JPH04211829A - 複合型エキスパートシステム - Google Patents

複合型エキスパートシステム

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JPH04211829A
JPH04211829A JP3057842A JP5784291A JPH04211829A JP H04211829 A JPH04211829 A JP H04211829A JP 3057842 A JP3057842 A JP 3057842A JP 5784291 A JP5784291 A JP 5784291A JP H04211829 A JPH04211829 A JP H04211829A
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JP
Japan
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expert system
fuzzy
expert
inference
rule
Prior art date
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Pending
Application number
JP3057842A
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English (en)
Inventor
Yoichi Nanba
難波 洋一
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
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Publication date
Application filed by Ricoh Co Ltd filed Critical Ricoh Co Ltd
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Priority to US07/671,484 priority patent/US5303331A/en
Publication of JPH04211829A publication Critical patent/JPH04211829A/ja
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    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06NCOMPUTING ARRANGEMENTS BASED ON SPECIFIC COMPUTATIONAL MODELS
    • G06N5/00Computing arrangements using knowledge-based models
    • G06N5/04Inference or reasoning models
    • G06N5/048Fuzzy inferencing
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S706/00Data processing: artificial intelligence
    • Y10S706/90Fuzzy logic

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Artificial Intelligence (AREA)
  • Computational Linguistics (AREA)
  • Data Mining & Analysis (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • Fuzzy Systems (AREA)
  • Computing Systems (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Devices For Executing Special Programs (AREA)
  • Feedback Control In General (AREA)

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、プラント・エンジン等
の最適化制御装置,プラント・エンジン・車両・コンピ
ュータ機器等の診断装置,車両・コンピュータ機器・家
庭用電気機器等の操作方法の支援装置等に適用するのに
好適な複合型エキスパートシステムに関する。
【0002】
【従来の技術】エキスパートシステムは、ある適用分野
の専門家の知識を知識ベースとしてコンピュータで処理
するため、そのシステムを専門家以外の人が使用しても
専門家並みの仕事ができることから、昨今の情報処理の
質的高度化,人員の相対的減少等に対する社会的要求と
合致し、エキスパートシステムの適用を加速している。 しかしながら、従来のエキスパートシステムにおける知
識ベースの記述では、言語情報の厳密さが要求され、互
いに矛盾する知識が知識ベースに存在することは許され
ず、また、「若い」,「色がやや薄い」というような人
間の感性情報のようなあいまいな表現を知識ベースに記
述することは難かしく、そのような複雑な推論をするた
めには、記述する知識ベースの量が膨大になる傾向にあ
り、知識ベース量が増大すると知識ベース全体のチュー
ニング,保守が困難になるというジレンマを内包してい
る。 これは、従来のエキスパートシステムの推論が、部分的
な条件成立を無視することに起因している。一方、言語
情報の持つあいまい性を定量化するのにファジイ推論を
応用したファジイ・エキスパートシステムでは、定性的
表現を扱えるため、記述する知識ベース量は格段に少な
くなるという利点がある。また、推論の部分的な条件成
立を許容し、複数の中間的結論から協調した結論を導く
ため、一見矛盾した知識も許容するといった利点もある
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ファジイ・エキスパートシステムの推論アルゴリズムで
は、上述の複数の中間的結論から協調した結論を導く過
程で得られた最終的推論結果は、定性的解釈しか与えず
、その結果を、人間の判断を加えることなしに、次の情
報処理に活用することは不可能であった。例えば、制御
の分野においては、具体的な確定値(例えば、「設定温
度を45℃にする」とか、「ロボットのアームの角度を
300傾ける」といった、制御動作に必要な値)が必要
であり、ファジィ・エキスパートシステムで制御する場
合、確定値を得る(つまり、「非ファジイ化」する)た
めに、便宜的に、数学的手法で、推論結果から一つの数
値データを算出する方法を採用している例が多いが、前
述の如く、推論結果が定性的であるために、算出した確
定値の妥当性については、確証が得られないという問題
があった。なお、エキスパートシステムおよびファジイ
・エキスパートシステムに関しては、例えば、電子情報
通信学会編「電子情報通信ハンドブック」(オーム社刊
1988年),日経エレクトロニクス1988年3月2
1日号等の記載、または、特開昭63−123177号
,同123124号公報の記載等が参考になる。本発明
は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的とすると
ころは、従来の技術における上述の如き問題を解消し、
エキスパートシステムを適用して効果の上がる応用範囲
を大幅に拡大することを可能とする複合型エキスパート
システムを提供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明の上述の目的は、
言語情報のあいまい性を記述可能な第1のルールセット
(ルールの集合)に基づいてファジイ・ルールベース推
論処理を実行する第1のエキスパートシステムと、言語
情報のあいまい性を排除した形でのみ記述可能な第2の
ルールセットに基づいてルールベース推論処理を実行す
る第1のエキスパートシステムとを、前記第1のエキス
パートシステムから出力される確定値に対応して、前記
第2のエキスパートシステムを起動させる演算制御シス
テムを介して接続したことを特徴とする複合型エキスパ
ートシステムによって達成される。
【0005】
【作用】本発明に係る複合型エキスパートシステムにお
いては、従来のエキスパートシステムとファジイ・エキ
スパートシステムの両方の利点を生かしつつ、各々単独
のシステムにおける問題点を、両者の複合化により解決
したものである。すなわち、従来、ファジイ・エキスパ
ートシステムとエキスパートシステムとを結合させるこ
とは行われていなかったが、この理由が、ファジイ・エ
キスパートシステムの出力結果は、主として定性的な解
釈しか与えず、これから、いわゆる確定値を求める方法
の妥当性が理論的に確立されていない点にあったのを、
本発明により解消したものである。
【0006】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。図1は、本発明の一実施例である複合型エ
キスパートシステム装置の構成を示す図である。図にお
いて、1は言語情報のあいまい性を記述可能なルールに
基づいて、ファジイ・ルールベース推論処理を実行する
ファジイ・エキスパートシステム(FZ)、2は言語情
報のあいまい性を排除した形でのみ記述可能なルールに
基づいて、ルールベース推論処理を実行するエキスパー
トシステム(ES)を示している。また、4は後に詳述
する演算制御システム(CT)、3Aおよび3Bは、フ
ァジイ・エキスパートシステム1と演算制御システム4
、および、演算制御システム4とエキスパートシステム
2とを接続するためのインタフェースを示している。本
実施例は、ファジイ・エキスパートシステム1の名称の
持つ機能的範囲が、非ファジイ化処理を含み、この非フ
ァジイ化処理の結果出力される確定値が複数個あり、後
段に接続したエキスパートシステム2を2回以上起動さ
せる場合の構成を示している。
【0007】図2に、図1に対応する、ファジイ・エキ
スパートシステム1とエキスパートシステム2および演
算制御システム4の内部構成を示す。まず、ファジイ・
エキスパートシステム1は、ファジイ・ルールと事実A
’とのマッチングを行う複数個のファジイ推論エンジン
10a,10b,・・・,10mと、上記複数個のファ
ジイ推論エンジン10a,10b,・・・,10mの推
論結果(Ba’,Bb’,・・・,Bm’)を合成する
MAX回路11、および、該MAX回路11の出力であ
る最終的ファジイ推論結果B’から 予め定められた確
定値算出方法により確定値を算出し出力する非ファジイ
化回路12から構成されている。エキスパートシステム
2は、言語情報のあいまい性を排除した形で記述された
ルールを格納するルールベース・メモリ13と、該ルー
ルベース・メモリ13中のルールに基づいて、ルールベ
ース推論処理を実行するエキスパートシステム・推論エ
ンジン14、および、ワーキング・メモリ15から構成
されている。図5にルールベース・メモリ13の構成例
を、また、図6に、ルールベース・メモリ13中のルー
ルの記述例を示した。また、演算制御システム4は、前
述のファジィ・エキスパートシステム1から出力される
確定値を基に、後述する如き処理により複数個の制御値
を作成するとともに、この制御値の数に対応する回数だ
け、前述のエキスパートシステム2を起動する演算制御
部16と、その際に用いられるスタック・メモリ17か
ら構成されている。
【0008】以下、上述の如く構成された本実施例の動
作を説明する。ファジイ・エキスパートシステム1は、
上述の複数個のファジイ推論エンジン10a,10b,
・・・,10mを用いて、ファジイ・ルールと事実A’
とのマッチングを並列に実行する。上述の複数個のファ
ジイ推論エンジン10a,10b,・・・,10mの推
論結果(Ba’,Bb’,・・・・Bm’)は、MAX
回路11により合成されて、最終的ファジイ推論結果 
B’として非ファジイ化回路12に渡される。非ファジ
イ化回路12では、定性的な解釈にすぎない、上述の最
終的ファジイ推論結果 B’から、予め定められている
確定値算出方法(例えば、重心法)を用いて 確定値を
1個算出し、演算制御システム4に渡す(従来は、この
確定値をそのまま、後段のエキスパートシステムの制御
値として用いていたものである)。次に、演算制御シス
テム4について、その動作を説明する、ここでは、図3
Aおよび3B(以下、これらを合せて、単に「図3」と
いう)に示す如く、入力データA’にルール1および2
(その条件部がA1,A2)を適用した場合に得られる
結論部の合致度B1,B2、これらの結果の集合である
ファジィ推論結果B’がある場合を例にする。 従来法(図の右方)では、これから非ファジィ化の一例
である重心法によって得た制御値 Z1を1個だけ得て
いたのに対し、本実施例に係る演算制御システム4では
、これから下記の如き手順により、上記Z1の他にZ2
,Z3の計3個(一般にはK個)の制御値を得ているも
のである。
【0009】前述のファジィ推論結果B’から 非ファ
ジィ化の一例である重心法によって得た制御値 Z1、
および、ファジィ推論結果 B’の最小,最大の値μ1
,μ2を受け取った演算制御システム4は、演算制御部
16により、上述の各値と、後段のエキスパートシステ
ム2に渡すべき制御値の個数とを、スタック・メモリ1
7に格納する。このスタック・メモリ17には、予め、
上記制御値 Z1から他の制御値を算出するためのパラ
メータξがセットされている。この様子を、図4(上半
分)に示した。演算制御部16は、上記制御値 Z1と
パラメータξ、および、ファジィ推論結果B’の最小,
最大の値μ1,μ2を用いて、例えば、         Z2=Z1−ξ(μ2−μ1)/10
0                        
    ・・・・(1)        Z3=Z1+
ξ(μ2−μ1)/100             
               ・・・・(2) により、新たに2つの制御値Z2およびZ3を算出し、
前述のスタック・メモリ17に格納する。式(1)(2
)の意味するところは、制御値 Z1がξ%(例:5%
)程度の誤差を含んでいるものとして、これを補正する
ものである。
【0010】エキスパートシステム2の推論エンジン1
4は、スタック・メモリ17中のK個(ここでは、Z1
,Z2およびZ3の3個)の制御値に基づいて、ルール
ベース・メモリ13中のルールを用いて推論を行い、K
個の結果(ここでは、P1,P2およびP3の3個)を
出力する。 このエキスパートシステム2による推論の目的は、状態
判定(診断),状態説明,状態推定等、種々であって良
い。上述のエキスパートシステム2における1回の推論
の動作は、以下の通りである。まず、エキスパートシス
テム2の推論エンジン14は、入力データである制御値
(ここでは、Z1,Z2およびZ3の3個)のうちの1
つをスタック・メモリ17からフェッチし、ルールベー
ス・メモリ13からルールを1つずつ取り出して、入力
データとルールの条件部との比較を行う。条件が合致す
れば、これに対応する結論部(P)をフェッチして、ワ
ーキング・メモリ15に格納する。全ルールに関してマ
ッチングを終了した時点で、蓄積されたワーキング・メ
モリ15の内容をフェッチして、スタック・メモリ17
の所定アドレスに格納する。以上の推論を、K個(ここ
では3個)の入力データのすべてについて実行すること
により、エキスパートシステム2の出力がすべてスタッ
ク・メモリ17に格納される。ここまでの状況を、図4
に示す。図4の下部が、エキスパートシステム2による
推論動作で得られた結論である。これらの結論に基づい
て、ファジィ・エキスパートシステム1の出力結果(フ
ァジィ推論結果 B’)に対して、妥当性が保証できる
か否かの判定を行うことが可能である。
【0011】上記実施例によれば、従来の単独のエキス
パートシステムでは扱えなかったような、定性的であい
まいな情報が処理可能になるという効果が得られる。す
なわち、図2に示した構成のシステムにおいて、ファジ
ィ・エキスパートシステム1が出力する1個の非ファジ
ィ化された確定値を制御値とすることの妥当性を判断す
ることが可能になる。これは、上述の如く、ファジィ・
エキスパートシステム1の後段に接続したエキスパート
システム2を2回以上起動させる場合にも、複数の制御
値の各々について、順次、前述のルールベース13中の
ルールを用いて複数回の推論を行い、複数個の結果を出
力するので、これに基づいて上述のファジィ・エキスパ
ートシステム1が出力する1個の非ファジィ化された確
定値を制御値とすることの妥当性を、相対的に評価する
ことが可能となることによる。また、これにより、従来
の単独のファジイ・エキスパートシステムあるいは単独
のエキスパートシステムに比べ、適用範囲が広がるとい
う効果が得られる。なお、上記各実施例は、本発明の一
例を示したものであり、本発明はこれに限定されるべき
ものではない。例えば、図2に示したシステムにおいて
、演算制御システム4とエキスパートシステム2とを一
体化しても良い等である。
【0012】
【発明の効果】以上、詳細に説明した如く、本発明によ
れば、言語情報のあいまい性を記述可能な第1のルール
セットに基づいてファジイ・ルールベース推論処理を実
行する第1のエキスパートシステムと、言語情報のあい
まい性を排除した形でのみ記述可能な第2のルールセッ
トに基づいてルールベース推論処理を実行する第1のエ
キスパートシステムとを、前記第1のエキスパートシス
テムから出力される確定値に対応して、前記第2のエキ
スパートシステムを起動させる演算制御システムを介し
て接続したので、エキスパートシステムを適用して効果
の上がる応用範囲を大幅に拡大することを可能とする複
合型エキスパートシステムを実現できるという顕著な効
果を奏するものである。
【0013】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例である複合型エキスパートシ
ステムの構成を示す図である。
【図2】図1に対応する内部構成を示す図である。
【図3A】図1に対応する内部構成の一部を示す図であ
る。
【図3B】図1に対応する内部構成の他の一部を示す図
である。
【図4】スタック・メモリの情報記憶状況を示す図であ
る。
【図5】ルールベース・メモリの構成例を示す図である
【図6】ルールベース・メモリ中のルールの記述例を示
す図である。
【符号の説明】
1:ファジイ・エキスパートシステム、2:エキスパー
トシステム、3Aおよび3B:インタフェース、4:演
算制御システム、10a,10b,・・・・10m:フ
ァジイ推論エンジン、11:MAX回路、12:非ファ
ジイ化回路、13:ルールベース・メモリ、14:エキ
スパートシステム・推論エンジン14、15:ワーキン
グ・メモリ、16:演算制御部、17:スタック・メモ
リ。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  言語情報のあいまい性を記述可能な第
    1のルールセットに基づいてファジイ・ルールベース推
    論処理を実行する第1のエキスパートシステムと、言語
    情報のあいまい性を排除した形でのみ記述可能な第2の
    ルールセットに基づいてルールベース推論処理を実行す
    る第1のエキスパートシステムとを、前記第1のエキス
    パートシステムから出力される確定値に対応して、前記
    第2のエキスパートシステムを起動させる演算制御シス
    テムを介して接続したことを特徴とする複合型エキスパ
    ートシステム。
  2. 【請求項2】  前記演算制御システムは、前記第1の
    エキスパートシステムから出力される確定値を基に複数
    個の制御値を算出して、前記第2のエキスパートシステ
    ムとを、前記複数個の制御値の数に対応する回数起動さ
    せる如く構成されていることを特徴とする請求項1記載
    の複合型エキスパートシステム。
JP3057842A 1990-03-27 1991-02-28 複合型エキスパートシステム Pending JPH04211829A (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3057842A JPH04211829A (ja) 1990-03-27 1991-02-28 複合型エキスパートシステム
US07/671,484 US5303331A (en) 1990-03-27 1991-03-19 Compound type expert system

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP7852790 1990-03-27
JP2-78527 1990-03-27
JP3057842A JPH04211829A (ja) 1990-03-27 1991-02-28 複合型エキスパートシステム

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ID=26398927

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JP3057842A Pending JPH04211829A (ja) 1990-03-27 1991-02-28 複合型エキスパートシステム

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