推論装置

【目的】推論処理が高速化され、しかも知識ベースの構築が容易で、汎用性がある推論装置を提供する。
【構成】知識ベース１２は、数値事象Ｆ_i^j、論理事象Ａ_i^j 、中間事象Ｍ_iおよび帰結事象Ｅ_iなどの複数の事象と、各事象間の因果関係を表す複数のルールＲ_iとで構成されており、各事象および各ルールには、推論処理の優先順位を決める属性データが包含されている。

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、航空機、船舶、シールド掘進機などの機械装置類を対象とした運転支援エキスパートシステムや故障診断エキスパートシステムにおける推論装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から、複数の事象および各事象間の因果関係を表す複数のルールから成る知識ベースと、推論部から成る推論装置が、多数提案されている（特開昭６４−１０３５号、特開平１−１６２９３６号）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来の推論装置では、知識ベースのルール群の連がりに従った推論処理が行われているため、優先処理を意識した知識ベースの構築は未だ試みられていない。また、知識ベースのルールは、前向き推論用と、後向き推論用とをそれぞれ個別に作成しており、両者のルールにおいて同じ因果関係が矛盾なく記述されているか否かは、ルール作成者の人為的作業に委ねられているため、ルールの相互矛盾が完全に解消されないという課題がある。
【０００４】さらに、推論処理を実行する際に、全てのルールについて条件部と帰結部との一致を探索しているため、ルールの数が増えるにつれて処理時間が膨大に増加するという課題がある。
【０００５】また、運転支援装置や故障診断支援装置に不可欠な使用者との対話処理において、使用者への質問事項の出力順序や、推論対象となるルール群のグループ選択を考慮する場合、推論対象が変わる度に推論手段の内容を個別に変更せざるを得ないという課題がある。そのため、特定の対象を推論する推論装置を他の対象へ適用するには、多大な労力が必要となるため、推論装置の汎用化が困難であるという課題がある。
【０００６】本発明の目的は、前述した課題を解決するため、推論処理が高速化され、しかも知識ベースの構築が容易で、汎用性がある推論装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、複数の事象および各事象間の因果関係を表す複数のルールから成る知識ベース手段と、推論手段とを具備する推論装置において、データ入力を要する事象が入力要求の優先順位を決める属性データを包含しており、前記ルールが前向き推論および後向き推論ともに同じ形式で表現され、かつ前記ルールが推論実行の優先順位を決める属性データを包含していることを特徴とする推論装置である。
【０００８】
【作用】本発明に従えば、データ入力を要する事象が入力要求の優先順位を決める属性データを包含することによって、不要なデータ入力要求を省くことができるため、結論に至るまでの時間および労力が節約され、全体の推論処理が高速になる。また、ルールが前向き推論および後向き推論ともに同じ形式で表現されていることによって、必要なルールの数を削減することが可能になるとともに、ルールの相互矛盾を解消することができる。また、ルールが推論実行の優先順位を決める属性データを包含することによって、不要なルール探索を省くことができるため、全体の推論処理が高速になる。
【０００９】
【実施例】図１は、本発明に係る推論装置の構成図である。推論装置１０は、専門家１３の知識を入れた知識ベース１２と、その知識に基づいて推論および問題解決を実行する推論部１１とで構成されており、その周辺には専門家１３が知識ベース１２を編集するための支援ツール１４や、利用者１６が対話形式で推論処理を実行するためのインタフェース１５が連結されている。
【００１０】図２は、本発明の一実施例である推論装置１０の知識ベース１２の構成図である。知識ベース１２には、数値事象Ｆ_i^j、論理事象Ａ_i^j、中間事象Ｍ_i、帰結事象Ｅ_i（なお、ｉ，ｊは正の整数。以下同じ）などの複数の事象と、各事象間の因果関係を表す複数のルールＲ_iとで構成されている。数値事象Ｆ_i^jには、たとえば圧力、温度、変位などの計測された数値データが、センサ入力または利用者１６のキーボード入力によって入力される。論理事象Ａ_i^jには、たとえば「Ｙ」（肯定）、「Ｎ」（否定）、「？」（不明）の３つの選択枝から１つを選ばせる質問形式で論理データが入力される。中間事象Ｍ_iは、数値事象Ｆ_i^jや論理事象Ａ_i^jなどの各事象がルールの条件部で判断されて、該ルールの帰結部にしたがって移行する暫定的な事象であって、後段のルールの条件部に導入される事象である。帰結事象Ｅ_iは、ルールの帰結部にのみ現れる事象であって、他のルールの条件部には導入されない。ルールＲ_iは、前段部の各事象Ｆ_i^j，Ａ_i^j，Ｍ_iの成立を判断して、後段部の各事象Ｍ_i，Ｅ_iへ導く役割を有する。したがって、各事象の成立に対して、連結したルールを順次適用しながら推論を実行することによって、目的とする最終的な結論が得られる。
【００１１】データ入力を要する数値事象Ｆ_i^jおよび論理事象Ａ_i^jは、入力要求の優先順位を決める属性データ、たとえば１を最優先とする１〜５の５段階レベルから成るデータを包含しており（図２中、優先度をｊで表す。）、推論部１１は優先度の高い順に各事象Ｆ_i^j，Ａ_i^jを探索しながら推論を実行する。たとえば、利用者１６が機械装置類の近傍まで行って調べなくても即答できる事象は、その優先度を高く設定することによって、データ入力が促進され、原因候補の絞り込みを迅速に行うことができる。
【００１２】一方、各事象間の因果関係を表すルールＲ_iについても、推論実行の優先順位を決める属性データ、たとえば自動車の故障診断の場合にエンジン系統を１、電気系統を２、ブレーキ系統を３などのようにグループ別の分類番号から成るデータを包含しており、推論部１１は各計測信号や利用者１６からのデータ入力に基づいて、特定のグループを選択し、その中に区分されたルール群のみを探索の対象とする。したがって、全てのルールを探索する場合と比べて、探索時間の短縮化を図ることができる。また、中間事象Ｍ_iを含まないルール、たとえば条件部がＦ_i^jや、Ａ_i^jのみから成り、かつ、帰結部がＥ_iのみから成るルールは、１回のみの探索で推論処理が可能な処理済みフラグを、ルールＲ_i の属性データとして、包含しても構わない。
【００１３】図３は、図１に示した知識ベース１２の構成図において、後向き推論の手順を示した部分構成図である。後向き推論を実行する際は、前向き推論と同じ形式で表現された知識ベース１２を用いて、予め前向き推論によって列挙された原因候補の中から、可能な限り少ない質問回数で原因確定を行うことになる。たとえば、図３において、帰結事象１が成立するためには、要質問事象の優先度１〜３の３つの質問が全て成立する必要がある。一方、帰結事象１が成立しない場合は、要質問事象のいずれかが１つでも成立しない場合であり、それ以後の質問が不要となる。したがって、質問順序を各事象の優先度に従うことによって、質問回数を可能な限り減らして対話効率を向上させることができる。
【００１４】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、データ入力の容易な事象から推論処理を実行することによって、データ入力に時間が必要な事象を探索対象の中から可能な限り減らすことができるため、推論処理時間の短縮化を図ることができる。
【００１５】また、推論すべきルールの範囲を属性データによって制限することによって、不要なルール探索を省くことができるため、全体の推論処理が高速になる。さらに、ルールは前向き推論、後向き推論とも同じ形式で表現されているので、ルールの相互矛盾の解消、ルール数の削減が可能であり、知識ベースの構築が容易である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る推論装置の構成図である。
【図２】本発明の一実施例である推論装置１０の知識ベース１２の構成図である。
【図３】図１に示した知識ベース１２の構成図において、後向き推論の手順を示した部分構成図である。
【符号の説明】
１０推論装置
１１推論部
１２知識ベース
１３専門家
１４支援ツール
１５インタフェース
１６利用者

【特許請求の範囲】
【請求項１】複数の事象および各事象間の因果関係を表す複数のルールから成る知識ベース手段と、推論手段とを具備する推論装置において、データ入力を要する事象が入力要求の優先順位を決める属性データを包含しており、前記ルールが前向き推論および後向き推論ともに同じ形式で表現され、かつ前記ルールが推論実行の優先順位を決める属性データを包含していることを特徴とする推論装置。

【図１】