JPH0520074A - 知識ベース編集装置及びエキスパートシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】知識ベース編集装置に関し、プロダクションル
ールの改良を容易にする。 【構成】言語レベルプロダクションルールが記録された
ルールファイル１１と、自然言語の語彙が記録された語
彙ファイル１２と、言語レベルプロダクションルール内
の推論関数を語彙ファイル内に記録された推論関数に対
応する自然言語の語彙に変換して、対応する自然言語プ
ロダクションルールを得る第一の言語変換手段１３と、
得られた自然言語プロダクションルール内の各語彙を、
別の自然言語の語彙に選択的に置き換えて、自然言語プ
ロダクションルールを編集するルール編集手段１４と、
編集された自然言語プロダクションルールの各語彙を対
応する各推論関数に変換して、対応する言語レベルプロ
ダクションルールを得る第二の言語変換手段１５と、得
られた言語レベルプロダクションルールをルールファイ
ルに記録する編集ルール書込み手段１６とで構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、知識ベース編集装置及
びエキスパートシステムに関し、更に詳しくは、エキス
パートシステムにおいて推論のために利用されるプロダ
クションルールから成る知識ベースを編集するための知
識ベース編集装置及びこれと組み合わせて使用されるエ
キスパートシステムに関する。

【０００２】設備の故障診断、生産計画或いは異常予知
など、近年製造業等で実用化されているエキスパートシ
ステムの構築においては、当該分野の専門知識をシステ
ム内に取り込んで必要な知識を獲得し、これを推論機構
において利用することが重要である。この場合、必要な
専門知識は、通常、当該システムにおいて解決される問
題の分野の専門家（以下単に専門家という）から獲得さ
れる。

【０００３】

【従来の技術】エキスパートシステムの構築にあたって
は、エキスパートシステムの推論機構において認識可能
なプログラム言語、例えばLisp（記号処理言語）或いは
Prolog（論理形言語）によって記述された言語レベルプ
ロダクションルールから成る知識ベースを作成する必要
が有り、かかる知識ベースを編集するためには、前記Li
sp等のプログラム言語に関する知識並びにエキスパート
システムの推論原理自体に関する知識が少なからず必要
である。

【０００４】従って、このような推論機構で推論可能な
言語レベルプロダクションルールの作成を含む知識ベー
スの構築作業は、通常、専門家とプログラム言語及びシ
ステムの推論原理を熟知しているシステムエンジニアと
の共同作業によって行われている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】エキスパートシステム
では、そのシステム構築時において言語レベルプロダク
ションルールから成る知識ベースの構築が必要であると
共に、システムの実際の運用が始まると、種々の予期し
なかった問題に対応して、或いは不断にシステムの質の
向上のために、知識ベース内のルールを追加修正する必
要が生ずる。

【０００６】上記の場合、実際にシステム運用にあたっ
ている専門家が、言語レベルプロダクションルールの追
加を行い或いは既に出来上がった言語レベルプロダクシ
ョンルールの修正を行うこと、即ちプロダクションルー
ルの編集を行うことができれば便利である。

【０００７】しかし、前記のごとく、エキスパートシス
テムにおけるプログラム言語は、自然言語とはかなり異
なった用語及び構成からなるため、専門家が理解するこ
とは容易ではなく、プロダクションルールの編集作業
は、専門家単独では一般的に困難であり、専門家とシス
テムエンジニアとの協働作業が不可欠であった。

【０００８】このため、従来エキスパートシステムで
は、その改良にあたってシステムエンジニアの参加が必
要なため、運用開始後の問題に適切に対処し或いはより
良いシステムに改良することについて必ずしも迅速に対
応することができなかった。

【０００９】本発明は、上記エキスパートシステムの改
良にあたって、プロダクションルールの編集作業を専門
家が単独で迅速且つ容易に行うことができる知識ベース
編集装置及びこれと組合わせて使用されるエキスパート
システムを提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を達成するための手段】図１は、本発明の知識ベ
ース編集装置の構成を示すブロック図である。同図にお
いて、１１はルールファイル、１２は語彙ファイル、１
３は第一の言語変換手段、１４はルール編集手段、１５
は第二の言語変換手段、１６は編集ルール書込み手段で
ある。

【００１１】前記目的を達成するため、本発明の知識ベ
ース編集装置は、図１に示したように、専門知識を宣言
型式で記述するプロダクションルールから成る知識ベー
スを編集するための知識ベース編集装置であって、推論
機構で推論が可能な言語で記述された言語レベルプロダ
クションルールが記録されたルールファイル（１１）
と、前記言語レベルプロダクションルールの各語句を成
す推論関数及びデータに夫々対応する自然言語の語彙が
記録された語彙ファイル（１２）と、前記ルールファイ
ル（１１）から読み出された一の前記言語レベルプロダ
クションルール内の前記推論関数を、前記語彙ファイル
（１２）内に記録されており前記推論関数に対応する自
然言語の語彙に変換して、前記一の言語レベルプロダク
ションルールから対応する自然言語プロダクションルー
ルを得る第一の言語変換手段（１３）と、前記得られた
自然言語プロダクションルール内の各語彙を、前記語彙
ファイル（１２）から読み出された別の自然言語の語彙
に選択的に置き換えて該自然言語プロダクションルール
を編集するためのルール編集手段（１４）と、前記編集
された自然言語プロダクションルールの各語彙を該各語
彙に対応する各推論関数に変換して、前記編集された自
然言語プロダクションルールから対応する言語レベルプ
ロダクションルールを得る第二の言語変換手段（１５）
と、前記得られた言語レベルプロダクションルールを前
記ルールファイル（１１）に記録する編集ルール書込み
手段（１６）とを備えて成ることを特徴とするものであ
る。

【００１２】

【作用】ルールファイル１１から取り出された言語レベ
ルプロダクションルールは、この言語レベルプロダクシ
ョンルールを構成する各語句の内推論関数が第一の言語
変換手段１３によって対応する自然言語の語彙に変換さ
れることで、専門家が理解可能な自然言語プロダクショ
ンルールに変換され、この自然言語プロダクションルー
ルが、語彙ファイル１２から読み出された語彙の選択を
介して専門家によってルール編集手段１４において編集
され、次に、編集された自然言語プロダクションルール
内の推論関数に対応する各語彙が第二の言語変換手段１
５を介して該対応する各推論関数に変換されるので、推
論関数で記述された言語レベルプロダクションルールと
なり、更に編集ルール書込み手段１６を介して言語レベ
ルプロダクションルールとしてルールファイル１１に記
録される。

【００１３】

【実施例】図面を参照して本発明を更に説明する。図２
は本発明の一実施例の知識ベース編集装置及びこれと組
み合わせて使用されるエキスパートシステムを示すブロ
ック図である。同図において、知識ベース編集装置１
は、破線で示した推論機構３１を含むエキスパートシス
テム３０と共に全体としてパーソナルコンピュータ内に
組込まれている。このため、知識ベース編集装置１にお
ける編集結果は、直ちに推論機構３１において推論のた
めに利用される。

【００１４】知識ベース編集装置１は、システム全体の
制御を行うシステム管理部２と、専門家による編集作業
を可能とする表示印刷装置３と、この知識ベース編集装
置１の稼働時においてその時々のワーキングメモリを記
憶するワーク保存装置４と、ルールの読込み及び書込み
等を制御する制御モジュール部５と、ルールファイル及
び語彙ファイルから成る知識ベース６と、プロダクショ
ンルールを自然言語から推論機構が理解できる言語レベ
ル迄、及びその逆の双方向に変換するルール表現モジュ
ール７とから構成される。

【００１５】表示印刷装置３は、自然言語によるプロダ
クションルールが表示される表示装置８、プロダクショ
ンルールの編集を行うためのキーボード９及びマウス１
０から成るルール編集手段１４と印刷装置１７とから構
成されている。専門家は、表示装置８において自然言語
によって記述された自然言語プロダクションルールを画
面上で見ながらキーボード９及びマウス１０を介してそ
の編集作業を行うことが出来る。

【００１６】制御モジュール部５は、知識ベース６の語
彙ファイル１２及びルールファイル１１からファイルの
読込みを行うルール読込み装置１９、これら語彙ファイ
ル１２及びルールファイル１１に書込みを行うルール保
存装置１６、必要に応じプロダクションルールを印刷す
るための制御を行うルール印刷制御装置２０、並びに編
集された自然言語プロダクションルールに使用された各
語句と語彙ファイル内の語彙との整合性をチェックする
ルールチェック装置２１から成る。

【００１７】ルールファイル１１の中には、条件部及び
結論部形式で書かれた多数の言語レベルプロダクション
ルール及びその原型を成す原型ルールが記憶されてお
り、これらプロダクションルールを夫々構成する各語句
を成す推論関数及びデータは、ルール表現モジュール７
を構成する第一の言語変換手段を成す第一のルール表現
装置１３の言語変換処理を介して、自然言語の語彙に変
換可能であり、この自然言語の語彙は全て語彙ファイル
１７内に記録されている。

【００１８】ルール表現モジュール７内には第二の言語
変換手段を成す第二のルール表現装置１５が配され、第
二のルール表現装置１５は、自然言語プロダクションル
ールから言語レベルプロダクションルールへの言語変換
を行う。

【００１９】語彙ファイル１２に記録されている語彙
は、編集作業中においてワークメモリ１８を介して取出
し可能であり、その必要部分が表示装置８に画面表示さ
れる。各語彙は、専門家によってその語彙表現として最
も適切な語句に修正することも出来る。

【００２０】図３に、ルールファイルに記録されている
言語レベルプロダクションルールの一例を示す。同図に
示されたプロダクションルールの条件部では、これを構
成する各推論関数の内下線Ａ部の推論関数において、注
目するフレーム（この場合、例えば編集装置において専
門家によって”工程１”とセットされる。）内にある一
つのスロット”ＳＵＢＣ”の一つのファシット”＄ＬＩ
ＮＫ”から一つだけデータ（例えば部品Ａとなる）を取
り出せという命令が示されている。

【００２１】また、条件部の同図下線部Ｂの推論関数で
は、取り出されたデータに対応する”部品Ａ”フレーム
内にある”部品分類”スロット内の一つのファシット”
＄ＶＡＬＵＥ”から一つのデータを取り出す旨の命令が
示されており、下線部Ｃのデータ部及びＤの推論関数部
において、取り出されたデータが”主部品”であること
が判定される。

【００２２】条件部において取り出されたデータが”主
部品”であれば、結論部において、注目フレーム”工程
１”の（下線Ａ部）作業項目”スロット”内の一つのフ
ァシット”＄ＶＡＬＵＥ”内に（下線部Ｂ）”取付け”
というデータを書き込むように（下線部Ｃ、Ｄ）という
命令が出される。

【００２３】図４（ａ）及び（ｂ）は夫々、本発明の一
実施例における自然言語プロダクションルールの作成方
法を説明するための原型ルール及びその原型ルールの枠
内に挿入される語彙によって作られる自然言語プロダク
ションルールの例示である。なお、同図（ｂ）は、図３
に示した言語レベルプロダクションルールにおいて、注
目フレームが”工程１”とセットされたときの日本語に
よる自然言語プロダクションルールが示されている。

【００２４】本実施例の知識ベース編集装置における自
然言語プロダクションルールの原型ルールは、同図
（ａ）に示したように、図３の言語レベルプロダクショ
ンルールの”ＩＦ（条件）−Ｘ，（結論）−Ｙ”に対応
させて、”ＸならばＹ”という日本語によって構成され
ており、この原型ルールは、その文体中に語彙が挿入さ
れる図中Ａ〜Ｄと記された八つの語彙枠及びこれらを接
続する「の」、「が」或いは「は」等の語句から構成さ
れる構造を有している。

【００２５】図４（ａ）の前記語彙枠Ａ〜Ｄには、同図
（ｂ）に示された語彙枠内に囲まれた各語彙が挿入され
て、同図（ａ）の原型ルールが同図（ｂ）に示された自
然言語プロダクションルールとなる。枠内に挿入される
各語彙は、全て図３の各推論関数及びデータとの対応関
係が付けられ、例えば” focusframe”に”工程１”が
セットされると、その後に選択されるべき各語彙はこの
セットされた”工程１”とリンク関係を成した各語彙が
選択できるように語彙ファイル内１２にその関係が定め
られて各Ａ〜Ｄ毎に分類の上格納されている。

【００２６】図５は、前記語彙枠内に挿入される語彙の
リストをそのリンク関係の一部と共に示す表である。同
図において、図４（ａ）の語彙枠Ａと対応して示した図
５のＡの枠内には、図３の下線部Ａの推論関数と対応付
けられた語彙「対象部品（Ａ１）」、「工程内の部品
（Ａ２）」等の何れかが挿入される。同様に図４（ａ）
の語彙枠Ｂ内には、図３の下線部Ｂの推論関数と対応付
けられた「部品分類（Ｂ１）」、「作業項目（Ｂ２）」
等の何れかが図５に示したように挿入される。

【００２７】また語彙枠Ｃ内には、語彙枠Ｂ内に「部品
分類（Ｂ１）」が挿入されたことを前提として部品分類
とリンク関係を有する「ネジ（Ｃ１．１）」、「リベッ
ト（Ｃ１．２）」、「カナグ（Ｃ１．３）」等のデータ
を成す語彙が挿入され、また、語彙枠Ｂ内に「作業項目
（Ｂ２）」が挿入されたことを前提として「取付け（Ｃ
２．１）」、「ネジ締め（Ｃ２．２）」等のデータを成
す語彙が挿入される。更に、語彙枠Ｄ内には「である
（Ｄ１）」、或いは「でない（Ｄ２）」等の推論関数ｄ
１、ｄ２と対応付けられた語彙が挿入される。

【００２８】各語彙には、図５に夫々付記したように言
語レベルプロダクションルールに使用される推論関数と
の間で、例えば語彙Ａ１には推論関数ａ１が、語彙Ｂ１
には推論関数ｂ１がというように、その対応関係が定め
られている。また、データ部Ｃは言語レベルプロダクシ
ョンルールと自然言語プロダクションルールとで全く同
じ語句が使用される。

【００２９】このように、自然言語プロダクションルー
ルの各語彙は夫々、推論関数及びデータとの対応関係が
付けられているため、推論関数及びこれと組合されるデ
ータに置換が可能であり、自然言語で制作されたプロダ
クションルールは常に言語レベルプロダクションルール
に変換が可能となっている。

【００３０】図６は、上記実施例の知識ベース編集装置
における実際の編集処理を説明するためのフロー図であ
る。同図において、システムが起動されシステム管理部
２が起動すると（Ｐ１）、コンピュータの初期化として
環境設定が行われる（Ｐ２）。次に、ルール読込み装置
１９が起動され（Ｐ３）、ルールファイル１１の記録の
読出しが可能となる。次に、第一、第二のルール表現装
置１３、１５が起動され（Ｐ４）、専門家による編集作
業が可能となる（Ｐ５）。

【００３１】ルールの編集作業が終了すると、編集され
た結果出来上がったルールの印刷が必要であれば（Ｐ
６）、ルール印刷制御装置２０が起動され（Ｐ７）、出
来上がったプロダクションルール内の各語句と語彙ファ
イルとの整合性を調べるためルールチェックが必要であ
れば（Ｐ８）、ルールチェック装置２１が起動され（Ｐ
９）てそのチェックが行われる。チェック結果が良くな
い場合（Ｐ１０）には再び編集が行われる。

【００３２】また、編集作業の結果得られたルールの保
存が必要ならば（Ｐ１１）、ルール保存装置１６が起動
され（Ｐ１２）、編集前のルールに置き換えられて、或
いはそれとは別に追加されて必要な保存が行われ、推論
機構３１における推論のために使用される。

【００３３】図７は、専門家によるルールの編集中の表
示装置８上の画面を例示している。表示装置８は、ルー
ル修正時においてその画面表示が、ルール表示画面と語
彙表示画面とから構成され、語彙表示画面は同時に語彙
の選択部を成している。

【００３４】図７においては、ルールファイルに記録さ
れた一つの言語プロダクションルールが、例示として図
４（ｂ）に示した自然言語プロダクションルールに対応
する言語レベルプロダクションルールが呼び出されたと
きに、実際に現れる画面が表示されている。同図に示し
たように、この実施例では一つのルールを呼び出すと自
動的に第一のルール表現装置１３の作動によって言語レ
ベルプロダクションルールから自然言語プロダクション
ルールに変換されてその結果が表示装置８の画面上に表
示される。

【００３５】専門家が、画面上側のルール表示画面上に
おいて例えばマウス操作を介してカーソルを移動させる
ことで所望の語彙を選択すると、画面下側の選択部に
は、その語彙に代えて選択可能な別の語彙が多数表示さ
れる。このため専門家は、ルール表示画面に示された語
彙に代えて語彙表示画面上で指定された別の所望の語彙
を選択可能である。この様にして、既にルールファイル
に記録されているプロダクションルールの修正が行われ
る。

【００３６】また、既に記録されているプロダクション
ルールではなく、図４（ａ）に示した如き原型ルールが
選択される場合には、専門家は、ルール表示画面上にお
いて挿入可能な複数の語彙を語彙ファイルから呼出して
選択部に表示させ、この語彙の何れかを語彙枠内に挿入
して所望のルールを追加作成することも出来る。これら
各語彙は全て、推論関数との対応が付され、或いは推論
関数と共に使用可能なデータの場合には同じ語句が使用
されており、従って選択された各語彙に夫々対応する推
論関数及びデータで構成された言語レベルプロダクショ
ンルールがルールファイルに記録可能である。

【００３７】図８は、推論関数と既に対応が付けられた
各語彙をその対応関係を変更することなく、単に最も適
切な表現であると専門家が考える別の用語に変更すると
いう語彙修正を行うときの画面表示を示す。同図では、
一つの例として、部品分類のファシット内に記録されて
いる一つの語彙を語彙指定画面上において指定してその
表示を反転させ、データ入力画面上で別の用語として入
力することで、反転させた語彙を所望の用語から成る語
彙に修正するときの様子が示されている。

【００３８】上記実施例の知識ベース編集装置におい
て、語彙ファイル内の各語彙は、システムを構築する際
に専門家とシステムエンジニアとの協働作業によって作
成されており、システム運用開始後は専門家は語彙ファ
イル内の語彙についてはその修正作業のみを行うことと
してあるので、各語彙と推論関数との対応関係がルール
編集作業において崩れることが防止される。

【００３９】また専門家は、日常的に使用している当該
分野の語句のみをルール表現上の語彙として使用できる
ため、各ルールの意味が容易に理解でき、その編集作業
を容易に行うことが出来る。この場合、一旦システムが
構築された後において、専門家単独によるシステムの拡
張及び改良が極めて容易に且つ誤りなく行われる。

【００４０】更に、専門家によって編集された自然言語
プロダクションルールは、直ちに第二のルール表現装置
によって言語レベルプロダクションルールに変換されて
ルールファイルに記録されるため、そのルールは、一つ
のパーソナルコンピュータ内において組合されているエ
キスパートシステムの推論機構において、直ちに推論に
利用できるようになるので、ルール編集作業にあたって
その推論結果を常に確認しながらの編集が可能になると
いう利点もある。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の知識ベー
ス編集装置によると、システム導入後の言語レベルプロ
ダクションルールの追加、修正が自然言語プロダクショ
ンルールの編集を介して行われるため、環境変化や推論
条件の変更に対して専門家単独によるルールの編集を容
易にして、柔軟性及び即応性の高いシステムの拡張及び
改良を可能にしたという顕著な効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理図である。

【図２】本発明の一実施例の知識ベース編集装置及びエ
キスパートシステムのブロック図である。

【図３】実施例における言語レベルプロダクションルー
ルの一例である。

【図４】（ａ）は自然言語プロダクションルールの原型
ルール、（ｂ）は原型ルールの語彙枠内に語彙が挿入さ
れてできた自然言語プロダクションルールの例示であ
る。

【図５】語彙ファイルに記録された語彙及びそのリンク
関係の一部を例示する表である。

【図６】図４の知識ベース編集装置における処理を示す
フロー図である。

【図７】図４におけるルール表示装置におけるルール修
正時の画面表示の例である。

【図８】図４におけるルール表示装置における語彙修正
時の画面表示の例である。

【符号の説明】

１１：ルールファイル １２：語彙ファイル １３：第一の言語変換手段 １４：ルール編集手段 １５：第二の言語変換手段 １６：編集ルール書込み手段

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】専門知識を宣言型式で記述するプロダクシ
   ョンルールから成る知識ベースを編集するための知識ベ
   ース編集装置であって、 推論機構で推論が可能な言語で記述された言語レベルプ
   ロダクションルールが記録されたルールファイル（１
   １）と、 前記言語レベルプロダクションルールの各語句を成す推
   論関数及びデータに夫々対応する自然言語の語彙が記録
   された語彙ファイル（１２）と、 前記ルールファイル（１１）から読み出された一の前記
   言語レベルプロダクションルール内の前記推論関数を、
   前記語彙ファイル（１２）内に記録されており前記推論
   関数に対応する自然言語の語彙に変換して、前記一の言
   語レベルプロダクションルールから対応する自然言語プ
   ロダクションルールを得る第一の言語変換手段（１３）
   と、 前記得られた自然言語プロダクションルール内の各語彙
   を、前記語彙ファイル（１２）から読み出された別の自
   然言語の語彙に選択的に置き換えて該自然言語プロダク
   ションルールを編集するためのルール編集手段（１４）
   と、 前記編集された自然言語プロダクションルールの各語彙
   を該各語彙に対応する各推論関数に変換して、前記編集
   された自然言語プロダクションルールから対応する言語
   レベルプロダクションルールを得る第二の言語変換手段
   （１５）と、 前記得られた言語レベルプロダクションルールを前記ル
   ールファイル（１１）に記録する編集ルール書込み手段
   （１６）とを備えて成る知識ベース編集装置。
2. 【請求項２】前記ルール編集手段（１４）が、一の自然
   言語プロダクションルールを表示するルール表示画面
   と、該ルール表示画面において指定された前記一の自然
   言語プロダクションルール内の語彙に対して選択的に置
   き換え可能な前記別の自然言語の語彙を表示する語彙表
   示画面とを備えることを特徴とする請求項１記載の知識
   ベース編集装置。
3. 【請求項３】前記ルール編集手段（１４）が、前記語彙
   ファイル内の各語彙を選択的に表示すると共に該表示さ
   れた一の語彙を指定するための語彙指定画面と、該指定
   された語彙を修正するためのデータ入力画面とを備える
   ことを特徴とする請求項１又は２記載の知識ベース編集
   装置。
4. 【請求項４】請求項１乃至３記載の前記ルールファイル
   （１１）にアクセス可能な推論機構（３１）を備えるこ
   とを特徴とするエキスパートシステム。