JP2007102717A - Bayesian network configuration support apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はベイジアンネットワークモデルの構築を支援する装置に関する。 The present invention relates to an apparatus for supporting the construction of a Bayesian network model.
エキスパートシステムを構築するのに、ベイジアンネットワークを用いることが行われてきている(例えば特許文献1、2を参照)。ベイジアンネットワークとは、確率変数をノードで表し、因果関係や相関関係といった依存する関係を持つ変数の間にリンクを張ったグラフ構造で表現される確率モデルの中で、とくにリンクが因果関係の方向に向きを持ち、このリンクをたどったパスが循環しない非循環有向グラフで表されるものを指す。ベイジアンネットワークは、このようなグラフ構造と各ノードに割り当てた条件付き確率の集合によって構成される。子ノードの親ノードに関する条件付き確率は、離散変数の場合、全ての状態における条件付き確率を並べた「条件付き確率表(Conditional Probability Table)」で表す。
ところで、ベイジアンネットワーク(以下BNと略記する)を作成するにはドメインの専門家からのヒアリングなど、多くの手間と長い時間を要する。またBNを作成する担当者はBNの知識を熟知していなければならず、ましてドメインの専門家が一人でBNを作成するのは非常に難しい。
この発明は上記事情によりなされたもので、その目的は、ベイジアンネットワークを容易に作成することの可能なベイジアンネットワーク構築支援装置を提供することにある。
By the way, creating a Bayesian network (hereinafter abbreviated as BN) requires a lot of labor and a long time, such as hearings from domain experts. The person in charge of creating the BN must be familiar with the knowledge of the BN, and it is very difficult for a domain expert to create the BN alone.
This invention is made | formed by the said situation, The objective is to provide the Bayesian network construction assistance apparatus which can produce a Bayesian network easily.
上記目的を達成するためにこの発明の一態様によれば、ベイジアンネットワークを構成するノードとその定義域の編集を支援するベイジアンネットワーク構築支援装置であって、問題領域に関連する複数の表現を、互いに関連の有る表現ごとに対応付けて格納する表現データベースと、前記表現をラベルオブジェクトとしてGUI(Graphical User Interface)画面上に表示し、前記表示されたラベルオブジェクトのいずれかが選択された場合に、当該選択されたラベルオブジェクトに関連するラベルオブジェクトを前記表現データベースから読み出して前記GUI画面に表示する表示制御手段と、前記GUI画面上の複数のラベルオブジェクト間に互いの関係が指定された場合に、その関係に基づくベイジアンネットワークを前記GUI画面上で構築する構築手段とを具備することを特徴とするベイジアンネットワーク構築支援装置が提供される。 In order to achieve the above object, according to one aspect of the present invention, there is provided a Bayesian network construction support apparatus that supports editing of nodes and their domain constituting a Bayesian network, and a plurality of expressions related to a problem area are represented by: An expression database that stores each expression associated with each other in association with each other, and displays the expression as a label object on a GUI (Graphical User Interface) screen, and when any of the displayed label objects is selected, When a display control means for reading a label object related to the selected label object from the expression database and displaying it on the GUI screen and a plurality of label objects on the GUI screen are designated as mutual relations, Configure a Bayesian network based on the relationship on the GUI screen. Bayesian network configuration supporting apparatus, characterized by comprising a construction unit that is provided.
このような手段を講じることにより、ベイジアンネットワークを構築するためのGUI環境が提供される。そして、ユーザがノード名や定義域名の候補となる「表現」を名前とするラベルオブジェクトをGUI画面上に生成し、画面上に配置されたラベルオブジェクトに、ラベル間の関係(因果関係か命題の関係)をマウス操作で定義することにより、ノード名や定義域名を作成することができる。GUI画面上のラベルオブジェクトの集合に対して、2種類の関係(ノード間の因果関係か、ノードと定義域の関係)を作業者がGUI操作で指定することにより、作業者の思考作業の負担を削減することができるとともに、作業時間も短縮できる。 By taking such means, a GUI environment for constructing a Bayesian network is provided. Then, the user generates a label object whose name is “expression” that is a candidate for the node name or domain name on the GUI screen, and the relationship between the labels (causal relationship or proposition) is displayed on the label object arranged on the screen. Node names and domain names can be created by defining (Relation) with the mouse. When the operator specifies two types of relationships (causal relationship between nodes or relationship between nodes and domain) with a GUI operation for a set of label objects on the GUI screen, the burden of thinking work of the worker As well as the work time.
さらに表現データベースの作成にあたり、ユーザにより指定された文書と辞書(いわば「表現」作成ルール)を用いて、テキストマイニングを行うことにより「表現」を生成するようにしている。これにより相関性の高い表現を容易にデータベース化することが可能になる。 Further, in creating the expression database, “expression” is generated by text mining using a document and a dictionary (so-called “expression” creation rule) designated by the user. As a result, highly correlated expressions can be easily made into a database.
この発明によれば、ベイジアンネットワークを容易に作成することの可能なベイジアンネットワーク構築支援装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a Bayesian network construction support apparatus that can easily create a Bayesian network.
図1はこの発明に係わるベイジアンネットワーク(以下BNと表記する)構築支援装置を示す機能ブロック図である。BN構築支援装置115は、マウスやキーボードなどの入力部108、記憶媒体110、ディスプレイなどの出力部112、記憶部114、およびプロセッサ116を備える。このうち記憶部114は所定の記憶領域に内部データ保持部117を備える。この内部データ保持部117には、オブジェクトバッファ118、表現バッファ120、および表現間の相関度バッファ122が設けられる。
FIG. 1 is a functional block diagram showing a Bayesian network (hereinafter referred to as BN) construction support apparatus according to the present invention. The BN
記憶媒体110にはBN構築支援プログラム100と、概念地図データ記憶部104と、表現相関データ記憶部105と、文書データ記憶部106と、辞書データ記憶部107とが設けられる。BN構築支援プログラム100はそれぞれプログラムブロックとしての概念地図生成部101と、表現・相関度生成部102と、画面制御部103とを備える。さらに表現・相関度生成部102は、テキストマイニング部102aと、相関度算出部102bとを備える。
The
上記構成において概念地図生成部101は、ベイジアンネットワークのノード名、定義域名の候補となる「表現」を名前とするラベルオブジェクトを、概念地図と呼ぶ画面上に生成する。或るノードがとり得る状態の範囲を、そのノードの定義域と呼ぶ。以下に、ユーザがGUI(Graphical User Interface)画面を用いて行う、概念地図の作成作業を説明する。図2はその手順を示すフローチャートである。 In the above configuration, the concept map generation unit 101 generates a label object whose name is “expression” that is a candidate for a Bayesian network node name and domain name on a screen called a concept map. The range of states that a certain node can take is called the domain of that node. Hereinafter, a concept map creation operation performed by a user using a GUI (Graphical User Interface) screen will be described. FIG. 2 is a flowchart showing the procedure.
図2において、BN構築支援プログラム100が起動されると、画面制御部103は概念地図エディタを表示する(ステップS201)。図3はその初期画面を示す図である。。次に表現相関データ記憶部105から表現相関データが読みこまれ、図4に示すような表現リストエディタが別ウインドウで表示される(ステップS203)。このウインドウのツールバーにはファイルメニュー301、編集メニュー303、およびウィンドウメニュー305が表示される。
In FIG. 2, when the BN
ウィンドウメニュー305内の「表現リスト表示」が選択され、表現リストファイルが指定されると、画面制御部103は表現相関データ記憶部105から表現相関データを読み出し、表現バッファ120と表現間の相関度バッファ122に格納する。次に、画面制御部103は、表現バッファ120からバッファデータを読み出し、表現リストフィールド401に表現を表示した、表現リストエディタを表示する。図4はこの状態を示す。
When “display expression list” in the
次のステップS205において表現入力フィールド403に表現が入力され、追加ボタン404が押下されると、追加された表現が表現相関データに登録され、表現相関データ記憶部105に記憶され(ステップS207)たのちステップS203に戻る。この一連の手順において画面制御部103は、表現入力フィールド403から表現を読み込み表現バッファ120に格納する。表現リストエディタ(図4)が閉じられると、画面制御部103は表現バッファ120を読み込み、その内容を表現相関データ記憶部105に格納する。
In the next step S205, when an expression is input to the
ステップS205において追加ボタン404が押下されなければ、処理手順はステップS209に移る。このステップにおいて表現リストフィールド401の内の表現が選択されマッピングボタン405が押下されると、画面制御部103は表現リストフィールド401で選択された表現をオブジェクトとして読みこみ、オブジェクトバッファ118に格納する。概念地図生成部101は、読み込まれたオブジェクトをラベルオブジェクトとして概念地図エディタの概念地図フィールド307にラベルオブジェクトを生成する。図5はこのときの概念地図エディタを示す。
If the
次に、図5のエディタウインドウ上でのユーザ操作により、ラベルオブジェクト間の関係指定が確認される(ステップS211)。すなわち、例えばマウス操作により概念地図フィールド307のラベルオブジェクトの中に他のラベルオブジェクトが挿入されると(ステップS211でYes)、概念地図生成部101は挿入されたラベルオブジェクトを定義域オブジェクトに、挿入先のラベルオブジェクトをノードオブジェクトに変更する(ステップS213)。さらに、マウスを用いて概念地図フィールド307のラベルオブジェクト間にリンクが結ばれると、リンクオブジェクトが作成され表示される。ここでは画面制御部103は概念地図フィールド307のリンクをリンクオブジェクトとして読みこみ、オブジェクトバッファ118に格納する。概念地図生成部101は、リンクを介して接続されているラベルオブジェクトをノードオブジェクトに変更する。この状態を図6に示す。
Next, the designation of the relationship between the label objects is confirmed by a user operation on the editor window of FIG. 5 (step S211). That is, for example, when another label object is inserted into the label object of the
次のステップS215において、図6の画面内において或るノードが選択され、編集メニュー303の「CPT(条件付き確率表)入力」が選択されると(ステップS215でYes)、図7に示すように、選択されたノードの条件付き確率表入力エディタが開かれる。このエディタ画面においてCPT入力フィールド701に値が入力され、入力ボタン703が押下されると処理手順はステップS217に移る。このステップでは、画面制御部103は入力フィールド701に入力された値を読みこみ、オブジェクトのCPTとして、オブジェクトバッファ118に値を格納する。
In the next step S215, when a certain node is selected in the screen of FIG. 6 and “input CPT (conditional probability table)” in the
一方、ノードが選択された状態で編集メニュー303の「事前入力」が選択されると、図8に示す選択されたノードの事前確率入力エディタが開かれる。事前確率入力フィールド801に値が入力され、入力ボタン803が押下されると処理手順はステップS217に移る。このステップでは、画面制御部103は入力フィールド801に入力された値を読みこみ、オブジェクトの事前確率として、オブジェクトバッファ118に値を格納する。
On the other hand, when “preliminary input” in the
一方、確率変数の入力作業が完了するとファイルメニュー301の「保存」が選択される(ステップS215においてNo)。そうすると概念地図生成部101は、オブジェクトバッファ118からバッファを読み込み、作成された概念地図を概念地図データ記憶部104にデータとして格納する(ステップS219)。
On the other hand, when the input operation of the random variable is completed, “Save” in the
次に、図9および図10を参照して表現リストの作成手順を説明する。図9は表現リストの作成手順を示すフローチャートである。この手順はユーザによりGUI画面を用いて行われる。図3のウインドウにおけるウィンドウメニュー305の「表現・相関度作成」が選択され、文書ファイルが指定されると、画面制御部103は表現・相関度生成部102を起動する。この指定された文書ファイルの記述内容を問題領域という。
Next, a procedure for creating an expression list will be described with reference to FIGS. FIG. 9 is a flowchart showing a procedure for creating an expression list. This procedure is performed by the user using the GUI screen. When “Create Expression / Correlation” in the
起動されたプログラムのうちテキストマイニング部102aは、文書データ記憶部106から文書データ、辞書データ記憶部107から辞書データを読み出し、テキストマイニング手法により表現を作成する(ステップS901)。テキストマイニングとは、大量のテキスト情報から有用な情報を発見する技術であり、具体的にはテキスト情報から形態素解析によって単語を切り出し、それらの単語を統計処理によってその出現頻度や同時出現関係などを分析する技術である。
Of the activated programs, the
作成された表現は表現バッファ120に格納される。次のステップS903では、相関度算出部102bは、表現バッファ120から表現バッファを、文書データ記憶部106から文書データを読み込み、表現間に存在する表現の数を算出する。この算出値が表現間の相関度を示すもので、算出された相関値は相関度バッファ122に格納される(ステップS903)。
The created representation is stored in the
次に、ラベルオブジェクト作成の具体的手順につき説明する。この処理は図2のステップS209に係わるもので、ユーザのGUI画面を用いた処理により実施される。ステップS209において、マッピングされた表現を読み込み、概念地図エディタにラベルオブジェクトを作成したのち表示ラベルが選択される。この状態で概念地図エディタのウインドウメニュー305の「相関表現リスト表示」が選択されると、画面制御部103は選択されたラベル名を抽出する。そして、表現バッファ120と表現間の相関度バッファ122から表現と相関度を読み出し、選択されたラベルと相関のある表現を表現リストフィールド1001に表示した相関表現リストウインドウを表示する。このウインドウを図10に示す。
Next, a specific procedure for creating a label object will be described. This processing is related to step S209 in FIG. 2, and is performed by processing using the user's GUI screen. In step S209, the mapped expression is read, a label object is created in the conceptual map editor, and then a display label is selected. When “correlation expression list display” in the
図10において、表現リストフィールド1001の内の表現がマウスで選択され、マッピングボタン1005が押下されると、画面制御部103は、表現リストフィールド1001で選択された表現をオブジェクトとして読みこみ、オブジェクトバッファ118に格納する。概念地図生成部101は、読み込まれたオブジェクトをラベルオブジェクトとして概念地図エディタの概念地図フィールド307にラベルオブジェクトを生成する
以上説明したようにこの実施形態では、ノード名や定義域名の候補となる「表現」を名前としたラベルオブジェクトを定義し、概念地図エディタに表示する。ユーザは概念地図エディタ上に配置されるラベルオブジェクトに対するマウス操作によりラベル間の関係を定義し、これによりノード名や定義域名を作成する。その際、ユーザにより指定された文書および辞書(「表現」作成ルール)を用い、テキストマイニングにより「表現」を生成するようにしている。さらに、生成された「表現」毎に、その表現と相関の高い「表現」を算出するようにしている。このように、概念地図エディタと称するGUI環境を提供することでユーザはベイジアンネットワークを容易に構築できるようになる。すなわち、オブジェクトラベルの集合に対して、2種類の関係(ノード間の因果関係か、ノードと定義域の関係)をGUI操作で指定することができるので、エキスパートの思考作業の負担および作業時間を削減することができる。まら、ラベル名称が事前にデータベース化され、画面上に表示されるので、エキスパートがラベル名を考える作業の負担を削減することができる。さらに、エキスパートが新たに追加したラベルをラベル候補リスト(表現リスト)に追加することができ、これによりエキスパートの知識をラベル候補リストに蓄積することができる。このようなラベル候補リストは、別のエキスパートがBNを概念地図で構築する際にも再利用することができるので、さらにユーザフレンドリなシステムを構築することができる。これらのことから、ベイジアンネットワークを容易に作成することの可能なベイジアンネットワーク構築支援装置を提供することが可能となる。
In FIG. 10, when an expression in the
なお、この発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. In addition, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, constituent elements over different embodiments may be appropriately combined.
100…BN構築支援プログラム、101…概念地図生成部、102…表現・相関度生成部、102a…テキストマイニング部、102b…相関度算出部、103…画面制御部、104…概念地図データ記憶部、105…表現相関データ記憶部、106…文書データ記憶部、107…辞書データ記憶部、108…入力部、110…記憶媒体、112…出力部、114…記憶部、116…プロセッサ、117…内部データ保持部、118…オブジェクトバッファ、120…表現バッファ、122…表現間の相関度バッファ、301…ファイルメニュー、303…編集メニュー、305…ウィンドウメニュー、307…概念地図フィールド、401…表現リストフィールド、403…表現入力フィールド、404…追加ボタン、405…マッピングボタン、701…CPT入力フィールド、703…入力ボタン、801…事前確率入力フィールド、803…入力ボタン、1001…表現リストフィールド、1005…マッピングボタン
DESCRIPTION OF
Claims (2)
問題領域に関連する複数の表現を、互いに関連の有る表現ごとに対応付けて格納する表現データベースと、
前記表現をラベルオブジェクトとしてGUI(Graphical User Interface)画面上に表示し、前記表示されたラベルオブジェクトのいずれかが選択された場合に、当該選択されたラベルオブジェクトに関連するラベルオブジェクトを前記表現データベースから読み出して前記GUI画面に表示する表示制御手段と、
前記GUI画面上の複数のラベルオブジェクト間に互いの関係が指定された場合に、その関係に基づくベイジアンネットワークを前記GUI画面上で構築する構築手段とを具備することを特徴とするベイジアンネットワーク構築支援装置。 A Bayesian network construction support device that supports editing of a node and its domain constituting a Bayesian network,
An expression database that stores a plurality of expressions related to the problem area in association with each expression related to each other,
The representation is displayed as a label object on a GUI (Graphical User Interface) screen, and when any of the displayed label objects is selected, a label object related to the selected label object is displayed from the representation database. Display control means for reading and displaying on the GUI screen;
Bayesian network construction support, comprising: construction means for constructing a Bayesian network based on the relationship on the GUI screen when a mutual relationship is specified between the plurality of label objects on the GUI screen. apparatus.
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Citations (2)
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JP2004021763A (en) * | 2002-06-19 | 2004-01-22 | Hitachi Ltd | Text mining program, method, and device |
JP2004348555A (en) * | 2003-05-23 | 2004-12-09 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Method and device for analyzing document, document analysis program, and storage medium storing document analysis program |
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2005
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