが０の時、図３（ａ）に比べて、より均等な確信
度分布が得られることを示している。図４（ｃ）は、パ
ラメータｂ_ij，ｃを大きくして恒常性を強化すると、臨
界点（図中、○印で示す）が現れ、さらに支持率の変化
の経緯によって、確信度の変化に履歴現象が現れること
を示している。

【００２０】確信度分布が臨界点となる場合には、確信
度分布を求めるのに要する計算時間が極端に長いという
特徴があり、この計算時間は微分方程式の定常解に対す
る線形安定性解析によって求めることができる。線形安
定性解析で得られる固有値の実部（負の値）が小さいと
計算時間が短く、臨界点では固有値は最大の０になり計
算時間が極端に長くなる。図４は、図３（ｃ）の各支持
率分布における確信度分布に対して、線形安定性解析を
行った結果を示すものであり、確信度分布が臨界点に近
づくにつれて計算時間が長くなっていくことを示してい
る。

【００２１】このようなパラメータと確信度の定性的関
係によって、ユーザーは良好な結果が得られるようにパ
ラメータを変更することが可能となる。

【００２２】次に、パラメータ調整について説明する。
パラメータ調整では、確信度分布を支持率分布に従わせ
るために、（１）式の定常解が臨界点となるようにパラ
メータｃを調整する。

【００２３】図５は、パラメータ調整の概要を示すフロ
ーチャートである。制御器４からパラメータと確信度分
布が安定性解析器６に入力されると、安定性解析器６が
確信度分布の線形安定性解析を行い（ステップＳ２
１）、パラメータ調整器７に出力する。パラメータ調整
器７は、線形安定性解析で得られた固有値の実部の最大
値がほとんど０かを判断し（ステップＳ２２）、そうで
なければ、パラメータｃを減少させて適応性を強化し
（ステップＳ２３）、制御器４に出力する。制御器４が
確信度計算器５にパラメータと支持率分布を出力する
と、確信度計算器５が調整されたパラメータｃを用いて
確信度を計算し（ステップＳ２４）、制御器４に出力す
る。以上のステップは、ステップＳ２２の条件が満たさ
れるまで繰り返される。

【００２４】図６は、パラメータ調整の処理結果の例を
示す図である。この例は、図３（ｃ）において、意見１
の支持率Ｐ₁ を０→１に増やす過程で、Ｐ₁ ＝０．６の
時、確信度が臨界点となるようにパラメータを０．０７
から０．０５へと調整した例である。この調整の結果、
意見１の確信度Ｘ₁ が意見２の確信度Ｘ₂ （＝１−
Ｘ₁ ）より大きくなり、確信度分布を支持率分布に従わ
すことができた。図６（ａ）は、パラメータｃの調整の
過程を示すものであり、図６（ｂ）は、図６（ａ）にお
いて固有値がほぼ０となるパラメータｃを用いることに
より、Ｐ₁ ＝０．６の時、確信度分布が臨界点となるこ
とを示している。

【００２５】以上説明したように、本発明によれば、適
応性と恒常性の性質を１つの枠組で取り扱うことによ
り、ユーザーは適応性と恒常性の相対的強弱を柔軟に変
更しながら、確信度を修正することが可能である。

【００２６】さらに、確信度分布の線形安定性を調べる
ことにより、適応性と恒常性の相対的強弱を自動的に調
整することが可能である。

【００２７】以上、本発明の知識修正装置を実施例に基
づき具体的に説明したが、本発明は、上記実施例に限定
されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲におい
て種々変更し得ることはいうまでもない。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
適応性と恒常性の相対的強弱をパラメータを介すること
により、１つの枠組で取り扱うことができるので、支持
率の変化に対してパラメータを調整することによって、
適応性と恒常性の相対的強弱を柔軟に変更して、知識の
確信度を修正することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係わる知識修正装置の構成
を示すブロック図である。

【図２】図１の実施例の作用を示すフローチャートであ
る。

【図３】図１の実施例の処理結果の例を示す図である。

【図４】図１の実施例の処理結果の例を示す図である。

【図５】図１の実施例のパラメータ調整の概要を示すフ
ローチャートである。

【図６】図１の実施例のパラメータ調整の処理結果を示
す図である。

【図７】知識修正装置が適用されるエキスパートシステ
ムの構成を示すブロック図である。

【符号の説明】

１ 入出力装置 ２ 入力器 ３ 表示器 ４ 制御器 ５ 確信度計算器 ６ 安定性解析器 ７ パラメータ調整器

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 知識に対する外部からの意見を参照し
   て、知識の確実性を表現した確信度を付与した知識を格
   納した知識ベースを修正する知識修正装置であって、 意見の支持率分布と確信度を変更するためのパラメータ
   を入力し、知識の確信度の修正結果を表示する入出力装
   置と、 該入出力装置とデータの授受を行う制御器と、 該制御器を経由して入力した前記支持率分布と前記パラ
   メータから予め定めた確信度に関する微分方程式により
   知識の確信度を計算し、前記制御器に計算結果を出力す
   る確信度計算器と、 ユーザーの指定により前記確信度計算器の計算結果と前
   記パラメータを前記制御器を経由して入力し、確信度分
   布を求めるのに要する計算時間が極端に長い臨界点を前
   記微分方程式の定常解に対する線形安定性解析により求
   める安定性解析器と、 該安定性解析器での線形安定性解析結果を入力し、ユー
   ザーにより与えられた支持率において確信度分布が臨界
   点となるように前記パラメータを調整し、前記制御器に
   調整結果を出力するパラメータ調整器とを有することを
   特徴とする知識修正装置。