JPS633333A - 知識工学システム用推論処理方式 - Google Patents

知識工学システム用推論処理方式

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JPS633333A
JPS633333A JP61147954A JP14795486A JPS633333A JP S633333 A JPS633333 A JP S633333A JP 61147954 A JP61147954 A JP 61147954A JP 14795486 A JP14795486 A JP 14795486A JP S633333 A JPS633333 A JP S633333A
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knowledge
meta
inference
backward
rule
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Application number
JP61147954A
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English (en)
Inventor
Toshiaki Saeki
佐伯 俊彰
Riichiro Mizoguchi
理一郎 溝口
Osamu Kakushiyo
角所 収
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Kanadevia Corp
Original Assignee
Hitachi Zosen Corp
Hitachi Shipbuilding and Engineering Co Ltd
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Publication date
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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〕 この発明は、知識工学応用システムに2ける推論処理方
式に係り、推論の高速化を図り、かつ推論結果の信頼性
を向上下るようにした知識工学システム用推論処理方式
に関する。
〔従来の技術〕
近年、人工知能の分野において、プロダクションシステ
ムCPkoduction System ;以下PS
 という〕が知識表現法の1つとして非常に有望視され
、人工知能研究の中心が、′推論”から“知識”へと方
向転換をするきっかけを与えるに至り、DEN D R
A LをはじめM Y CI Nやスペースシャトル航
行管制システムに3けるNAVEXや、既に実用システ
ムとして使用されているXC0Nなど数多くのシステム
に用いられている。
そして、基本的なPSの特徴は、ルールの相互関係全あ
まり気にせずにルールの記述が出来ルコとと知識表現が
1f−then形式で統一されているために、単純でわ
かりやすく拡張・変更が容易なことであり、従って、全
体の知識の構造や個々の知識の相互関係が不明確な分野
へのPSの適用は、極めて有効である。
ところが、従来のPSでは知識ベースが大規模複雑化し
てくると解の探索が望ましい方向へ向かつていることが
、はっきりしないまま探索空間が拡大する定めに実行速
度が著しく遅くなるという不都合が生じ、また、従来の
競合の解消だけでは、推論実行が困難になり、予期せぬ
結果を招くこともある。
そこで、このようなPSの欠点を改善するために、これ
まで幾つかの推論の高速化のための研究が為されて3つ
、その手法として、(1)コンパイラの性能の向上、 
li)推論の制御による探索空間を狭める機能の追加の
2つがあり、(1)のコンパイラの向上を目指した研究
としては、友とえば音声理解用のACORN、 McD
ermottらの弁別ネットを用い定推論実行方式2株
式会社日立製作所システム開発研究所の連想選別型推論
のアナロジ−による高速実行方式やReteアルゴリズ
ムを用いた実行方式などがあり、(11)の推論の制御
機能の拡張に関しては、Davisのメタルール、HI
PSなどがある。
ところが、ACORNは、ルールの記述形式に制約があ
り、専用ハードウェアーを使用しているため実用面で問
題があり、M c De rmo t tらの提案した
推論方式は、ルールの条件部を分解して弁別ネットワー
クの形で表現し、発火可能ルール、すなわち実行可能ル
ールを効率よく捜すことにより、複数のルールに共通に
含まれている条件項について複数回照合を操り返す所を
1回の照合でよく、実行効率か改善されるというところ
に特徴があるが、この方式も条件部の条件項の種類が増
すと実行効率が悪くなるし、ルールが発火してワーキン
グメモリ要素を追加、・削除する度に同じツーキングメ
モリ要素を弁別ネットワークに通す之め、あまり実行効
率は上がらない。さらに、ルールの特定の条件項のみに
マツチングするファクトのみが生成された時でも、カウ
ンタが0になるという問題がある。
そこで日立のシステム研の連想・選別型推論のアナロジ
−によるPSの高速実行方式では、上記問題点を解決す
べく関連する規則を連想・選別して実行していく方式、
すなわちルールの項で対応する定数項が同じものを介し
て連想ネットに推論実行に自動変換して構造化すること
によって、発火する可能性のあるルールの探索の実行効
率を上げている。さらに、変数の矛盾チエツクの負荷を
抑えるフィードフォワードフィルタや実行の操り返しを
抑えるフィードバックフィルタにより無駄な照合を極力
減らしている。
一方、 最近のエキスパートシステム構築用ツールであ
る0PS5.opssa、ART、5uperBRAI
NSなどのプロダクションシステムでは、マツチング処
理の高速化のために、Reteアルゴリズムが採用され
て3つ、この方式ではコンフリクトセットが従来のもの
より速く形成されるが、従来のY−メインに依存しない
構造的な制御知識による競合の解消だけでは、予期せぬ
結果を招い之り、無駄な実行を行ったり下ることがあり
、しかも問題が解けるには解けたが、その結論に至る過
程が必ずしも最適な答えとは言えず無駄な事をたくさん
やっている場合がある。
この競合の解消問題は、実行効率の点で重要な問題であ
り、I)avisは、メタ・ルールによって、すなわち
ヒユーリスティツタな知識を用いる競合の解消を狙って
いる。
また、HIPSは、この競合の解消問題をドメインに依
存し定知識、すなわちユーザーが定義したルール形式の
ヒユーリスティックスを用いて競合の解消を行うシステ
ムであり、このシステムは、ルールに2方向の階層性を
持たせ、縦の次元はプラン作成のための抽象レベルであ
る対象知識の階層性を表わし、横の次元は競合解消のた
めの戦略であるメタルールの階層性を表、わしでいる。
そして、HIPSの場合最初の段階で抽象度の高い解(
初期状態と最終状態を結ぶ状態の系列)を得て順に抽象
レベルの低い解系列を得ていき、プランの詳細化を行っ
て解いて行くシステムであり、このように、HI PS
では階層的プラニングか推論動作の基本となっている。
ただしHIPSではルールコンパイラ−の考察はなされ
ていない。
ところが、問題解決に2いて、高い抽象レベルから低い
レベルへと詳細化していく方式が常に最適とは限らず、
ボトムアップ的な解法とトップダウン的な解法全常に意
識し定推論を実行する方式、即ち前向き推論と後向き推
論を適宜切り替える推論を実行する方式は、推論時間の
短縮と推論結果の信頼性を向上させる有効な方法と考え
られる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
このように、従来のPSの幾つかの高速化方式がかかえ
る問題点として、推論の制御機能が弱いこと、8よび2
つの高速化方式の結合がなされていないことである。
そこで、この発明では、これらの問題点を解決するため
、双方向推論の推論制御を行うためのメタ知識(制御知
識)、すなわち競合の解消、前向き推論・後向き推論の
切り替え、サブゴールの設定に関するメタ知識について
検討し、それらの知識を表現可能で高速なルールコンパ
イラを持つようにし、推論の高速化8よび推論結果の信
頼性の向上を図ることを技術的課題とする。
〔問題点を解決するための手段〕
この発明は、知識をプロダクションルールの形式で表現
して蓄潰し、蓄積した複数のプロダクションルールのう
ち実行可能なルールを選択して実行する知識工学システ
ム用推論処理方式にSいて、前記各プロダクションルー
ル全コンパイルして前向きおよび後向き推論に必要な制
御清報を収集し、予め与えらrL之ヒユーリスティック
なメタ知it用い、前記制御情報による前向き推論およ
び後向き推論を選択的に実行するとともに、競合の解消
を行なうことを特徴とする知識工学システム用推論処理
方式である。
〔作用〕
したがって、この発明によると、蓄積され之プロダクシ
ョンルールがコンパイルされて前向キ推論および後向き
推論に必要な制御情報が収集さ汽いわゆる前向き用コン
フリクトセットおよび後向きコンフリクトセットが同時
に作成され、作成されたこれらのコンフリクトセットに
よる前向き推論および後向き推論がメタレベルに3いて
選択的に実行される。
このとき、メタ知識として予め与えられ九人間の持つ問
題固有の経験的知識すなわちヒユーリスティックスにも
とづいて前向き・後向き推論の切り替えが行なわれると
ともに、競合の解消が行なわれ、適切な戦略の選択かな
され、これらの操り返しにより信頼性の高い推論結果が
高速で得られ、°。
る。
〔実施例〕
つぎに、この発明を、そのl実施例を示した図面ととも
に詳細に説明する。
第1歯は、推論システムの基本構成を示し、(IM)は
推論・作業記憶部であり、推論1(IF)3よび作業記
憶部(WM)から構成されるとともに、作業記憶i4(
WM)のワーキングメモリは第2図に示すようにファク
トデータベース(FD)とゴールデータベース(GD)
から構成され、ファクトデータベース(FD)は9文字
列で表現されるファクトノードの集まりであり、ゴール
データベース(GD)は、ゴールとサブゴールの集まり
である。
な8、第3図は、サブゴールa、b、cのうち一つのサ
ブゴールとサブゴールdが満たされるとゴールtに達す
ることを示して2つ、これらのサブゴールをゴールデー
タベースCOD )に登録するときには、第4図に示す
ように、各サブゴールa。
怠 す、c、  ・・レベル番号を付けて記述する。
そして、第1図に2いて、(KB)は知識ベースであり
、1f−then clause形式のプロダクション
ルールの集合である。(KC)は知識ベースコンパイラ
であり、知識ベース(KB)のルールをコンパイルして
前向き・後向きコンフリクトセット[Conflict
 Set]を構築し、競合の解消、前向き推論・後向き
推論の切り替えをメタレベルで行う之めに必要な制御情
報を収集し、連想ネットワーク(AN)(MK)はメタ
知識部であり、ヒユーリスティックな知識を記述すると
ころで、ドメインに依存したメタ知=(MD)とドメイ
ンに依存しないメタ知識(MN)から構成され、ドメイ
ンに依存しないメタ知m(MN)は、ルールのコンパイ
ル情報を用いてメタルールをユーザーが定義したもので
あり、ドメインに依存したメタ知識(MD ) (戦略
知識)は、すべてユーザーが定義したヒューリステイッ
クスをルール形式で組み込んだ知識であり、このメタレ
ベルでコンフリクト(競合)が起これば、メタメタ知識
部(M M )の知識にもとづいて競合解消する。
さらに、図示されていないが、システム全体を問題解決
マネージャが管理して3つ、作業記憶部(WM)のオー
プン、クローズはこのレベルで記述でき、知識ベース(
KB)eコンパイルしたのちに、メタレベルをコンパイ
ルし、次いでリンカによりコンパイル情報全メタレベル
へ渡すようになっている。
つぎに、知識ベースコンパイラ(KC)の動作について
説明する。
知識ベースコンパイラ(KC)はルールの条件部の条件
部(ノード)と実行部の行動項の中でワーキングメモリ
へ追加・修正・削除される事実(ノード)の変化して行
く様子にのみ注目してルールのノードの状態遷移テーブ
ルを下記のアルコリズムにより作成する。すなわち。
〔I〕
(1,・1)ルールの条件部に存在するノードをCノー
ドとする。
(1,2)  ある一つのルールのCノードとマツチン
グするファクトノードでCノードの個数とワーキングメ
モリ内のノードの個数が等しいノードのみがワーキング
メモリ要素であるワーキングメモリを考える。そして、
その状況のもとてルールを実行したときにワーキングメ
モリに存在するファクトノードをEノードとする。
(I、3)  Cノード、Eノードとこの順にそれぞれ
のファクトノードを次の[旧の符号化手法を用いて符号
化する。
(1,4)  この符号化されたノードを第6図のよう
に登録する。ただし、第6図中のa、b。
d、eはノードの内容を示し、ルールlでは(a、b)
というC/−ドを(a、d、e)というEノードに7−
ド状態を遷移することを示す。
(I、5)  上記(1,1)から(I、4)の操作を
各ルールに対して適用する。
〔旧 Cノード、Eノードの符号化手法(n、+) 上
記アルゴリズムの(1,1)、(I、2)により得られ
たCノード、Eノードを下記(Il、2)のように符号
化する。
(11,2) (1)  ファクトノードの要素のすべてが同じものは
、同一符号を割り付ける。
+21  ファクトノードの要素のすべてが定数である
ノードは、すべて異なる符号を割り付ける。
(3)  上記121以外のノードの符号の割り付けを
行う。変数部には、一つの識別子を割り付けて置き換え
ることにより+11と同様に定数扱いして符号化する。
Cノードの中で変数全音む場合は上記手法により符号化
し、Cテーブルに登録する。Eノードの中で実際にルー
ルを実行しないと決まらない要素を含むノードの場合、
Cテーブルに存在するノードで一致するものは、同一符
号を割り付ける。−致しないものは、新しい符号を割り
付ける。
(4)Cテーブルに登録されている個々の7−ドに対し
てEノードでマツチング可能ノードを構造化して2く。
次にルールに含まれているノードをIFノード、FFノ
ード、Cノード、DFノードに分類する。
ここで、IP、 FF、 G、 DFノードを次のよう
に定義する。
1Fノード: 条件部のあるノードとマツチングする可能性のあるノー
ド全、実行部に持つルールが無い場合、そのノードを工
Fノード(Initial Fact Node)とす
る。
FFノード: 条件部のあるファクトノードとマツチングする可能性の
あるノードを、実行部のEノードに持つルールが複数個
存在するときそのノードを前向きFFノード(Floa
tingFact Node)とする。ま之、ルールの
実行邪のEノード邪の7−ドにマツチングする可能性の
あるノードを条件部に持つルールが複数個存在するとき
そのノードを牙向きFFノードとする。
Gノード: ルールの実行部にhalt関数を青む場合そのルールの
Eノード部のワーキングメモリへ追加修正をするノード
をGノードとする。まt1ルールのEノード部のワーキ
ングメモリへの追加修正をするノードで条件部の7−ド
とマツチングする可能性のあるメートが存在しないノー
ドをGノード(G。
al Node)とする。
DFノード: 上記以外のノードをDFノード(Di 5appear
Node)とする。これは、条件部のノードとマツチン
グする可能性のあるルールの実行部に含むルールが1個
しか存在しないノードである。
以上の手続きでノードの構遷化が終了したので、これら
の推論制御用情報から連想ネットワーク(AN)を構成
する。IFノード、FFノード、Gノードだけが参照で
きる。この連想ネットワーク(AN)は、前向き・後向
き推論の両方に利用する。
な8、このようにコンパイラ(KC)によって得た推論
制御用情報と、たとえばノードのタイムタグの最新さな
どのルール実行時に得られる推論制御用情報とを、メタ
レベルでの戦略決定時に、メタルールの実行に2いて前
記した両制御用情報を参照できるようにして2くものと
する。
つぎに、メタレベルのプログラミング機能について説明
する。
問題領域の事実・定理・カテゴリー・処理手順等は、通
常対象レベルの知識として知識ベースが構築される。し
かし、これだけでは、解の探索空間が必要以上に広がっ
てしまったり問題が解けない事もあり得るため、このよ
うな場合、解の探索空間に制約を付けて推論実行効率を
上げることを目的とした知識(メタ知識)が有用となる
。その例題を考えてみるとよくわかる。
〔例題〕 4リットル入りと9リットル入りの2つの桶
しか持っていないとき、ちょうど6リツトルの水を汲む
のにはどうすればいいのか。
この例題では、基本操作の手順だけをルールに取り込ん
で前向き推論を実行しても試行錯誤の繰り返しであって
偶然にゴールに到達することがあるという程度の解法し
か得られない。ゴールは何か、また求めるものはどんな
前提から導かれるのかといったような付加的な知識やエ
キスパートのヒユーリスティックスなど推論制御のため
に役に立つ知識を取り込むことによって、推論を効率よ
く実行しなければならない。したがってこのシステムは
、この付加的な知識、専門家のヒユーリスティックとい
うものをドメインに依存した制御知識としてルールで記
述し、メタレベルに取り込む事を考えている。
このメタレベルでは、ルール選択に8ける戦略的な役割
全果たすものや解法の計画を示すもの、ルールに適用す
るデータの選択に2ける戦略的な役割(Focus a
ttention)を果たすルール等を記述する。
一方、ドメインに依存しない構造的な制御知識として有
効と考えられる情報は、コンパイル時に得ることのでき
る関係ゴール、ルール実行後に生成されるファクトノー
ドの数、前向き・後向き連想ネット情報である。この他
にもルール実行時に得られる時刻の最新さくたとえば0
P85等で用いられている)が考えられ、関係ゴールと
は、そのルール全弁した到達可能候補ゴールの集まりで
あり、このような構造的な制御知識は、様々な問題領域
のルールに適用可能であるため、対象レベルのルールセ
ットとは別にして取り扱うことができる。
さらに、ドメインに依存し7を制御知識は、その対象と
する知識源、すなわち一つのルールセットに固有のもの
である定め、対象ルールセットとペアにして扱うことが
望ましい。したがって、どの世界でどの対象ルールセッ
トとメタルールを用いればよいか決定しなけれはならな
いが、このシステムでは、問題解決マネジャーにより決
定する。
すなわち、問題解決マネージャは、たとえば軍5図に示
すように、ドメインに依存しtメタ知識(MD)の各メ
タ知識A1.A2.・−・それぞれとルールセラl−B
l、 B2.・・・それぞれとのいずれのペアを選択す
るかの決定を行なうとともに、これらのペアと、ドメイ
ンに依存しないメタ知識(MN)の各メタ知識C1,C
2,・・のいずれとを組み合わせるかの決定全も行なう
。
そして、問題解決マネジャーに2いて複数世界の実現が
可能であることと、対象レベルとメタレベルの知識の選
択が可能であるため、同一問題でも異なる戦略で推論さ
せることができると同時に、その結果を比較検討するこ
とができる。さらに、メタレベルに2ける競合の解消を
支援するためにメタメタレベルの記述がユーザーに開放
されている。ユーザーの希望により階層構造のメタレベ
ルの実現が可能になっている。
な2、メタレベルのすべてのメタルールに、前記しtよ
うな戦略を記述する部分のほかに、後述のようにルール
実行時の負担量を表わす評価値を記述する部分を設ける
ものとする。
つぎに、このシステム全体の動作の概略について説明す
る。
初期条件(データ)とゴールがはっきりしている問題は
ど、このシステムの良さがでてくるものと考えられるが
、このシステムでは、ゴールが明確でなくても推論制御
にかなりの工夫が為されているためメタシステムのない
ものよりは、高速に動作すると考えられ、以下にこのシ
ステムの推論動作の概略について説、明する。
まず、初期条件(データ)とゴールを与えると推論が始
まり、問題解決マネジャーにより記憶部(WM)のワー
キングメモリとドメインルールとメタ知識が決まり、コ
ンパイラ(KC)により収集した情報から作成し几連想
ネットワーク(AN)t−用いて前向きコンフリクトセ
ットをつくると同時に、後向きコンフリクトセット?つ
くる。
つぎに、メタレベルのルールを探索してワーキングメモ
リのゴールデータとマツチングするものがあれば、メタ
ルールを実際に実行するとどれくらいの負担、すなわち
処理時間やルールの処理ステップ数などの負担がかかる
かという負担量ひ評価値を計算してその値全取り込んで
メタルールに記述する。
そして、ドメインに依存し之メタ知識(戦略知識)であ
るメタルール、例えば、サブゴールの持つ、属性値、す
なわちレベル番号・優先順位等を用いてユーザーが自由
に定義した規則(エキスパートの持つヒユーリスティッ
クス)を用いて、メタルール内のいずれが適用できるか
をチエツクし、適用用能ルール全選択し、選択した適用
可能ルールすべてについて、前記し念ような評価値の記
述1処理を行なって戦略知識選択コンフリクトセットを
作成し、前記戦略知識選択コンフリクトセット3よび前
記し友前向きコンフリクトセット、後向きコンフリクト
セットの3つのコンフリクトセットに入っている情報を
参照してどれを実行するか。
すなわち競合の解消をメタメタレベルで行ない、適切な
戦略を選択する。
ところで、ドメイン依存メタ知識より適切な戦略が見つ
からない時は、ドメインに依存しないメタ知識に制御を
渡し、前向き・後向きを含めた競合の解消を行なう。コ
ンパイル時に得た情報と推論実行時に得られる情報を用
いて、ユーザーが定義したヒユーリスティックスに基づ
き競合解消が行われて前向きあるいは後向きルールが選
択され、その後は、この繰り返しとなる。また、前向き
あるいは後向き推論を強制的に何ステップが続けて実行
させることも可能である。
な旧、初期条件(データ)とゴールが確定している場合
であって巻、しかもその中間のファクトノードすなわち
中間仮設ノードをユーザが初期条件として入力すること
のないことが明確になっている場合には、すべての中間
仮設ノードをFFノードとして与えることにより、探索
の実行効率の向上を図れることになる。このとき、各ル
ールの条件部のノードをIFEよびFFノードに分類し
。
ノードの記号列で表わし友推論制御用テーブルの作成を
行ない、該テーブルにもとづいて連想ネットワークを形
成するものとする。
つぎに、具体例?用いた場合の、このシステムの動作に
ついて説明する。
いま、第7図に示す三角形の証明問題を考える。
〔仮定〕、 △ABCは、正三角形であるBD=CE=
AF 〔結論]  −:BPF=tACB tは角度を表すものとする。
この問題を前向き推論だけで従来の0PS5のLEX戦
略で実行させてみると、前向き推論であるため、成立し
たものは何でも発火し、証明に不必要なことをどんどん
実行してしまうことが確かめられた。
一方、この問題を従来の後向き推論だけで実行し7を結
果、後向きも前向きと同じく競合の解消が大変であり、
前向きだけあるいは後向きだけでは、この種の問題は解
けないに等しいことがわかった。
つぎに、この幾何学の問題をこのシステムにより解くた
めに作成したドメインに依存したメタ知識の一邪につい
て述べる。
CI] (mx=−<y)なる形式のゴール・サブゴー
ルがゴールデータベースに存在する時に起動される。
(1) −wx (!:zyを2角とし2辺の長さの等
しい三角形全ワーキングメモリ内から全て選び出し、こ
の三角形が二等辺三角形であることを証明する戦略を戦
略競合集合に入れる。
(2) wxを一角とする三角形と7:yを一角とする
三角形をワーキングメモリからリストアツブし、この二
つの三角形が合同であることを証明す、る戦略である。
これを詳細に示すと、(2,1)−wxを一角とする三
角形とtyを一角する三角形をワーキングメモリからリ ストアツブする。
(2,2,)  できるだけ情報の多い三角形の組み合
一わせを探す。ここで言っている情報とは、二つの三角
形の間に成立してい る関係式のことで辺の長さが等しいと か角の大きさが等しいと言う関係式で ある。
(2,1)(2,2)で選択された三角形合同′を証明
する戦略を競合集合に入れる。
(3)外角と内対角の和と言う関係によって乙X又はl
yを書き換えて新しいサブゴールとする戦略である。
(4)対頂角の関係式ヲ便ってzx又は−=yt”書き
換える戦略である。
(5) 、<ACB=<ACP+<BCPというような
関係式を・使って書き換えて新たなサブゴール1とする
戦略である。
上記(1)〜(5)で競合集合に入っている戦略から一
つを選択し、この競合の解消は、このメタメタレベルで
行なう。
丁なわち、メタメタルールとしてゴール内に含まれてい
る角や辺、それを構成している頂点をより多く含む戦略
を使先させる。
[2]  [:?A=7B+?C]  (?A=?D+
?C)−[:?B=?D](サブゴール) そして、前向き用コンフリクトセットをFセット、後向
きコンフリクトセット全Bセットとし、まずFセットを
構成し問題固有のメタ知識を探索する。このとき、前記
メタ知識の〔1〕が発火して最適戦略を出すか、(1)
、 (2)、 (4)は、辺、角に関する情報が少ない
こととゴールとの関わりがあまりないため、(3)と(
5)の戦略だけか残る。この二つ戦略を比較するとゴー
ルとの関わりに差がないため、戦略に固有の使先順位に
従うことになり、優先;1し位の指定がなければ適当に
選択する。ここでは、(5)を選択下るとして、(5)
に対応するルールを用゛いてゴールデータベースにサブ
ゴールを記述する。
このとき、当該ルールの(△ACB)と(点PAC−上
にある)という条件が満足するとサブゴールを指示にし
tがって書き換える。これは初期データとして入力され
ているので条件が満たされて、tACB=−:PCA+
 tPC,Bが記憶部(WM)に入りサブゴールが(t
BPF= tPCA+、:PCB)となる。
同様にして戦略(3)が選択されると、(3)に対応す
るルールによりtBPF= tPBc+−:BCPが定
まりワーキングメモリに登録され、Fセットが更新され
る。つぎに、前記メタレベルの〔2〕か発火してサブゴ
ールか(、=PCA=−=PBC)となり、Bセットが
更新される。
そこで、メタレベルでメタ推論を実行し之結果、△BE
Cと△AFCが合同であることを証明する戦略が指示さ
れる。しかし、これはデータネ足で失敗するため、推論
制御がドメインに依存しないメタレベルへ移行すること
になり、続いてFセットBセットの競合解消全行ない、
前向き用として△ABCが正三角形という条件項を含む
所定のルールが選択され、これによって、ドメイン依存
メタルールによって指示される△BECと△AFCの合
同証明戦略により簡単に合同が言える。そこで、サブゴ
ールがすべて満足し、最後に前向き推論によって指示さ
れる△BECと△AFCの合同証明戦略により簡単に合
同が言える。そこで、サブゴールがすべて満足し、最後
に前向き推論によりシミュレーションパスが完成し推論
が終了する。
な3、以上はハンドシミュレーションではあるが、この
ようにドメインルールとメタルールを記述下ることによ
り、はとんど最適な証明を得ることができたことから、
この推論システムの有効性が確かめられ友。
〔発明の効果〕
以上のように、この発明の知識工学システム用推論処理
方式によると、前向きおよび後向き推論の双方向推論制
御を行なうtめのメタ知識9丁なわち競合の解消、前向
き・後向き推論の切り替え。
サブゴールの設定に関するメタ知識について検討し、メ
タレベルに2いて競合解消、前向き推論および後向き推
論を選択的に実行することができ、推論の高速化および
推論結果の信頼性の向上を図ることができ、その効果は
極めて大きく、実用推論システムとして非常に有効であ
る。
【図面の簡単な説明】
図面+Lこの発明の知識工学システム用推論処理方式の
1実施例を示し、第1図はシステムの構成図、第2図は
一部の構成図、第3図および第4図はそれぞれ推論時の
動作説明図、第5図は異なる一部の構成図、第6図は推
論時の動作説明図、第7図は推論用の例題の説明図であ
る。 (KC)・・・知識ヘースコンパイラ、(IM)・・・
推論・作業記憶部、(へiK)・・メタ知識部、(IE
)・前向き・後向き推論実行部。 代理人 弁理士 藤 1)龍太部 第 1@ 13L)       C 手続補正書(自発ン 昭和61年 8月29日 特許庁長官殿         適 1事件の表示 昭和61年特許願第147954号 2発明の名称 知識工学システム用推論処理方式 3補正をする者 事件との関係      特  許  出  願  大
佐 所  大阪市西区江戸堀1丁目6番14号名 称 
(511)日立造船株式会社 代表者       村 山 利 雄 4代理人 〒530 住 所 大阪市北区東天満2丁目9番4号6 補正の内
容 (1)第9頁第7行と第8行との間に「(構成)」を挿
入。 (2)  第11頁第11行と第12行との間に「(知
識ベースコンパイラの動作)Jを挿入。 (3)第16頁第2行ないし第3行の「IFノード。 ・・・できる。」をつぎのように補正。 「ここで、連想ネットワーク(AN)の構成とは、ルー
ルのファクトノードの状態遷移テーブルを作成後、推論
制御用テーブルをitすることをいう。 この推論制御用テーブルとは、DFノードの中でユーザ
が初期条件(IFノード)として入力することがなく、
かつマツチング可能ファクトデータが複数存在しないこ
とが明確になっているノード以外のファクトデータ(I
F、FF、Gノードを含む)によって構成されるルール
体系に変換した状態遷移テーブルをいう。」(5)第2
0頁第1行と第2行との間に「(システムの動作)」を
挿入。 (6)第22頁第8行の「何ステップが」を削除。 (7)同頁第10行ないし第20行の「なお、・・・・
・・するものとする。」を削除。 (8)第23頁第1行の前に「(具体例を用いたシステ
ムの動作)」を挿入。 (9)同頁第17行ないし第27頁第17行の「つぎに
5・・・・・・終了する。」をつぎのように補正。 「 つぎに、この幾何学の問題をこのシステムにより解
く場合の手順について詳述する。 いま、初期条件として、 を与え、さらにゴールとして 〔/BPF=/八〇B〕 をへえる。 そして、この問題の実行に使用するルールの主なものを
記載すると、次のようになる。なお先頭はル−ル番号を
示し、たとえば’R2”は° ル − ル 2 ″ を
示す。 R2: (△AAABAc) (△ AD AE AF) (AA AB= AD AE) (’B  AC=  E  AF ) (/ AA AB AC=7AD AE 5F)(ΔA
AABACミ△ADAEAF) R6:合同 (△AA″B′′C鵬△″DAEAF)(AA″B=A
DAE) (ABAC=AEAF) (ACAA−AFAD) (/AAABゞC;/ADAEAF) (/ABACAA=/AEAFAD) R7二対頂角 (AAAB  ACAD  1点で交わる)(/ADA
PAA;/ACAPAB) ただし、−組みの対頂角を、ワーキングメモリに書かす
。点の別の表示法ともう−組みの対頂角は、システムが
自動的に書くものとする。 R8: (雰/AAABAC#) (点、AAABAC・・・は、同一直線上)(−AA 
 ’B)どちらかの−部に少なくとも1点存在する (jl/ ’BゞC#) R9: (AP/′B ACAD 1点 Pで交わる)(点へA
PAB  同一直線上にある)(点″CAPAD 同一
直線上にある)これは、交点の概念表示である。 R10:外角は内封角の和 (△AAABAC) (点ABACAD 同一直線上) (/AAACAD=/AB tAC+/′AABAC)
R11:三角形の内角の和 (△AAABAC) (/AAABAC+/ABACAA+/AC/AAB=
180°)R21: (△AAABAC正三角形) (AAAB=ABAC)(/′BAC=ACAA)(C
AA=AAAB)(/′AABAC=7ABACAA)
(/ABACAA=/ACAAAB)(/ACAAAB
=/AAABAC)(/AAAB″C=60°)(/A
B′″CAA=60°)(/ACAAAB=60°)R
32: (△AAABAC) (点AAAPACは、同一直線上にある)(/AAAB
AC=ZAAABAP+/APABAC)R33: (?P=’?x @ ?Y) (?N(?X 7y)二?L) (?P=・・・) ただし、変数Nに入っている項と等しい項を変数りに書
き換える((?N=?L)なるファクトをワーキングメ
モリから選んできてマツチングさせる) 第1項は第1項、第2項であれば第2項を書き換える(
システムでそうさせておく)。 R34: 式の 変換 ル − ル (?D= ?S) (?S=?Y) (?D= ’?y) ただし、?D、?S、?Yは数式である。 さらに、ファクトノードに対して、次のような符号の割
り付けを行なう。 (△AAABAC)、a (Aへ/′B−ACAD);b (/AAAB′C=/ADAEAF);C(△7AAB
 AC= △ADAE AF )        、e
CAAAB  AC’D   1点−c交b;b);f
(点AAABAC・・・ 同一直線上);h^△△ (/=/+/);L ^△八    △へΔ    ^^八 (/+/+/=180°);J ΔΔ△   ^△八 CI   +l   =?X)       ;に^八
へ      ^へ△ (l    =7x−/   )          
;i(△    −等辺三角形);m ^ ^ ^ (△    正三角形);n ^入へ  0 (/=60)             ;。 (・  −・  );p (△  (イ)△AAA)         ;qここ
で、′は次の記号が変数であることを示し、?は数式を
示し、$は+′”か′−″の演算記号を示し、=は辺あ
るいは角など何であってもよいことを示している。また
、ファクトノードの符号の()内はマツチング可能候補
ノードの集合を示し、ルールの条件部に()の前の符号
があれば、(j内のいずれかの符号の)−ドとマツチン
グする可能性のあることを示す。 つぎに、このようにファクトノードの符号化に行fxつ
だのち、コンパイラ(KC)により各ル−/しをコンパ
イルして次のような推論制御用テーブルを生成する。 (以下2行余白) さらに、コンパイラ(KC)によシ前記した推論制御用
テーブルを作成し、次のような前向き推論用制(財)情
報および後向き推論用制御情報を形成する。 すなわち、前向き推論用制御情報の1例は、となり、こ
こで、Nはル−/1/実行後に新たに生成されるファク
トノードの数を示し、−方後向となり、前表のファクト
ノードが生成されるにはどのルールが発火すればよいか
を対応させてまとめたものであり、これらの前向きおよ
び後向き推論用制御情報にもとづき、前向きコンフリク
トセット(以下前向きC8という)および後向きコンフ
リクトセット(以下後向きC8という)を作成する。 そして、前記した前向きおよび後向きコンフリクトセッ
トのほかに、戦略知識選択コンフリクトセットを作成す
るために、ドメインに依存したメタ知識(戦略知識)を
規定し、たとえば角度に関するもののみを列挙すると次
のようになる。 M2:(/悩=/β〕(ゴールデータベース(GD)に
左記のものがあるか調べる) (1)(1)  ワーキングメモリ内の角αを一角とす
る三角形の数をカウントする。 (2)  ワーキングメモリ内の角βを一角とする三角
形の数をカウントする。 そして(1)のカフント値と(2)のカウント埴との積
を評価値として出力する。 +2) (1)  角αを一角とする三角形Aと角βを
一角とする三角形Bをワーキングメモ リからリストアツブし、三角形A、B のベアを1つ選択する。 (2)  前向きCS中に/l/ −w RI〜R5と
共にインスタンシエイションを構成して いる三角形AとBが存在するとき、前 向きルールが優先的に発火する。 (3)前記(2)が存在しないとき、°三角形AとBの
間に成立している関係式(辺の 長さの関係などンの多い1頃に三角形のベアを作成する
。関係式が高々−組し かない三角形のベアは削除する。 (4)  前記(1) 、 (3)により選択てれた三
角形のベアの合同をサブゴーlしとしてゴー/L/ 7
’ −pベース(GD)に書き込む。 M 3:〔/Aα−/Aδ$/懺〕(ゴールデータベー
ス(GD)に左記のものがあるか調べる。)(1)角α
を外角として2角の内対角の和とじて表現する組み合わ
せ数を評価値として出力する。 (2)前記(1)の組み合わせ数のうち1つを適当に選
びルー/L/R10を用いてサグゴールを生成し、ゴー
ルデータベース(GD)に書き込む。 M 4:〔/α=/卆〕(ゴールデータベース(CD)
に左記のものがあるか調べる) (1)角αまたは角βに対して存在する対頂角の数(こ
のとき0か1か2となる)を評価値として出力する。 (2)角αまたは角βをその対頂角に書き換えたものを
サブゴールとしてゴールデータベース(GD)に書き込
む。 M 5 二 〔/Aα−/Aβ〕(コ゛−ルデータベー
ス(GD)に左記のものがあるか調べる) (1)角αまたは角βが2角の和として表現できる組み
合わせ数を評価値として出力する。 (2)角αまたは角βをルールR32,R34を用!ハ
てその2角の和として書き換えたものをすプゴールとし
、ゴールデータベース(GD)に書き込む。 M6 : (?A=?B+?C)(?A=?D+?C)
(前者のものがゴールデータベース(GD)にあるか調
べ、後者のものがワーキングメモリにあるか調べる) (1)両者に該当するものがあり、発火すれば最優先に
実行し、この場合の評価値として最小値の0を出力する
。 +2) (?B=?D)なるサブゴールをゴールデータ
ベース(GD)に書き込む。 また、競合解消のためのメタメタルールをつぎのように
規定する。ただし、各メタメタルールに対して優先度を
設定し、数値の大きいルールを優先的に用いて競合の解
消を行なうようにする。 MMl:優先度3 (BC=1)→(後向き推論の実行) MM2:優先度2 (ドメインに依存したメタルールの評価値≦FC) →(最小評価値を持つメタルール MM3:優先度l (条件なし) →(前向きCSの競合解消を行ない前向き推論が行なわ
れる。競合解消は、ルール実行に生成されるファクトノ
ードの数の最も多いルールが選択される。) MM4:優先度4 (後向きCS中の条件部がすべて成立している/L/ 
− iv Aが存在する。)→(ルー/L/ Aが選択
される。) ナオ、FCは前向きCSのインスタンシエイションの数
,BCは後向きCSのルールの数を示す。 さらに、前記したように評価値の記述処理を行なって戦
略知識選択コンフリクトセット(以下戦略CSという)
を作成し、前記した前向きCS,後向きCSとともに、
3つのコンフリクトセットを用いて以下の第1ないし第
67エイズの如く推論が実行される。 く第1フエイズ〉 まず、ワーキングメモリ要素である初期条件とマツチン
グする条件部を有するルールる前向きCSが作成され、 前向きCS さらに前記した後向き推論用制御情報かしゴール〔/B
PF=/ACB〕のパターンのルール、すなわちノード
Cを生成するのに発火すべきルールからなる後向きCS
が作成され、 後向きCS かつ評価値を含む角に関するメタルールからなる戦略C
Sが作成される。なお、メタルール番号の後の〔〕内の
数置は、評価値を示す。 戦略CS このとき、FC=23,BC=9となるため、前記した
メタメタルールのうちMM2により競合解消が行なわれ
、MM2により戦略CSのうち最小評価値を持つメタル
ールM3,八1 4 、 M 5が選択され、さらにた
とえばM5が選択されるとすると、M5により、ルー/
I/R34,R32が後向きに適用される。 すなわち、 + /PCB )        + /PCB)に示
すように、R34によりゴール(/BPF=/ACB)
に対して式の変換が行なわれ、変換式〔?S=/ACB
〕の成立性の判断が、(/ACB=/PCA+/PCB
)が成立するためのR32の条件部を満たす要素のワー
キングメモリ内での存在の有無によりなされ、(/AC
B=/PCA+/PCB)が成立するためのR82の条
件部を満たす要素である(△ABC) 、(,6,A 
 FB 同一直線上にある)および(点FQPC同一直
線上にある)がワーキングメモリに存在することから、
(/ACB=/PCA+/PCB)が成立してワーキン
グメモリに登録されるとともに、(/ACB = /P
CA+ /PCB )の成立性から(?S =/ACB
)が成り立ち、従って(?5=ZPCA+ZPCB)の
式の変換が成り立ち、これをf:/BPF = ? S
 )に適用することにより、〔/BPF−/PCA+/
PCB〕 が成立シ、サブゴールとしてゴールデータベ
ース(GD)に書き込まれ、第1フエイズが終了する。 〈第2フエイズ〉 つぎに、第1フエイズにおいて生成されたファクト(/
ACB=/PCA+/PCB)と、初期条件として与え
られている(点FQPC同一直 線上にある)とを条件部に持つルールR8が、前記した
第1フエイズの前向きC8に追加されるとともに、第1
フエイズにおいて発火したインヌタンシエイション(R
32(C△ABC)(点AFB同一直線上にある)〕)
が削除され、次のような前向きC8が構成される。 一方、サブゴールとして(/BPF = /PCA+/
PCB)が書き込まれたため、このサブゴールのパター
ンのルール、すなわちノードlを生成するのに発火すべ
きルールからなる後向きC8が新たに作成され、このと
きFC=28 、BC=6となり、前向きCS 後向きCS メタメタルールMM2により評価値を含むサブゴー)V
の2角の加減のパターンのメタル−/L/ M 3〔1
〕が戦略C8として選択され、M 3 Kよりルー/L
’RIOが後向きに適用される。 すなわち、RIOの条件部を満たす要素がワーキングメ
モリに存在するか否かが調べられ、当該RIOの条件部
を満たす要素である(△BCP)および(点CPF  
同一直線上にある)が存在することから、RIOが発火
して(/BPF=/PBC+/PCB)が成立し、ワー
キングメモリに登録され、第2フエイズが終了する。 く第3フエイズ〉 そして、第2フエイズにおいて作成されるインスタンシ
エイション(((/BPF=/PBC+/PCB)(点
FQPC同一直線上にある)〕を条件部に持つルール (点EPRB  同一直線上にある)〕を条件部に持つ
ルールR8)が、前記した第2フエイズの前向きCSに
追加され、次のような前向きCSが構成される。 前向きC8 一方、ゴールの書き換えがないため、後向きC8は、第
2フエイズにおいて用いたルー/L’RI Oが削除烙
れたものとなり、このときFC=25 。 BC=5.!:なり、メタメタル−/L/MM2により
最小評価値II OI+を持つメタルール CSとして選択され、M6により、第1フエイズにおい
てサブゴールとして書き込まれた〔/BPF=/pcA
+/PcB) 、および第2フエイズにおいて生成され
た(/BPF=/PBC+/PCB)から、〔/PCA
−/PBC〕が成り立ち、ゴールデータベース(GD)
のサブゴールが〔/PCA二/PBC〕に書き換えられ
、第37エイズが終了する。 く第4フエイズ〉 さらに、第3フエイズにおいて新たに作成されるインス
タンシエイションがないため、第37エイズにおける前
向きCSがそのまま第4フエイズにおいて適用され、第
3フエイズにおいてサブゴールが〔/PCA=/PBC
〕に書き換えられたため、このサブゴールのパターンの
ルール、スなわちノードCを生成するのに発火すべきル
ールからなる後向きCSが新たに作成される。 後向きCS また、FC=25,BC=9  となり、メタメタルー
ル:’v1M2により、評価値II 9 +1を含む〔
/α=乙わのパターンのメタル−/L/M2
〔9〕が戦
略CSとして選択されるが、M2の(21 (3)で説
明したように、関係式が高々1組しかないだめ、戦略C
Sの選択が失敗し、従って条件のないメタメタルール)
1M3により前向き推論に切り換えられ、前向きCSの
なかでルール ァクトノードの数の最も多いtv − /L/ R21
が前記した前向き推論用制御情報にもとづいて選択され
、R21による前向き推論が実行され、〔(△AFC)
(△BCE) (AF=CE) (AC=CB) (/
FAc=/BcE))、((△ABD)(△BCE)(
AB=Bc)(BD=CE)(/ABC=/BcE)〕
。 〔(△ABD)(△AFC) (AB=AC) (AF
=BD)(/ABc=/FAc))k条件部にもつルー
/L/R2がインスタンシエイションとして作成される
。 〈第5フエイズ〉 そして、第4フエイズにおいて作成されたインスタンン
エイションが第4フエイズにおケル前向きCS,すなわ
ち前記した第3フエイズの前向きCSに追加されるとと
もに、第4フエイズにおいて用いたルールR2+が削除
され、次のような前向きCSが開成される。 前向きCS −方、ゴールの書き換えがないため、後向きO8は前記
した第4フエイズと同じになり、このときFC=27.
BC=9となり、メタメタルールΔIM2により、評価
値1191+を含むメタルールM2
〔9〕が戦略CSと
して選択され、M2の(2)(2)により、ルールR2
の合同証明戦略による前向き推論が実行され、(△AF
C:△BCE)、(△ABDミ△BCE)、(△ABD
ミ△AFC)が成立してワーキングメモリに登録される
。、 く第6フエイズ〉 さらに、第5フエイズにおいて成立した〔(△AF(、
:△BCE))、f:(△ABD=△BCE))、((
△ABD=△AFC))ヲ条件部にもつルールR6がイ
ンスタンンエインヨンとして、前記した第5フエイズの
前向きC8に追加されるとともに、第5フエイズにおい
て用いたルー/L’R2が削除されて新たな前向きCS
が構成される。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)知識をプロダクシヨンルールの形式で表現して蓄
    積し、蓄積した複数のプロダクシヨンルールのうち実行
    可能なルールを選択して実行する知識工学システム用推
    論処理方式において、前記各プロダクシヨンルールをコ
    ンパイルして前向きおよび後向き推論に必要な制御情報
    を収集し、予め与えられたヒユーリステイツクなメタ知
    識を用い、前記制御情報による前向き推論および後向き
    推論を選択的に実行するとともに、競合の解消を行なう
    ことを特徴とする知識工学システム用推論処理方式。
JP61147954A 1986-06-23 1986-06-23 知識工学システム用推論処理方式 Pending JPS633333A (ja)

Priority Applications (1)

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JP61147954A JPS633333A (ja) 1986-06-23 1986-06-23 知識工学システム用推論処理方式

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JP61147954A JPS633333A (ja) 1986-06-23 1986-06-23 知識工学システム用推論処理方式

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ID=15441837

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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6072032A (ja) * 1983-09-28 1985-04-24 Hitachi Ltd 計算機システムの高速処理方式

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6072032A (ja) * 1983-09-28 1985-04-24 Hitachi Ltd 計算機システムの高速処理方式

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