JP2015204084A - Apparatus, method and program for generating rule using data mining, and care support system - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a data analysis apparatus configured to generate a rule or acquire knowledge by repeating: selecting two parent rules from a collation set extracted from a set of rules including a conclusion section which may have a continuous value; creating two child rules from the two parent rules by use of an AT value; and adding the created child rules to the rule set, a data analysis method, a care support system, or knowledge acquisition method thereof.SOLUTION: A rule generation apparatus includes: storage means for storing a rule set and a collation set; collation set generation means which generates the collation set from the rule set; and GA application means which updates rules constituting the rule set, on the basis of the generated collation set, by use of genetic algorithm. The rule generation apparatus repeats modifying data to be selected by the collation set generation means from multiple pieces of data, and adding two child rules created by the GA application means to the rule set, to update rules constituting the rule set.

Description

本発明は、複数のデータを解析して、ルールを生成する又は知識を獲得する技術に関する。   The present invention relates to a technique for generating a rule or acquiring knowledge by analyzing a plurality of data.

統計的手法等を用いたデータ解析によって、複数のデータから、これらのデータの内容に適合するルールを生成するデータマイニング技術が知られている。   There is known a data mining technique for generating rules that match the contents of data from a plurality of data by data analysis using a statistical method or the like.

また、社会の情報化に伴って、様々な場面で発生するデータが蓄積されており、蓄積された膨大なデータから知識(ルール)を獲得する方法が求められている。例えば、介護ホームなどでの介護支援方法として、介護対象者の日々の行動又は状態を表す複数のデータに基づいて、介護支援のケアプラン(知識)を作成するニーズがある。   In addition, with the informatization of society, data generated in various scenes is accumulated, and a method for acquiring knowledge (rules) from a huge amount of accumulated data is required. For example, as a care support method in a care home, there is a need to create a care plan (knowledge) for care support based on a plurality of data representing the daily behavior or state of a care recipient.

このようなルール獲得手法として、学習分類子システム(Learning Classifier System: LCS)が提案されている。このLCSは、生物の環境への適応戦略である学習と進化の双方の概念を取り入れた適応システムである。具体的には、LCSは、条件部と結論部(行動部)とからなるルール(分類子)について、強化学習の手法により学習を行うとともに、遺伝的アルゴリズム(Genetic Algorithm: GA)を用いてルール(分類子)を進化させることによって、複数のデータ(環境状態)に適応可能なルール(分類子)を生成するシステムである。このLCSのうち、正確性の高いルール(分類子)を進化対象とするようにしたシステムはXCS(Accuracy-based Learning System)と呼ばれている。(例えば、非特許文献1,2)。   As such a rule acquisition technique, a learning classifier system (LCS) has been proposed. This LCS is an adaptation system that incorporates the concepts of both learning and evolution, which are adaptation strategies to living environments. Specifically, the LCS learns a rule (classifier) composed of a condition part and a conclusion part (action part) by a reinforcement learning method and uses a genetic algorithm (GA) to make a rule. It is a system that generates rules (classifiers) that can be adapted to a plurality of data (environmental states) by evolving (classifiers). Of these LCSs, a system that makes a highly accurate rule (classifier) an evolution target is called an XCS (Accuracy-based Learning System). (For example, Non-Patent Documents 1 and 2).

また、LCSにAttribute Treacking/Feedbackという技術を導入したものも提案されている(非特許文献2)。従来のLCSでは、1件のデータには、ルールの条件部に対応する条件用データ要素と、ルールの結論部に対応する結論用データ要素とが含まれているが、この文献に記載の技術では、個々のデータ内の条件用データ要素毎の重要性、すなわち、その条件用データ要素が、そのデータと照合するルールの正確性に対してどの程度寄与しているかを表す評価値を算出し(Attribute Tracking)、算出された評価値を用いて、GAにおける交叉や突然変異において、適合性がより高いルールを生成させる(Attribute Feedback)ようになっている。   In addition, an LCS in which a technique called Attribute Treacking / Feedback is introduced has been proposed (Non-patent Document 2). In the conventional LCS, one data includes a condition data element corresponding to the rule condition part and a conclusion data element corresponding to the rule conclusion part. Then, calculate the evaluation value indicating the importance of each conditional data element in the individual data, that is, how much the conditional data element contributes to the accuracy of the rule that matches the data. (Attribute Tracking) Using the calculated evaluation value, a rule having higher compatibility is generated in crossover or mutation in GA (Attribute Feedback).

一方、獲得されるルールの内容の観点では、例外ルール(特殊ルール)を獲得するために、汎用ルール(一般化ルール)の条件部を用いて例外ルールの対象となる事例データ(データセット)を分離し、分離した事例データに基づいて例外ルールを獲得する技術が提案されている(特許文献1)。
On the other hand, from the viewpoint of the content of the rule to be acquired, in order to acquire the exception rule (special rule), the case data (data set) that is the target of the exception rule using the condition part of the general rule (generalized rule) A technique for separating and acquiring exception rules based on separated case data has been proposed (Patent Document 1).

特開平11−338701号公報JP 11-338701 A

中田外4名、「個別化による学習分類子システムの一般化促進」、計測自動制御学会、計測自動制御学会論文集、47(11)、 581-590、 2011年11月30日4 Nakata, “Promotion of generalization of learning classifier system by individualization”, Society of Instrument and Control Engineers, Transactions of Society of Instrument and Control Engineers, 47 (11), 581-590, November 30, 2011 Urbanowicz外2名、「Instance-Linked Attribute Tracking and Feedback for Michigan-Style Supervised Learning Classifier Systems」、Association for Computing Machinery、GECCO '12 Proceedings of the fourteenth international conference on Genetic and evolutionary computation conference、Pages 927-934、2012年7月7日Two people from Urbanowicz, “Instance-Linked Attribute Tracking and Feedback for Michigan-Style Supervised Learning Classifier Systems”, Association for Computing Machinery, GECCO '12 Proceedings of the fourteenth international conference on Genetic and evolutionary computation conference, Pages 927-934, 2012 July 7,

上記文献に開示されている技術では、結論用データ要素が二値的(例えば、ある病気になったかどうか)ではなく、何らかの度合いや得点のような連続的な程度を示すデータ(例えば、睡眠の深さの度合いを示すデータ)からルールを生成することは想定されていない。   In the technique disclosed in the above document, the data element for conclusion is not binary (for example, whether or not a certain illness has been obtained) but data indicating a continuous degree such as some degree or score (for example, sleep It is not assumed that a rule is generated from data indicating the degree of depth.

また、非特許文献1、2に開示されている技術では、矛盾するデータや誕生日などの特別な日のデータが含まれるときに、知識を獲得(ルールを生成)することができない場合がある。   In addition, in the technologies disclosed in Non-Patent Documents 1 and 2, knowledge may not be acquired (a rule may be generated) when there is conflicting data or special date data such as a birthday. .

さらに、特許文献1に開示されている技術では、一般化ルールと特殊ルールとを同時に生成(獲得)することができない場合がある。特許文献1に開示されている技術では、例えば一般化ルールを構成する複数のデータセットを用いて、特殊ルールを生成することができない場合がある。   Furthermore, with the technique disclosed in Patent Document 1, there are cases where the generalization rule and the special rule cannot be generated (acquired) at the same time. In the technique disclosed in Patent Document 1, for example, a special rule may not be generated using a plurality of data sets that constitute a generalized rule.

本発明は、このような事情の下に為されたものであり、結論用データ要素が連続的な程度を示すデータであっても適切にルールを生成する技術を提供することを第1の目的とする。   The present invention has been made under such circumstances, and it is a first object of the present invention to provide a technique for appropriately generating a rule even if the conclusion data element is data indicating a continuous level. And

また、本発明は、汎用的なルールと特殊なルールを同時に生成することを可能にする技術を提供することを第2の目的とする。   A second object of the present invention is to provide a technique that enables simultaneous generation of general-purpose rules and special rules.

さらに、本発明は、結論部の値の範囲が異なる複数のルールを同時に生成することを可能にする技術を提供することを第3の目的とする。   Furthermore, a third object of the present invention is to provide a technique that makes it possible to simultaneously generate a plurality of rules having different values in the conclusion part.

本発明の第1の態様によるルール生成装置は、
対象の状態を表す1以上の条件用データ要素であって、前記条件用データ要素の各々は、2種類以上の特定の状態を表す状態値の1つをとりうるものと、前記状態値によって表される状態下での所定の結果を表す連続値からなる結果値の1つをとりうる結論用データデータ要素とを少なくとも含むデータを複数記憶するデータ記憶部と、
前記条件用データ要素に対応する、ルール適用の条件を表す1以上の条件用ルール要素であって、前記条件用ルール要素の各々は前記2種類以上の状態値と前記状態値の条件のいずれでもよいことを表すワイルドカード値のうちのいずれかをとりうるものと、前記条件を満たすときの結論を連続値で表す結論用ルール要素と、前記ルールの正確さを含むルールの特性評価値を表す特性評価用ルール要素とを少なくとも含むルールの集合を記憶するルール集合記憶部と、
前記データ記憶部から前記データを読み出し、読み出されたデータの前記条件用データ要素の状態値と照合する前記条件用ルール要素の値を有する前記ルールを前記ルール集合記憶部から抽出するルール抽出部と、
抽出された前記ルールの前記結論用ルール要素の値及び前記特性評価用ルール要素の特性評価値を、前記読み出されたデータへの適合性がより高くなるように更新するルール強化部と、
前記抽出されたルールのうち、前記結論用ルール要素の連続値が、複数の値が該当し得る所定の条件を満たすルールを分類するルール分類部と、
前記ルール分類部で分類されたルールが存在するような前記データ毎に生成される特徴抽出モデルであって、前記データの前記条件用データ要素に対応するモデル要素を含み、前記モデル要素の各々は、対応する前記条件用データ要素が前記ルールの正確性に対してどの程度寄与しているかを表す特徴評価値を有するモデルを記憶する特徴抽出モデル記憶部と、
前記ルール抽出部で読み出されたデータと対応する前記特徴抽出モデルについて、前記ルール分類部で分類されたルールの前記条件用ルール要素のうち、前記状態値を有するものについては、前記特性評価用ルール要素に含まれる前記ルールの正確さを表す評価値が大きいほど、対応するモデル要素の特徴評価値が高くなるように前記モデル要素を更新し、前記ワイルドカード値のものについては、対応するモデル要素の特徴評価値が低くなるように前記モデル要素を更新する特徴抽出モデル更新部と、
所与の方法で前記分類されたルールから親ルールとなる2つのルールを選択するルール選択部と、
次の(1)及び(2)に示すように、前記選択された2つの親ルールの対応する前記条件用ルール要素の値の入替えを行うことによって、2つの子ルールを生成するルール交叉部と、
(1)前記ルール抽出部で読み出されたデータに対応する前記特徴抽出モデルの前記モデル要素の特徴評価値が所定の条件を満たす程度に高い場合、そのモデル要素と対応する前記親ルールの前記条件用ルール要素のいずれかが、そのモデル要素と対応する前記データの条件用データ要素の状態値と一致していれば、その値が、一方の子ルールの対応する条件用ルール要素の値となるように、必要に応じて前記入替えを行う
(2)前記ルール抽出部で読み出されたデータに対応する前記特徴抽出モデルの前記モデル要素の特徴評価値が前記所定の条件を満たさない程度に低い場合、そのモデル要素と対応する前記親ルールの前記条件用ルール要素のいずれかが、前記ワイルドカード値を有していれば、前記一方の子ルールの対応する条件用ルール要素の値が前記ワイルドカード値となるように、必要に応じて前記入替えを行う
前記子ルールを前記ルール集合記憶部に追加して記憶させるルール追加部と
を備え、
前記ルール抽出部、前記ルール強化部、前記ルール分類部、前記特徴抽出モデル更新部、前記ルール選択部、前記ルール交叉部、及び、前記ルール追加部による一連の処理を、前記データ記憶部に記憶されている複数のデータについて、繰り返し行うものである。
The rule generation device according to the first aspect of the present invention includes:
One or more conditional data elements representing a target state, each of the conditional data elements being capable of taking one of two or more types of specific state values and represented by the state value A data storage unit for storing a plurality of data including at least a conclusion data data element that can take one of the result values composed of continuous values representing a predetermined result under a condition to be performed;
One or more condition rule elements representing rule application conditions corresponding to the condition data element, wherein each of the condition rule elements is any of the two or more types of state values and the condition value conditions It represents one of the wildcard values indicating goodness, a rule element for conclusion representing the conclusion when the condition is satisfied as a continuous value, and a characteristic evaluation value of the rule including the accuracy of the rule A rule set storage unit for storing a set of rules including at least a rule element for characteristic evaluation;
A rule extraction unit that reads out the data from the data storage unit and extracts from the rule set storage unit the rule having the value of the condition rule element to be compared with the state value of the condition data element of the read data When,
A rule strengthening unit that updates the value of the rule element for conclusion of the extracted rule and the characteristic evaluation value of the rule element for characteristic evaluation so that the compatibility with the read data is higher;
Among the extracted rules, a rule classification unit that classifies a rule that satisfies a predetermined condition in which a continuous value of the rule element for conclusion is applicable to a plurality of values;
A feature extraction model generated for each piece of data such that a rule classified by the rule classification unit exists, including a model element corresponding to the conditional data element of the data, each of the model elements A feature extraction model storage unit that stores a model having a feature evaluation value that represents how much the corresponding conditional data element contributes to the accuracy of the rule;
Regarding the feature extraction model corresponding to the data read by the rule extraction unit, the condition rule elements of the rule classified by the rule classification unit having the state value are used for the characteristic evaluation. The model element is updated so that the characteristic evaluation value of the corresponding model element becomes higher as the evaluation value representing the accuracy of the rule included in the rule element is larger. For the wild card value, the corresponding model is updated. A feature extraction model update unit that updates the model element so that the feature evaluation value of the element is low;
A rule selection unit that selects two rules as parent rules from the classified rules in a given method;
As shown in the following (1) and (2), a rule crossing unit that generates two child rules by exchanging values of the condition rule elements corresponding to the selected two parent rules; ,
(1) When the feature evaluation value of the model element of the feature extraction model corresponding to the data read by the rule extraction unit is high enough to satisfy a predetermined condition, the parent rule corresponding to the model element If any of the condition rule elements matches the state value of the condition data element of the data corresponding to the model element, the value is the value of the corresponding condition rule element of one of the child rules. (2) To the extent that the feature evaluation value of the model element of the feature extraction model corresponding to the data read by the rule extraction unit does not satisfy the predetermined condition If any of the condition rule elements of the parent rule corresponding to the model element has the wildcard value, the condition rule corresponding to the one child rule is determined. As the value of the model element is the wildcard value, and a rule addition unit that stores by adding child rules to perform the replacement when necessary in the rule set storage unit,
A series of processes by the rule extraction unit, the rule strengthening unit, the rule classification unit, the feature extraction model update unit, the rule selection unit, the rule crossing unit, and the rule addition unit are stored in the data storage unit. This is repeated for a plurality of data.

また、本発明の第1の態様によるルール生成方法は、
対象の状態を表す1以上の条件用データ要素であって、前記条件用データ要素の各々は、2種類以上の特定の状態を表す状態値の1つをとりうるものと、前記状態値によって表される状態下での所定の結果を表す連続値からなる結果値の1つをとりうる結論用データデータ要素とを少なくとも含む、複数件のデータから、前記条件用データ要素に対応する、ルール適用の条件を表す1以上の条件用ルール要素であって、前記条件用ルール要素の各々は前記2種類以上の状態値と前記状態値の条件のいずれでもよいことを表すワイルドカード値のうちのいずれかをとりうるものと、前記条件を満たすときの結論を連続値で表す結論用ルール要素と、前記ルールの正確さを含むルールの特性評価値を表す特性評価用ルール要素とを少なくとも含むルールを生成するルール生成方法であって、
前記ルールの集合を記憶するルール集合記憶部から、前記複数件のデータのうちの1件のデータの前記条件用データ要素の状態値と照合する前記条件用ルール要素の値を有する前記ルールを抽出するステップと、
抽出された前記ルールの前記結論用ルール要素の値及び前記特性評価用ルール要素の特性評価値を、前記読み出されたデータへの適合性がより高くなるように更新するステップと、
前記抽出されたルールのうち、前記結論用ルール要素の連続値が、複数の値が該当し得る所定の条件を満たすルールを分類するステップと、
前記分類されたルールが存在するような前記データ毎に生成される特徴抽出モデルであって、前記データの前記条件用データ要素に対応するモデル要素を含み、前記モデル要素の各々は、対応する前記条件用データ要素が前記ルールの正確性に対してどの程度寄与しているかを表す特徴評価値を有するモデルのうち、前記1件のデータと対応する前記特徴抽出モデルについて、前記分類されたルールの前記条件用ルール要素のうち、前記状態値を有するものについては、前記特性評価用ルール要素に含まれる前記ルールの正確さを表す評価値が大きいほど、対応するモデル要素の特徴評価値が高くなるように前記モデル要素を更新し、前記ワイルドカード値のものについては、対応するモデル要素の特徴評価値が低くなるように前記モデル要素を更新するステップと、
所与の方法で前記分類されたルールから親ルールとなる2つのルールを選択するステップと、
次の(1)及び(2)に示すように、前記選択された2つの親ルールの対応する前記条件用ルール要素の値の入替えを行うことによって、2つの子ルールを生成するステップと、
(1)前記ルール抽出部で読み出されたデータに対応する前記特徴抽出モデルの前記モデル要素の特徴評価値が所定の条件を満たす程度に高い場合、そのモデル要素と対応する前記親ルールの前記条件用ルール要素のいずれかが、そのモデル要素と対応する前記データの条件用データ要素の状態値と一致していれば、その値が、一方の子ルールの対応する条件用ルール要素の値となるように、必要に応じて前記入替えを行う
(2)前記ルール抽出部で読み出されたデータに対応する前記特徴抽出モデルの前記モデル要素の特徴評価値が前記所定の条件を満たさない程度に低い場合、そのモデル要素と対応する前記親ルールの前記条件用ルール要素のいずれかが、前記ワイルドカード値を有していれば、前記一方の子ルールの対応する条件用ルール要素の値が前記ワイルドカード値となるように、必要に応じて前記入替えを行う
前記子ルールを前記ルール集合記憶部に追加して記憶させるステップと
を備え、
前記各ステップによる一連の処理を、前記複数件のデータのうちの複数のデータについて、繰り返し行うものである。
Moreover, the rule generation method according to the first aspect of the present invention includes:
One or more conditional data elements representing a target state, each of the conditional data elements being capable of taking one of two or more types of specific state values and represented by the state value A rule application corresponding to the condition data element from a plurality of data, including at least a conclusion data data element that can take one of the result values consisting of continuous values representing a predetermined result under a given condition One or more condition rule elements representing the condition of the condition, wherein each of the condition rule elements is any one of the two or more types of state values and the wild card value representing the condition of the condition value At least a rule element for conclusion that represents a conclusion when the condition is satisfied as a continuous value, and a rule element for characteristic evaluation that represents a characteristic evaluation value of the rule including the accuracy of the rule A rule generation method for generating Lumpur,
Extracting the rule having the value of the condition rule element to be compared with the state value of the condition data element of one of the plurality of data from the rule set storage unit that stores the set of rules And steps to
Updating the value of the rule element for conclusion of the extracted rule and the characteristic evaluation value of the rule element for characteristic evaluation so as to be more compatible with the read data;
Among the extracted rules, a step of classifying a rule that satisfies a predetermined condition in which a continuous value of the conclusion rule element can correspond to a plurality of values;
A feature extraction model generated for each of the data such that the classified rule exists, including a model element corresponding to the conditional data element of the data, each of the model elements corresponding to the corresponding data element Among the models having feature evaluation values representing how much the conditional data element contributes to the accuracy of the rule, the feature extraction model corresponding to the one data is included in the classified rule. Among the condition rule elements, those having the state value have a higher feature evaluation value of the corresponding model element as the evaluation value representing the accuracy of the rule included in the characteristic evaluation rule element is larger. The model element is updated as described above, and for the wild card value, the model element is updated so that the feature evaluation value of the corresponding model element is lowered. And updating the,
Selecting two rules to be parent rules from the classified rules in a given way;
As shown in the following (1) and (2), generating two child rules by replacing values of the condition rule elements corresponding to the two selected parent rules;
(1) When the feature evaluation value of the model element of the feature extraction model corresponding to the data read by the rule extraction unit is high enough to satisfy a predetermined condition, the parent rule corresponding to the model element If any of the condition rule elements matches the state value of the condition data element of the data corresponding to the model element, the value is the value of the corresponding condition rule element of one of the child rules. (2) To the extent that the feature evaluation value of the model element of the feature extraction model corresponding to the data read by the rule extraction unit does not satisfy the predetermined condition If any of the condition rule elements of the parent rule corresponding to the model element has the wildcard value, the condition rule corresponding to the one child rule is determined. As the value of the model element is the wildcard value, and a step of storing by adding child rules for performing said replacement as required in the rule set storage unit,
A series of processes in each step is repeatedly performed for a plurality of data among the plurality of data.

本発明の第1の態様によるルール生成プログラムは、上記ルール生成方法をコンピュータに実行させるものである。   A rule generation program according to the first aspect of the present invention causes a computer to execute the rule generation method.

本発明の第2の態様によるルール生成装置は、
対象の状態を表す1以上の条件用データ要素であって、前記条件用データ要素の各々は、2種類以上の特定の状態を表す状態値の1つをとりうるものと、前記状態値によって表される状態下での所定の結果を表す結果値をとりうる結論用データデータ要素とを少なくとも含むデータを複数記憶するデータ記憶部と、
前記条件用データ要素に対応する、ルール適用の条件を表す1以上の条件用ルール要素であって、前記条件用ルール要素の各々は前記2種類以上の状態値と前記状態値の条件のいずれでもよいことを表すワイルドカード値のうちのいずれかをとりうるものと、前記条件を満たすときの結論を表す結論用ルール要素と、前記ルールの正確さ及び汎用性を含むルールの特性評価値を表す特性評価用ルール要素とを少なくとも含むルールの集合を記憶するルール集合記憶部と、
前記データ記憶部から前記データを読み出し、読み出されたデータの前記条件用データ要素の状態値と照合する前記条件用ルール要素の値を有する前記ルールを前記ルール集合記憶部から抽出するルール抽出部と、
抽出された前記ルールの前記結論用ルール要素の値及び前記特性評価用ルール要素の特性評価値を、前記読み出されたデータへの適合性がより高くなるように更新するルール強化部と、
前記抽出されたルールのうち、前記結論用ルール要素の値が所定の条件を満たすルールを分類するルール分類部と、
前記ルール分類部で分類されたルールが存在するような前記データ毎に生成される特徴抽出モデルであって、前記データの前記条件用データ要素に対応するモデル要素を含み、前記モデル要素の各々は、対応する前記条件用データ要素が前記ルールの正確性に対してどの程度寄与しているかを表す特徴評価値を有するモデルを記憶する特徴抽出モデル記憶部と、
前記ルール抽出部で読み出されたデータと対応する前記特徴抽出モデルについて、前記ルール分類部で分類されたルールの前記条件用ルール要素のうち、前記状態値を有するものについては、前記特性評価用ルール要素に含まれる前記ルールの正確さを表す評価値が大きいほど、対応するモデル要素の特徴評価値が高くなるように前記モデル要素を更新し、前記ワイルドカード値のものについては、対応するモデル要素の特徴評価値が低くなるように前記モデル要素を更新する特徴抽出モデル更新部と、
所与の方法で前記分類されたルールから親ルールとなる2つのルールを選択するルール選択部と、
次の(1)及び(2)に示すように、前記選択された2つの親ルールの対応する前記条件用ルール要素の値の入替えを行うことによって、2つの子ルールを生成するルール交叉部と、
(1)前記ルール抽出部で読み出されたデータに対応する前記特徴抽出モデルの前記モデル要素の特徴評価値が所定の条件を満たす程度に高い場合、そのモデル要素と対応する前記親ルールの前記条件用ルール要素のいずれかが、そのモデル要素と対応する前記データの条件用データ要素の状態値と一致していれば、その値が、一方の子ルールの対応する条件用ルール要素の値となるように、必要に応じて前記入替えを行う
(2)前記ルール抽出部で読み出されたデータに対応する前記特徴抽出モデルの前記モデル要素の特徴評価値が前記所定の条件を満たさない程度に低い場合、そのモデル要素と対応する前記親ルールの前記条件用ルール要素のいずれかが、前記ワイルドカード値を有していれば、前記一方の子ルールの対応する条件用ルール要素の値が前記ワイルドカード値となるように、必要に応じて前記入替えを行う
前記ルールの汎用性を表す評価値を変更する処理を所定の確率で行う汎用性評価値更新部と、
前記子ルールを前記ルール集合記憶部に追加して記憶させるルール追加部と
を備え、
前記ルール抽出部、前記ルール強化部、前記ルール分類部、前記特徴抽出モデル更新部、前記ルール選択部、前記ルール交叉部、前記汎用性評価値更新部、及び、前記ルール追加部による一連の処理を、前記データ記憶部に記憶されている複数のデータについて、繰り返し行うものである。
The rule generation device according to the second aspect of the present invention provides:
One or more conditional data elements representing a target state, each of the conditional data elements being capable of taking one of two or more types of specific state values and represented by the state value A data storage unit that stores a plurality of data including at least a conclusion data data element that can take a result value representing a predetermined result under a state of being performed;
One or more condition rule elements representing rule application conditions corresponding to the condition data element, wherein each of the condition rule elements is any of the two or more types of state values and the condition value conditions Represents one of the wildcard values representing good, a rule element for conclusion representing a conclusion when the condition is satisfied, and a characteristic evaluation value of the rule including accuracy and versatility of the rule A rule set storage unit for storing a set of rules including at least a rule element for characteristic evaluation;
A rule extraction unit that reads out the data from the data storage unit and extracts from the rule set storage unit the rule having the value of the condition rule element to be compared with the state value of the condition data element of the read data When,
A rule strengthening unit that updates the value of the rule element for conclusion of the extracted rule and the characteristic evaluation value of the rule element for characteristic evaluation so that the compatibility with the read data is higher;
Among the extracted rules, a rule classification unit that classifies a rule in which the value of the rule element for conclusion satisfies a predetermined condition;
A feature extraction model generated for each piece of data such that a rule classified by the rule classification unit exists, including a model element corresponding to the conditional data element of the data, each of the model elements A feature extraction model storage unit that stores a model having a feature evaluation value that represents how much the corresponding conditional data element contributes to the accuracy of the rule;
Regarding the feature extraction model corresponding to the data read by the rule extraction unit, the condition rule elements of the rule classified by the rule classification unit having the state value are used for the characteristic evaluation. The model element is updated so that the characteristic evaluation value of the corresponding model element becomes higher as the evaluation value representing the accuracy of the rule included in the rule element is larger. For the wild card value, the corresponding model is updated. A feature extraction model update unit that updates the model element so that the feature evaluation value of the element is low;
A rule selection unit that selects two rules as parent rules from the classified rules in a given method;
As shown in the following (1) and (2), a rule crossing unit that generates two child rules by exchanging values of the condition rule elements corresponding to the selected two parent rules; ,
(1) When the feature evaluation value of the model element of the feature extraction model corresponding to the data read by the rule extraction unit is high enough to satisfy a predetermined condition, the parent rule corresponding to the model element If any of the condition rule elements matches the state value of the condition data element of the data corresponding to the model element, the value is the value of the corresponding condition rule element of one of the child rules. (2) To the extent that the feature evaluation value of the model element of the feature extraction model corresponding to the data read by the rule extraction unit does not satisfy the predetermined condition If any of the condition rule elements of the parent rule corresponding to the model element has the wildcard value, the condition rule corresponding to the one child rule is determined. As the value of the model element is the wildcard value, and versatility evaluation value update unit that performs a process of changing the evaluation value representing the versatility of the rules to perform the replacement when necessary with a predetermined probability,
A rule addition unit for adding and storing the child rules in the rule set storage unit;
A series of processes by the rule extraction unit, the rule strengthening unit, the rule classification unit, the feature extraction model update unit, the rule selection unit, the rule crossing unit, the versatility evaluation value update unit, and the rule addition unit Is repeatedly performed for a plurality of data stored in the data storage unit.

本発明の第2の態様によるルール生成方法は、
対象の状態を表す1以上の条件用データ要素であって、前記条件用データ要素の各々は、2種類以上の特定の状態を表す状態値の1つをとりうるものと、前記状態値によって表される状態下での所定の結果を表す結果値をとりうる結論用データデータ要素とを少なくとも含む、複数件のデータから、前記条件用データ要素に対応する、ルール適用の条件を表す1以上の条件用ルール要素であって、前記条件用ルール要素の各々は前記2種類以上の状態値と前記状態値の条件のいずれでもよいことを表すワイルドカード値のうちのいずれかをとりうるものと、前記条件を満たすときの結論を表す結論用ルール要素と、前記ルールの正確さを含むルールの特性評価値を表す特性評価用ルール要素とを少なくとも含むルールを生成するルール生成方法であって、
前記ルールの集合を記憶するルール集合記憶部から、前記複数件のデータのうちの1件のデータの前記条件用データ要素の状態値と照合する前記条件用ルール要素の値を有する前記ルールを抽出するステップと、
抽出された前記ルールの前記結論用ルール要素の値及び前記特性評価用ルール要素の特性評価値を、前記読み出されたデータへの適合性がより高くなるように更新するステップと、
前記抽出されたルールのうち、前記結論用ルール要素の値が所定の条件を満たすルールを分類するステップと、
前記分類されたルールが存在するような前記データ毎に生成される特徴抽出モデルであって、前記データの前記条件用データ要素に対応するモデル要素を含み、前記モデル要素の各々は、対応する前記条件用データ要素が前記ルールの正確性に対してどの程度寄与しているかを表す特徴評価値を有するモデルのうち、前記1件のデータと対応する前記特徴抽出モデルについて、前記分類されたルールの前記条件用ルール要素のうち、前記状態値を有するものについては、前記特性評価用ルール要素に含まれる前記ルールの正確さを表す評価値が大きいほど、対応するモデル要素の特徴評価値が高くなるように前記モデル要素を更新し、前記ワイルドカード値のものについては、対応するモデル要素の特徴評価値が低くなるように前記モデル要素を更新するステップと、
所与の方法で前記分類されたルールから親ルールとなる2つのルールを選択するステップと、
次の(1)及び(2)に示すように、前記選択された2つの親ルールの対応する前記条件用ルール要素の値の入替えを行うことによって、2つの子ルールを生成するステップと、
(1)前記ルール抽出部で読み出されたデータに対応する前記特徴抽出モデルの前記モデル要素の特徴評価値が所定の条件を満たす程度に高い場合、そのモデル要素と対応する前記親ルールの前記条件用ルール要素のいずれかが、そのモデル要素と対応する前記データの条件用データ要素の状態値と一致していれば、その値が、一方の子ルールの対応する条件用ルール要素の値となるように、必要に応じて前記入替えを行う
(2)前記ルール抽出部で読み出されたデータに対応する前記特徴抽出モデルの前記モデル要素の特徴評価値が前記所定の条件を満たさない程度に低い場合、そのモデル要素と対応する前記親ルールの前記条件用ルール要素のいずれかが、前記ワイルドカード値を有していれば、前記一方の子ルールの対応する条件用ルール要素の値が前記ワイルドカード値となるように、必要に応じて前記入替えを行う
前記ルールの汎用性を表す評価値を変更する処理を所定の確率で行うステップと、
前記子ルールを前記ルール集合記憶部に追加して記憶させるステップと
を備え、
前記各ステップによる一連の処理を、前記複数件のデータのうちの複数のデータについて、繰り返し行うものである。
The rule generation method according to the second aspect of the present invention includes:
One or more conditional data elements representing a target state, each of the conditional data elements being capable of taking one of two or more types of specific state values and represented by the state value One or more data representing a rule application condition corresponding to the condition data element from a plurality of data, including at least a conclusion data data element that can take a result value representing a predetermined result A condition rule element, wherein each of the condition rule elements can take one of the two or more types of state values and a wildcard value representing any of the condition value conditions; A rule generation method for generating a rule including at least a rule element for conclusion that represents a conclusion when the condition is satisfied and a rule element for characteristic evaluation that represents a characteristic evaluation value of the rule including the accuracy of the rule There is,
Extracting the rule having the value of the condition rule element to be compared with the state value of the condition data element of one of the plurality of data from the rule set storage unit that stores the set of rules And steps to
Updating the value of the rule element for conclusion of the extracted rule and the characteristic evaluation value of the rule element for characteristic evaluation so as to be more compatible with the read data;
Among the extracted rules, classifying a rule in which a value of the rule element for conclusion satisfies a predetermined condition;
A feature extraction model generated for each of the data such that the classified rule exists, including a model element corresponding to the conditional data element of the data, each of the model elements corresponding to the corresponding data element Among the models having feature evaluation values representing how much the conditional data element contributes to the accuracy of the rule, the feature extraction model corresponding to the one data is included in the classified rule. Among the condition rule elements, those having the state value have a higher feature evaluation value of the corresponding model element as the evaluation value representing the accuracy of the rule included in the characteristic evaluation rule element is larger. The model element is updated as described above, and for the wild card value, the model element is updated so that the feature evaluation value of the corresponding model element is lowered. And updating the,
Selecting two rules to be parent rules from the classified rules in a given way;
As shown in the following (1) and (2), generating two child rules by replacing values of the condition rule elements corresponding to the two selected parent rules;
(1) When the feature evaluation value of the model element of the feature extraction model corresponding to the data read by the rule extraction unit is high enough to satisfy a predetermined condition, the parent rule corresponding to the model element If any of the condition rule elements matches the state value of the condition data element of the data corresponding to the model element, the value is the value of the corresponding condition rule element of one of the child rules. (2) To the extent that the feature evaluation value of the model element of the feature extraction model corresponding to the data read by the rule extraction unit does not satisfy the predetermined condition If any of the condition rule elements of the parent rule corresponding to the model element has the wildcard value, the condition rule corresponding to the one child rule is determined. As the value of the model element is the wildcard value, and performing the process of changing the evaluation value representing the versatility of the rules to perform the replacement when necessary with a predetermined probability,
Adding and storing the child rules in the rule set storage unit,
A series of processes in each step is repeatedly performed for a plurality of data among the plurality of data.

本発明の第2の態様によるルール生成プログラムは、上記ルール生成方法をコンピュータに実行させるものである。   A rule generation program according to a second aspect of the present invention causes a computer to execute the rule generation method.

本発明の第3の態様によるルール生成装置は、
対象の状態を表す1以上の条件用データ要素であって、前記条件用データ要素の各々は、2種類以上の特定の状態を表す状態値の1つをとりうるものと、前記状態値によって表される状態下での所定の結果を表す結果値をとりうる結論用データデータ要素とを少なくとも含むデータを複数記憶するデータ記憶部と、
前記条件用データ要素に対応する、ルール適用の条件を表す1以上の条件用ルール要素であって、前記条件用ルール要素の各々は前記2種類以上の状態値と前記状態値の条件のいずれでもよいことを表すワイルドカード値のうちのいずれかをとりうるものと、前記条件を満たすときの結論を表す結論用ルール要素と、前記ルールの正確さ及び汎用性を含むルールの特性評価値を表す特性評価用ルール要素とを少なくとも含むルールの集合を記憶するルール集合記憶部と、
前記データ記憶部から前記データを読み出し、読み出されたデータの前記条件用データ要素の状態値と照合する前記条件用ルール要素の値を有する前記ルールを前記ルール集合記憶部から抽出するルール抽出部と、
抽出された前記ルールの前記結論用ルール要素の値及び前記特性評価用ルール要素の特性評価値を、前記読み出されたデータへの適合性がより高くなるように更新するルール強化部と、
前記抽出されたルールのうち、前記結論用ルール要素の値が所定の条件を満たす第12のルール集合と前記所定の条件を満たさない第2のルール集合とに分類するルール分類部と、
前記第1及び第2のルール集合の各々について、前記各ルール集合中にルールが存在するような前記データ毎に生成される特徴抽出モデルであって、前記データの前記条件用データ要素に対応するモデル要素を含み、前記モデル要素の各々は、対応する前記条件用データ要素が前記ルールの正確性に対してどの程度寄与しているかを表す特徴評価値を有するモデルを記憶する特徴抽出モデル記憶部と、
前記ルール抽出部で読み出されたデータと対応する前記特徴抽出モデルについて、前記ルール分類部で分類されたルールの前記条件用ルール要素のうち、前記状態値を有するものについては、前記特性評価用ルール要素に含まれる前記ルールの正確さを表す評価値が大きいほど、対応するモデル要素の特徴評価値が高くなるように前記モデル要素を更新し、前記ワイルドカード値のものについては、対応するモデル要素の特徴評価値が低くなるように前記モデル要素を更新する特徴抽出モデル更新部と、
所与の方法で前記分類されたルールから親ルールとなる2つのルールを選択するルール選択部と、
次の(1)及び(2)に示すように、前記選択された2つの親ルールの対応する前記条件用ルール要素の値の入替えを行うことによって、2つの子ルールを生成するルール交叉部と、
(1)前記ルール抽出部で読み出されたデータに対応する前記特徴抽出モデルの前記モデル要素の特徴評価値が所定の条件を満たす程度に高い場合、そのモデル要素と対応する前記親ルールの前記条件用ルール要素のいずれかが、そのモデル要素と対応する前記データの条件用データ要素の状態値と一致していれば、その値が、一方の子ルールの対応する条件用ルール要素の値となるように、必要に応じて前記入替えを行う
(2)前記ルール抽出部で読み出されたデータに対応する前記特徴抽出モデルの前記モデル要素の特徴評価値が前記所定の条件を満たさない程度に低い場合、そのモデル要素と対応する前記親ルールの前記条件用ルール要素のいずれかが、前記ワイルドカード値を有していれば、前記一方の子ルールの対応する条件用ルール要素の値が前記ワイルドカード値となるように、必要に応じて前記入替えを行う
前記子ルールを前記ルール集合記憶部に追加して記憶させるルール追加部と
を備え、
前記ルール抽出部、前記ルール強化部、前記ルール分類部、前記特徴抽出モデル更新部、前記ルール選択部、前記ルール交叉部、及び、前記ルール追加部による一連の処理を、前記データ記憶部に記憶されている複数のデータについて、繰り返し行うものである。
The rule generation device according to the third aspect of the present invention is:
One or more conditional data elements representing a target state, each of the conditional data elements being capable of taking one of two or more types of specific state values and represented by the state value A data storage unit that stores a plurality of data including at least a conclusion data data element that can take a result value representing a predetermined result under a state of being performed;
One or more condition rule elements representing rule application conditions corresponding to the condition data element, wherein each of the condition rule elements is any of the two or more types of state values and the condition value conditions Represents one of the wildcard values representing good, a rule element for conclusion representing a conclusion when the condition is satisfied, and a characteristic evaluation value of the rule including accuracy and versatility of the rule A rule set storage unit for storing a set of rules including at least a rule element for characteristic evaluation;
A rule extraction unit that reads out the data from the data storage unit and extracts from the rule set storage unit the rule having the value of the condition rule element to be compared with the state value of the condition data element of the read data When,
A rule strengthening unit that updates the value of the rule element for conclusion of the extracted rule and the characteristic evaluation value of the rule element for characteristic evaluation so that the compatibility with the read data is higher;
Among the extracted rules, a rule classification unit that classifies a value of the conclusion rule element into a twelfth rule set that satisfies a predetermined condition and a second rule set that does not satisfy the predetermined condition;
For each of the first and second rule sets, a feature extraction model generated for each piece of data such that a rule exists in each rule set, corresponding to the condition data element of the data A feature extraction model storage unit that stores a model having a feature evaluation value representing how much the corresponding conditional data element contributes to the accuracy of the rule. When,
Regarding the feature extraction model corresponding to the data read by the rule extraction unit, the condition rule elements of the rule classified by the rule classification unit having the state value are used for the characteristic evaluation. The model element is updated so that the characteristic evaluation value of the corresponding model element becomes higher as the evaluation value representing the accuracy of the rule included in the rule element is larger. For the wild card value, the corresponding model is updated. A feature extraction model update unit that updates the model element so that the feature evaluation value of the element is low;
A rule selection unit that selects two rules as parent rules from the classified rules in a given method;
As shown in the following (1) and (2), a rule crossing unit that generates two child rules by exchanging values of the condition rule elements corresponding to the selected two parent rules; ,
(1) When the feature evaluation value of the model element of the feature extraction model corresponding to the data read by the rule extraction unit is high enough to satisfy a predetermined condition, the parent rule corresponding to the model element If any of the condition rule elements matches the state value of the condition data element of the data corresponding to the model element, the value is the value of the corresponding condition rule element of one of the child rules. (2) To the extent that the feature evaluation value of the model element of the feature extraction model corresponding to the data read by the rule extraction unit does not satisfy the predetermined condition If any of the condition rule elements of the parent rule corresponding to the model element has the wildcard value, the condition rule corresponding to the one child rule is determined. As the value of the model element is the wildcard value, and a rule addition unit that stores by adding child rules to perform the replacement when necessary in the rule set storage unit,
A series of processes by the rule extraction unit, the rule strengthening unit, the rule classification unit, the feature extraction model update unit, the rule selection unit, the rule crossing unit, and the rule addition unit are stored in the data storage unit. This is repeated for a plurality of data.

本発明の第3の態様によるルール生成方法は、
対象の状態を表す1以上の条件用データ要素であって、前記条件用データ要素の各々は、2種類以上の特定の状態を表す状態値の1つをとりうるものと、前記状態値によって表される状態下での所定の結果を表す結果値をとりうる結論用データデータ要素とを少なくとも含む、複数件のデータから、前記条件用データ要素に対応する、ルール適用の条件を表す1以上の条件用ルール要素であって、前記条件用ルール要素の各々は前記2種類以上の状態値と前記状態値の条件のいずれでもよいことを表すワイルドカード値のうちのいずれかをとりうるものと、前記条件を満たすときの結論を表す結論用ルール要素と、前記ルールの正確さを含むルールの特性評価値を表す特性評価用ルール要素とを少なくとも含むルールを生成するルール生成方法であって、
前記ルールの集合を記憶するルール集合記憶部から、前記複数件のデータのうちの1件のデータの前記条件用データ要素の状態値と照合する前記条件用ルール要素の値を有する前記ルールを抽出するステップと、
抽出された前記ルールの前記結論用ルール要素の値及び前記特性評価用ルール要素の特性評価値を、前記読み出されたデータへの適合性がより高くなるように更新するステップと、
前記抽出されたルールのうち、前記結論用ルール要素の値が所定の条件を満たす第12のルール集合と前記所定の条件を満たさない第2のルール集合とに分類するステップと、
前記第1及び第2のルール集合の各々について、前記分類されたルールが存在するような前記データ毎に生成される特徴抽出モデルであって、前記データの前記条件用データ要素に対応するモデル要素を含み、前記モデル要素の各々は、対応する前記条件用データ要素が前記ルールの正確性に対してどの程度寄与しているかを表す特徴評価値を有するモデルのうち、前記1件のデータと対応する前記特徴抽出モデルについて、前記分類されたルールの前記条件用ルール要素のうち、前記状態値を有するものについては、前記特性評価用ルール要素に含まれる前記ルールの正確さを表す評価値が大きいほど、対応するモデル要素の特徴評価値が高くなるように前記モデル要素を更新し、前記ワイルドカード値のものについては、対応するモデル要素の特徴評価値が低くなるように前記モデル要素を更新するステップと、
所与の方法で前記分類されたルールから親ルールとなる2つのルールを選択するステップと、
次の(1)及び(2)に示すように、前記選択された2つの親ルールの対応する前記条件用ルール要素の値の入替えを行うことによって、2つの子ルールを生成するステップと、
(1)前記ルール抽出部で読み出されたデータに対応する前記特徴抽出モデルの前記モデル要素の特徴評価値が所定の条件を満たす程度に高い場合、そのモデル要素と対応する前記親ルールの前記条件用ルール要素のいずれかが、そのモデル要素と対応する前記データの条件用データ要素の状態値と一致していれば、その値が、一方の子ルールの対応する条件用ルール要素の値となるように、必要に応じて前記入替えを行う
(2)前記ルール抽出部で読み出されたデータに対応する前記特徴抽出モデルの前記モデル要素の特徴評価値が前記所定の条件を満たさない程度に低い場合、そのモデル要素と対応する前記親ルールの前記条件用ルール要素のいずれかが、前記ワイルドカード値を有していれば、前記一方の子ルールの対応する条件用ルール要素の値が前記ワイルドカード値となるように、必要に応じて前記入替えを行う
前記ルールの汎用性を表す評価値を変更する処理を所定の確率で行うステップと、
前記子ルールを前記ルール集合記憶部に追加して記憶させるステップと
を備え、
前記各ステップによる一連の処理を、前記複数件のデータのうちの複数のデータについて、繰り返し行うものである。
The rule generation method according to the third aspect of the present invention includes:
One or more conditional data elements representing a target state, each of the conditional data elements being capable of taking one of two or more types of specific state values and represented by the state value One or more data representing a rule application condition corresponding to the condition data element from a plurality of data, including at least a conclusion data data element that can take a result value representing a predetermined result A condition rule element, wherein each of the condition rule elements can take one of the two or more types of state values and a wildcard value representing any of the condition value conditions; A rule generation method for generating a rule including at least a rule element for conclusion that represents a conclusion when the condition is satisfied and a rule element for characteristic evaluation that represents a characteristic evaluation value of the rule including the accuracy of the rule There is,
Extracting the rule having the value of the condition rule element to be compared with the state value of the condition data element of one of the plurality of data from the rule set storage unit that stores the set of rules And steps to
Updating the value of the rule element for conclusion of the extracted rule and the characteristic evaluation value of the rule element for characteristic evaluation so as to be more compatible with the read data;
Classifying the extracted rules into a twelfth rule set in which the value of the rule element for conclusion satisfies a predetermined condition and a second rule set that does not satisfy the predetermined condition;
For each of the first and second rule sets, a feature extraction model generated for each piece of data such that the classified rule exists, and a model element corresponding to the conditional data element of the data Each of the model elements corresponds to the one piece of data among models having feature evaluation values representing how much the corresponding conditional data element contributes to the accuracy of the rule. In the feature extraction model, the condition rule elements of the classified rules having the state value have a large evaluation value indicating the accuracy of the rule included in the characteristic evaluation rule element The model element is updated so that the feature evaluation value of the corresponding model element becomes higher, and for the wild card value, the corresponding model is updated. A step of characterization value of the unit to update the model elements to be lower,
Selecting two rules to be parent rules from the classified rules in a given way;
As shown in the following (1) and (2), generating two child rules by replacing values of the condition rule elements corresponding to the two selected parent rules;
(1) When the feature evaluation value of the model element of the feature extraction model corresponding to the data read by the rule extraction unit is high enough to satisfy a predetermined condition, the parent rule corresponding to the model element If any of the condition rule elements matches the state value of the condition data element of the data corresponding to the model element, the value is the value of the corresponding condition rule element of one of the child rules. (2) To the extent that the feature evaluation value of the model element of the feature extraction model corresponding to the data read by the rule extraction unit does not satisfy the predetermined condition If any of the condition rule elements of the parent rule corresponding to the model element has the wildcard value, the condition rule corresponding to the one child rule is determined. As the value of the model element is the wildcard value, and performing the process of changing the evaluation value representing the versatility of the rules to perform the replacement when necessary with a predetermined probability,
Adding and storing the child rules in the rule set storage unit,
A series of processes in each step is repeatedly performed for a plurality of data among the plurality of data.

本発明の第3の態様によるルール生成プログラムは、上記ルール生成方法をコンピュータに実行させるものである。
A rule generation program according to a third aspect of the present invention causes a computer to execute the rule generation method.

本発明の第1の態様によれば、結論用データ要素が連続的な程度を示すデータであっても、その値が所望の複数の値のいずれかをとりうるルールを分類することにより、適切に生成することが可能になる。   According to the first aspect of the present invention, even if the conclusion data element is data indicating a continuous level, it is appropriate to classify a rule whose value can take any of a plurality of desired values. Can be generated.

また、本発明の第2の態様によれば、汎用性評価値を確率的に更新することにより、生成される汎用的なルールと特殊なルールが同時生成され、遺伝的アルゴリズムによる最適化により、適切な汎用的なルールと特殊なルールを同時に生成することが可能になる。   Further, according to the second aspect of the present invention, the general-purpose evaluation value is probabilistically updated, thereby generating a general-purpose rule and a special rule that are generated at the same time. Appropriate general-purpose rules and special rules can be generated simultaneously.

さらに、本発明の第3の態様によれば、結論用ルール要素の値の範囲が異なる2つのルール集合に分類し、ルール集合ごとに最適化を行うので、ルールの結論部の値の範囲が異なる複数のルールを同時に生成することが可能にになる。
Furthermore, according to the third aspect of the present invention, the rule range elements for the conclusion are classified into two rule sets having different value ranges, and optimization is performed for each rule set. It becomes possible to generate a plurality of different rules at the same time.

本発明の第1の実施形態に係るルール生成装置で用いられるデータ、ルール、特徴抽出モデル(AT)の一例を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining an example of the data used by the rule production | generation apparatus which concerns on the 1st Embodiment of this invention, a rule, and a feature extraction model (AT). 本発明の第1の実施形態に係るルール生成装置の一例を説明する概略機能ブロック図である。It is a schematic functional block diagram explaining an example of the rule production | generation apparatus which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態に係るルール生成装置で解析するデータセット及び生成するルールの一例を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining an example of the data set analyzed and the rule to produce | generate with the rule production | generation apparatus which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態に係るルール生成装置で生成されるルールの一例を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining an example of the rule produced | generated with the rule production | generation apparatus which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態に係るルール生成装置におけるAT値の更新処理の一例を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining an example of the update process of AT value in the rule production | generation apparatus which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態に係るルール生成装置における遺伝的アルゴリズムを用いた処理(交叉)の一例を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining an example of the process (crossover) using the genetic algorithm in the rule production | generation apparatus which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態に係るルール生成装置における遺伝的アルゴリズムを用いた処理(突然変異)の一例を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining an example of the process (mutation | mutation) using the genetic algorithm in the rule production | generation apparatus which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態に係るルール生成方法の一例(連続値報酬の拡張)を説明するフローチャート図である。It is a flowchart figure explaining an example (extension of continuous value reward) of a rule generation method concerning a 1st embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施形態に係るルール生成方法の一例(遺伝的アルゴリズム)を説明するフローチャート図である。It is a flowchart figure explaining an example (genetic algorithm) of the rule production | generation method concerning the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態に係るルール生成方法の他の例(一般化ルール及び特殊ルール)を説明するフローチャート図である。It is a flowchart figure explaining the other example (generalization rule and special rule) of the rule production | generation method concerning the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態に係るルール生成方法の他の例(遺伝的アルゴリズム)を説明するフローチャート図である。It is a flowchart figure explaining the other example (genetic algorithm) of the rule production | generation method concerning the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態に係るルール生成方法の他の例(矛盾データの取扱い)を説明するフローチャート図である。It is a flowchart figure explaining the other example (handling of contradiction data) of the rule production | generation method concerning the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態に係るルール生成方法の他の例(遺伝的アルゴリズム)を説明するフローチャート図である。It is a flowchart figure explaining the other example (genetic algorithm) of the rule production | generation method concerning the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施形態に係る介護支援システムの一例を説明する概略システム図である。It is a schematic system diagram explaining an example of the care support system concerning a 2nd embodiment of the present invention. 本発明の第2の実施形態に係る介護支援システムのデータ取得手段の取得結果(データセット)の一例を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining an example of the acquisition result (data set) of the data acquisition means of the care support system which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施形態に係る介護支援システムで用いる睡眠段階(評価値)の一例を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining an example of the sleep stage (evaluation value) used with the care support system which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施形態に係る介護支援システムで解析した解析結果(快眠及び不眠の汎用知識、特殊知識)の一例を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining an example of the analysis result (The general knowledge of special sleep and insomnia, special knowledge) analyzed with the care support system concerning a 2nd embodiment of the present invention. cGAにおける、確率モデルの更新方法を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the update method of a probability model in cGA. DcGAにおける、確率モデルの更新方法を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the update method of a probability model in DcGA. DcGAにおける、準最適解と確率モデルによる表現を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the expression by a suboptimal solution and a probability model in DcGA. DcGAにおける、確率モデルのフィルタ化を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining filtering of a probability model in DcGA. 各被験者の心拍数の傾きとグループ分けの例を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the inclination of the heart rate of each test subject, and the example of grouping. DcGA(1日分)のフィルタによる睡眠段階推定を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the sleep stage estimation by the filter of DcGA (for 1 day). 睡眠段階推定装置の一例を説明する概略構成図である。It is a schematic block diagram explaining an example of a sleep stage estimation apparatus.

添付の図面を参照しながら、限定的でない例示の実施形態に係るルール生成装置を用いて、本発明を説明する。本発明は、以下に説明するルール生成装置以外でも、複数のデータに基づいてルール(知識、知見など)を生成するものであって、ルールの結論部に相当するデータ要素の取り得る値が連続的であるデータの集合からルールを生成するもの(装置、機器、ユニット、システムなど)であれば、いずれのものにも用いることができる。なお、「ルールの結論部に相当するデータ要素の取り得る値が連続的である」とは、そのデータ要素の取り得る値が、例えば「正常」か「異常」かのように二値的ではなく、例えば睡眠の深さの度合いや何らかの得点のように連続的な程度を示すものであることを意味する。   The present invention will be described using a rule generation device according to a non-limiting exemplary embodiment with reference to the accompanying drawings. The present invention generates a rule (knowledge, knowledge, etc.) based on a plurality of data other than the rule generation device described below, and values that can be taken by data elements corresponding to the conclusion part of the rule are continuous. Any rule generator (device, equipment, unit, system, etc.) can be used as long as it generates a rule from a target data set. Note that “the value that can be taken by the data element corresponding to the conclusion part of the rule is continuous” means that the value that the data element can take is binary, such as “normal” or “abnormal”. It means that it indicates a continuous level, such as the depth of sleep or some score.

なお、以後の説明において、添付の全図面の記載の同一又は対応する装置、部品又は部材には、同一又は対応する参照符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面は、特に説明しない限り、装置、部品若しくは部材間の限定的な関係を示すことを目的としない。したがって、具体的な相関関係は、以下の限定的でない実施形態に照らし、当業者により決定することができる。

本発明の一実施形態に係るルール生成装置を用いて、下記に示す順序で本発明を説明する。
In the following description, the same or corresponding devices, parts, or members described in all the attached drawings are denoted by the same or corresponding reference numerals, and redundant description is omitted. Also, the drawings are not intended to show a limited relationship between devices, parts or members unless specifically described. Accordingly, specific correlations can be determined by one skilled in the art in light of the following non-limiting embodiments.

The present invention will be described in the following order using a rule generation device according to an embodiment of the present invention.

1.ルール生成装置(第1の実施形態)
2.ルール生成方法(第1の実施形態)
3.介護支援システム(第2の実施形態)
3−1 介護支援システムの構成及び動作
3−2 睡眠段階推定方法の例
4.プログラム及びそのプログラムを記録した記録媒体


[1.ルール生成装置(第1の実施形態)]
第1の実施形態に係るルール生成装置を用いて、本発明を説明する。以後の説明において、ルール生成装置とは、ルールの集合に対して、Attribute Trackingによる特徴抽出モデル(以下、「AT」という)を用いた遺伝的アルゴリズムを適用することによって、複数のデータに適合するルールを生成する(知識を獲得する)、装置である。
1. Rule generation device (first embodiment)
2. Rule generation method (first embodiment)
3. Nursing care support system (second embodiment)
3-1. Configuration and operation of care support system 3-2 Example of sleep stage estimation method Program and recording medium recording the program


[1. Rule generation device (first embodiment)]
The present invention will be described using the rule generation device according to the first embodiment. In the following description, the rule generation device is adapted to a plurality of data by applying a genetic algorithm using a feature extraction model (hereinafter referred to as “AT”) by Attribute Tracking to a set of rules. A device that generates rules (acquires knowledge).

図1(a)に示すように、データ(DT)とは、1番目のデータ要素(又はデータ項目、属性など)d1からn番目のデータ要素dnで構成されるデータ要素の集合である。データは、本実施形態では、データを取得する対象の状態(活動、行動など)の特徴を示す値(以下、「状態値」という)で構成される、ルールの条件を導く条件用データ要素(例えば図1(a)のd1からd4)と、生成するルールの結論を導く結論用データ要素(例えば図1(a)のd5)と、で構成される。   As shown in FIG. 1A, data (DT) is a set of data elements composed of the first data element (or data item, attribute, etc.) d1 to the nth data element dn. In the present embodiment, the data is a condition data element for deriving a rule condition (hereinafter, referred to as “state value”) that is composed of a value (hereinafter referred to as “state value”) that indicates the characteristics of the state (activity, action, etc.) from which data is acquired. For example, it is composed of d1 to d4 in FIG. 1A and a conclusion data element (for example, d5 in FIG. 1A) for deriving the conclusion of the rule to be generated.

条件用データ要素は、1番目からn−1番目のデータ要素からなる。すなわち、n−1個の観点からの対象の状態を情報として有している。本実施形態はn=5の場合であり、図1(a)に示すように、条件用データ要素はデータ要素d1からデータ要素d4の4ビットのビット列である。ここで、各条件用データ要素の「状態値」は、本実施形態では、2値(0,1)を取りうる。なお、本発明に用いることができる「状態値」は、3以上の状態を表す多値を取りうるものであってもよい。   The condition data element is composed of the first to (n-1) th data elements. That is, the target state from n−1 viewpoints is included as information. In this embodiment, n = 5. As shown in FIG. 1A, the conditional data element is a 4-bit bit string from data element d1 to data element d4. Here, the “state value” of each condition data element can take a binary value (0, 1) in the present embodiment. It should be noted that the “state value” that can be used in the present invention may be a multivalue representing three or more states.

結論用データ要素は、n番目のデータ要素である。本実施形態では、図1(a)に示すように、データ要素d5である。この結論用データ要素d5の値は連続値を取りうる。ここで、結論用データ要素d5は、本実施形態では、データ取得時の状態を示す実測値P(結果値)である。   The conclusion data element is the nth data element. In the present embodiment, as shown in FIG. 1A, the data element d5. The value of the conclusion data element d5 can be a continuous value. Here, in the present embodiment, the conclusion data element d5 is an actual measurement value P (result value) indicating a state at the time of data acquisition.

例えば、図1(a)のデータは、条件d1が「0」、d2が「1」、d3が「0」、d4が「1」のとき、実測値P(d5)が「0.15」であったことを意味している。   For example, in the data of FIG. 1A, when the condition d1 is “0”, d2 is “1”, d3 is “0”, and d4 is “1”, the actual measurement value P (d5) is “0.15”. It means that it was.

なお、ルール生成装置が用いることができるデータ(データ要素)は、図1(a)に示すデータDTに限定されるものではない。すなわち、本発明のデータは、結論用データ要素が連続値を取りうるものであれば、条件用あるいは結論用のデータ要素の数や各条件用データ要素のとりうる値等は、任意の構成とすることができる。   Note that data (data elements) that can be used by the rule generation device is not limited to the data DT shown in FIG. In other words, the data of the present invention can be any number of conditional or conclusion data elements, possible values of each condition data element, etc., as long as the conclusion data element can take a continuous value. can do.

図1(b)に示すように、ルール(RL)とは、1番目のルール要素(又はルール項目、属性など)r1からn+3番目のルール要素rn+3で構成されるルール要素の集合である。ルールは、本実施形態では、ルールにおける条件に相当する条件用ルール要素(例えば図1(b)のr1からr4)と、ルールにおける結論に相当する結論用ルール要素(例えば図1(b)のr5)と、ルールの正確さや汎用性(特殊性)等のルールの特性を表す特性評価用ルール要素(例えば図1(b)のr6からr8)と、で構成される。   As shown in FIG. 1B, a rule (RL) is a set of rule elements composed of the first rule element (or rule item, attribute, etc.) r1 to n + 3 rule element rn + 3. . In this embodiment, the rule includes a condition rule element corresponding to the condition in the rule (for example, r1 to r4 in FIG. 1B) and a rule element for conclusion corresponding to the conclusion in the rule (for example, FIG. 1B). r5) and characteristic evaluation rule elements (for example, r6 to r8 in FIG. 1B) representing rule characteristics such as rule accuracy and versatility (speciality).

条件用ルール要素は1番目からn−1番目のルール要素からなり、各ルール要素はデータ(DT)の1番目からn−1番目の条件用データ要素と対応している。本実施形態はn=5の場合であり、図1(b)に示すように、条件用ルール要素はルール要素r1からデータ要素r4から構成される。ここで、各条件用ルール要素は、条件用データ要素と同じ値すなわち本実施形態では2値(0,1)の状態値のいずれか、あるいは、これら2つの状態値のいずれでもよいことを示す「#」(ワイルドカード値)の3つの値を取りうる。すなわち、条件用ルール要素に用いる「#」は、ルールを構成する性質若しくはルールの支配的な特徴に寄与しないことを示す。なお、条件用データ要素の「状態値」が3以上の状態を表す多値を取る場合には、条件用ルール要素は、それらの多値あるいは「#」をとりうる。   The condition rule elements are composed of the first to (n-1) th rule elements, and each rule element corresponds to the first to the (n-1) th condition data element of the data (DT). In this embodiment, n = 5. As shown in FIG. 1B, the condition rule elements are composed of rule elements r1 to r4. Here, each condition rule element indicates either the same value as the condition data element, that is, in the present embodiment, any of the two (0, 1) state values, or any of these two state values. Three values “#” (wildcard value) can be taken. That is, “#” used for the rule element for a condition indicates that it does not contribute to the property constituting the rule or the dominant characteristic of the rule. When the “state value” of the condition data element takes a multivalue representing a state of 3 or more, the condition rule element can take those multivalues or “#”.

結論用ルール要素は、n番目のルール要素であり、データ(DT)のn番目のデータ要素である結論用データ要素と対応している。本実施形態では、図1(b)に示すように、ルール要素r5であり、結論用データ要素d5と同様に連続値を取りうる。結論用ルール要素は、本実施形態では、評価値p(r5)が用いられる。   The conclusion rule element is the nth rule element and corresponds to the conclusion data element which is the nth data element of the data (DT). In this embodiment, as shown in FIG. 1B, it is the rule element r5 and can take a continuous value similarly to the conclusion data element d5. In this embodiment, an evaluation value p (r5) is used as the conclusion rule element.

ここで、評価値p(r5)とは、データDTの実測値P(データ要素d5)に対応する値であり、条件用ルール要素に設定された各値を満たす条件下での実測値Pの予測値である。   Here, the evaluation value p (r5) is a value corresponding to the actual measurement value P (data element d5) of the data DT, and the actual measurement value P under the condition satisfying each value set in the condition rule element. It is a predicted value.

特性評価用ルール要素は、n+1番目からn+3番目のルール要素からなる。本実施形態では、誤差値ε(r6)、適合度F(r7)及び許容誤差(汎用性評価値)ε0(r8)の3つのルール要素からなる。   The rule element for characteristic evaluation includes n + 1 to n + 3 rule elements. In this embodiment, it is composed of three rule elements: an error value ε (r6), a fitness F (r7), and an allowable error (university evaluation value) ε0 (r8).

ここで、誤差値ε(r6)とは、適合度F(r7)を更新(強化)するために用いられる、データDTの実測値Pと評価値p(r5)の差を表す評価値である。許容誤差ε0(r8)とは、そのルールにおいて許容される結論用ルール要素の値の「幅」を意味する。すなわち、許容誤差ε0(r8)の値が大きいほど汎用性の高い(特殊性の低い)ルールであり、許容誤差ε0(r8)の値が小さいほど特殊性の高い(汎用性の低い)ルールである。適合度F(r7)とは、ルールの適合性あるいは信頼性(正確性)の度合いを示すものである。適合度F(r7)は、誤差値ε(r8)と許容誤差ε0(r6)とに基づいて決定される。具体的には、誤差値ε(r8)が許容誤差ε0(r6)を超えるほど大きければ適合度F(r7)の値は小さくなるように決定される。   Here, the error value ε (r6) is an evaluation value representing a difference between the actual measurement value P of the data DT and the evaluation value p (r5) used for updating (strengthening) the fitness F (r7). . The allowable error ε0 (r8) means the “width” of the value of the rule element for conclusion allowed in the rule. In other words, the rule is more versatile (less specific) as the value of the tolerance ε0 (r8) is larger, and the rule is more specific (lower versatility) as the value of the tolerance ε0 (r8) is smaller. is there. The conformity F (r7) indicates the degree of conformity or reliability (accuracy) of the rule. The fitness F (r7) is determined based on the error value ε (r8) and the allowable error ε0 (r6). Specifically, if the error value ε (r8) exceeds the allowable error ε0 (r6), the value of the fitness F (r7) is determined to be small.

なお、ルール生成装置が生成するルール(ルール要素)は、図1(b)に示すルールRLに限定されるものではない。すなわち、本発明のルールは、条件用データ要素や結論用データ要素と対応するルール要素と、特性評価用ルール要素とから構成されていれば、任意の構成とすることができる。   Note that the rules (rule elements) generated by the rule generation device are not limited to the rules RL shown in FIG. In other words, the rules of the present invention can have any configuration as long as they are composed of rule elements corresponding to condition data elements and conclusion data elements, and characteristic evaluation rule elements.

図1(c)に示すように、ATとは、1番目のAT要素(又は項目、属性など)a1からn−1番目のAT要素an-1で構成されるAT要素の集合である。1つのAT中の各AT要素は、データDTの条件用データ要素の各々、さらに、各条件用データ要素に対応するルールRLの条件用ルール要素の各々に対応する。また、ATは、データDTの件数と同じ件数だけ存在する。各AT要素の値は、対応するデータDTの条件用データ要素が、そのデータと照合するルールRLの適合度Fに対してどの程度寄与しているかを表す。ATは、本実施形態では、「0」(寄与が小さい)から「1」(寄与が大きい)の範囲内の変数である。ATは、後述する照合集合(本実施形態では図2のブロックB04)を構成するルールに基づいて算出される。図1の例では、AT要素a1の値「0.9」は、対応するルールRLの条件用ルール要素r1(図1(b))の値を、対応するデータDTの条件用データ要素d1(図1(a))の値である「0」にする方向に作用する。一方、AT要素a3(図1(c))の値「0.0」は、対応するルールRLの条件用ルール要素r3(図1(b))の値を、対応するデータDTの条件用データ要素d3(図1(a))の値である「0」にする方向には作用するのではなく、ルールの決定に寄与しないことを示す任意の値「#」とする方向に作用する。   As shown in FIG. 1C, the AT is a set of AT elements composed of the first AT element (or item, attribute, etc.) a1 to the (n-1) th AT element an-1. Each AT element in one AT corresponds to each of the condition data elements of the data DT, and further to each of the condition rule elements of the rule RL corresponding to each condition data element. Further, there are as many ATs as the number of data DTs. The value of each AT element represents how much the condition data element of the corresponding data DT contributes to the conformity F of the rule RL to be collated with the data. In the present embodiment, AT is a variable within a range from “0” (small contribution) to “1” (large contribution). The AT is calculated based on a rule constituting a collation set (block B04 in FIG. 2 in the present embodiment) described later. In the example of FIG. 1, the value “0.9” of the AT element a1 is the same as the condition rule element r1 (FIG. 1B) of the corresponding rule RL, and the condition data element d1 ( This acts in the direction of setting “0”, which is the value of FIG. On the other hand, the value “0.0” of the AT element a3 (FIG. 1C) is the value of the condition rule element r3 (FIG. 1B) of the corresponding rule RL and the condition data of the corresponding data DT. It does not act in the direction of “0”, which is the value of the element d3 (FIG. 1A), but acts in the direction of any value “#” indicating that it does not contribute to rule determination.

なお、ルール生成装置が用いるAT(AT要素)は、図1(c)に示すATに限定されるものではない。すなわち、本発明のATは、条件用データ要素、条件用ルール要素と対応するAT要素から構成されていれば、任意の構成とすることができる。   Note that the AT (AT element) used by the rule generation device is not limited to the AT shown in FIG. That is, the AT of the present invention can have any configuration as long as it is configured from the AT element corresponding to the condition data element and the condition rule element.

図2、図3及び図4を用いて、ルール生成装置の各構成を説明する。図2は、本発明の第1の実施形態に係るルール生成装置の概略機能ブロック図である。図3は、ルール生成装置に用いるデータセットの一例及び生成するルールの一例を説明する説明図である。図4は、本発明の第1の実施形態に係るルール生成装置で生成されたルールの一例を説明する説明図である。   Each configuration of the rule generation device will be described with reference to FIGS. 2, 3, and 4. FIG. 2 is a schematic functional block diagram of the rule generation device according to the first embodiment of the present invention. FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating an example of a data set used in the rule generation device and an example of a rule to be generated. FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating an example of a rule generated by the rule generation device according to the first embodiment of the present invention.

なお、図2に示すルール生成装置の機能は一例であり、本発明を用いることができるルール生成装置の機能は図2に示すものに限定されない。図3に示すデータセット及びルールは一例であり、本発明に係るデータセット及びルールは図3に示すものに限定されない。図4に示すルール生成装置の解析結果は一例であり、本発明を用いて解析することができる解析結果は図4に示すものに限定されない。   The function of the rule generation device shown in FIG. 2 is an example, and the function of the rule generation device that can use the present invention is not limited to that shown in FIG. The data sets and rules shown in FIG. 3 are examples, and the data sets and rules according to the present invention are not limited to those shown in FIG. The analysis result of the rule generation device shown in FIG. 4 is an example, and the analysis result that can be analyzed using the present invention is not limited to that shown in FIG.

図2に示すように、本発明に係るルール生成装置は、データ(例えば図1(a))、ルール(例えば図1(b))及びAT(例えば図1(c))を記憶する記憶手段10と、複数のルールの集合(以下、「ルール集合」という)から、データと照合するルールの集合(以下、「照合集合」という)を抽出し、抽出されたルールの結論用ルール要素と特性評価用ルール要素とを更新し、さらに、更新後のルールを分類する照合集合生成手段20と、遺伝的アルゴリズムを用いてルール集合を構成するルールを更新するGA適用手段30と、を有する。なお、ルール生成装置は、データセット(データ、データ要素など)を取得する取得手段、及び、ルール生成装置の外部と情報などの入出力を行うインターフェース手段を更に有してもよい。   As shown in FIG. 2, the rule generation device according to the present invention is a storage means for storing data (for example, FIG. 1 (a)), rules (for example, FIG. 1 (b)) and AT (for example, FIG. 1 (c)). 10 and a set of rules to be collated with data (hereinafter referred to as “collation set”) from a plurality of rule sets (hereinafter referred to as “rule set”), and the rule elements and characteristics for conclusion of the extracted rules It further includes a collation set generation unit 20 that updates the rule element for evaluation and classifies the updated rule, and a GA application unit 30 that updates a rule constituting the rule set using a genetic algorithm. Note that the rule generation device may further include an acquisition unit that acquires a data set (data, data elements, and the like) and an interface unit that inputs and outputs information and the like outside the rule generation device.

図3に示すように、本発明に係るルール生成装置は、図中の横軸に示すk個のデータDTで構成されるデータセットDSを解析する。ここで、データDTは、実測値P(図中の縦軸)でそれぞれ評価されている。また、ルール生成装置は、複数のデータDTからルール(図中のRLg1、RLs1、RLg2、RLs2)を生成する。すなわち、ルール生成装置は、図4に示すように、図4(a)から図4(d)で示すルールRLg1、RLs1、RLg2、RLs2の例のように、1番目のルール要素r1から8番目のルール要素r8で構成されるルールを生成する。また、ルール生成装置は、図4(a)から図4(d)で示すルールRLg1、RLs1、RLg2、RLs2の例のように、共通する性質又は支配的な特徴に寄与しないデータを「#」として規定する。   As shown in FIG. 3, the rule generation device according to the present invention analyzes a data set DS composed of k pieces of data DT shown on the horizontal axis in the drawing. Here, the data DT is evaluated by the actual measurement value P (vertical axis in the figure). Further, the rule generation device generates rules (RLg1, RLs1, RLg2, and RLs2 in the drawing) from the plurality of data DT. That is, as shown in FIG. 4, the rule generation device is the eighth rule from the first rule element r1 as in the example of the rules RLg1, RLs1, RLg2, and RLs2 shown in FIGS. 4 (a) to 4 (d). A rule composed of the rule element r8 is generated. Further, the rule generation device “#” represents data that does not contribute to a common property or dominant feature as in the example of the rules RLg1, RLs1, RLg2, and RLs2 shown in FIGS. 4 (a) to 4 (d). It prescribes as

以下に、図2を用いて、本発明に係るルール生成装置の各構成を具体的に説明する。   Hereinafter, each configuration of the rule generation device according to the present invention will be described in detail with reference to FIG.

記憶手段10は、データ(Rawデータ、実測値など)、ルールの集合(ルール集合、並びに、照合集合、後述するPositiveルール集合)を記憶する手段である。図2に示すように、記憶手段10は、複数のデータで構成されるデータセットを記憶するデータ記憶部11と、ルール集合(不図示)を記憶するルール集合記憶部12と、AT値を記憶するAT記憶部13と、を含む。また、ルール集合記憶部12は、照合集合を記憶する照合集合記憶部12rを備える。なお、記憶手段10の各構成は、電子データ等を記憶することができるフラッシュメモリ、RAM、ROM等の半導体メモリ、メモリカード、HDD( Hard Disc Drive )及びその他公知の技術を用いることができる。   The storage means 10 is means for storing data (Raw data, measured values, etc.) and a set of rules (rule set, collation set, positive rule set described later). As shown in FIG. 2, the storage means 10 stores a data storage unit 11 for storing a data set composed of a plurality of data, a rule set storage unit 12 for storing a rule set (not shown), and an AT value. And an AT storage unit 13. The rule set storage unit 12 includes a collation set storage unit 12r that stores a collation set. In addition, each structure of the memory | storage means 10 can use flash memory which can memorize | store electronic data, semiconductor memories, such as RAM and ROM, a memory card, HDD (Hard Disc Drive), and other well-known techniques.

データ記憶部11は、複数のデータ要素で構成されるデータ(図1(a))について、複数のデータで構成されるデータセットを記憶するものである。   The data storage unit 11 stores a data set composed of a plurality of data for data composed of a plurality of data elements (FIG. 1A).

ルール集合記憶部12は、複数のルール要素で構成されるルール(図1(b))について、複数のルールで構成されるルール集合を記憶するものである。ルール集合記憶部12は、本実施形態では、各ルール要素について予めランダムな値が設定された複数のルールをルール集合の初期値として記憶している。   The rule set storage unit 12 stores a rule set composed of a plurality of rules for a rule composed of a plurality of rule elements (FIG. 1B). In this embodiment, the rule set storage unit 12 stores a plurality of rules in which random values are set in advance for each rule element as initial values of the rule set.

照合集合記憶部12rは、照合集合を記憶するものである。照合集合記憶部12rは、本実施形態では、照合集合生成手段20(後述するルール抽出部21)が抽出したルールにフラグMを付与することによって、ルール集合記憶部12で一元的にルールを記憶する。なお、照合集合記憶部12rは、フラグMを用いずに、照合集合生成手段20(ルール抽出部21)が抽出したルールを、元のルール集合とは別の記憶領域に記憶するようにしてもよい。   The collation set storage unit 12r stores a collation set. In this embodiment, the collation set storage unit 12r stores a rule in the rule set storage unit 12 by adding a flag M to the rule extracted by the collation set generation unit 20 (rule extraction unit 21 described later). To do. The collation set storage unit 12r may store the rules extracted by the collation set generation unit 20 (rule extraction unit 21) in a storage area different from the original rule set without using the flag M. Good.

また、照合集合記憶部12rは、照合集合生成手段20(後述するルール分類部23)が分類したPositiveルール集合を特定するために、ルール集合記憶部12に記憶されているルールにフラグPを付与する。なお、照合集合記憶部12rは、フラグPを用いずに、照合集合生成手段20(ルール分類部23)が分類したPositiveルール集合を、元のルール集合や照合集合とは別の記憶領域に記憶するようにしてもよい。   Further, the collation set storage unit 12r assigns a flag P to the rule stored in the rule set storage unit 12 in order to specify the Positive rule set classified by the collation set generation unit 20 (rule classification unit 23 described later). To do. The collation set storage unit 12r stores the positive rule set classified by the collation set generation unit 20 (rule classification unit 23) in a storage area different from the original rule set and collation set without using the flag P. You may make it do.

AT記憶部13は、複数のAT要素で構成されるAT(図1(c))について、複数のATで構成されるATの集合を記憶するものである。AT記憶部13は、本実施形態では、データ記憶部11の複数のデータに対応する複数のATを記憶する。また、AT記憶部13は、本実施形態では、照合集合生成手段20(ルール分類部23)が分類したPositiveルール集合に対応するATを記憶する。   The AT storage unit 13 stores a set of ATs composed of a plurality of ATs for ATs composed of a plurality of AT elements (FIG. 1C). In this embodiment, the AT storage unit 13 stores a plurality of ATs corresponding to a plurality of data in the data storage unit 11. In the present embodiment, the AT storage unit 13 stores an AT corresponding to the Positive rule set classified by the collation set generation unit 20 (rule classification unit 23).

照合集合生成手段20は、ルール集合から照合集合を生成する手段である。図2に示すように、照合集合生成手段20は、ルール集合からルールを抽出する(照合集合を生成する)ルール抽出部21と、抽出したルール(照合集合)のルール要素を更新(又は強化)するルール強化部22と、抽出したルール(照合集合)を分類するルール分類部23と、を含む。なお、照合集合生成手段20は、ルール生成装置に予め搭載されている制御手段(コントローラなど)の情報処理資源を利用する構成であってもよい。   The collation set generation means 20 is a means for generating a collation set from the rule set. As shown in FIG. 2, the collation set generation means 20 extracts a rule from the rule set (generates a collation set) 21 and updates (or strengthens) the rule element of the extracted rule (collation set). And a rule classification unit 23 that classifies the extracted rules (collation set). The collation set generation unit 20 may be configured to use information processing resources of a control unit (such as a controller) that is preinstalled in the rule generation device.

ルール抽出部21は、ルール集合からルールを抽出するものである。ルール抽出部21は、データ記憶部11(記憶手段10)に記憶されている複数のデータのうちの一のデータを選択して読み込み、選択した一のデータと照合するルールをルール集合記憶部12(記憶手段10)に記憶されているルール集合から抽出し、照合集合を生成する。すなわち、ルール抽出部21は、選択したデータの条件用データ要素と照合する条件用ルール要素を有するルールをルール集合から抽出する。具体的には、図1(a)のデータが選択された場合、条件用データ要素d1からd4の値は「0101」であるから、条件用ルール要素r1からr4として、「0101」を有するルールの他、前述の「#」を用いた「#101」「01##」などを有するルールがこのデータと照合する。   The rule extraction unit 21 extracts rules from the rule set. The rule extraction unit 21 selects and reads one data among a plurality of data stored in the data storage unit 11 (storage unit 10), and selects a rule to be checked against the selected one data. A rule set stored in (storage means 10) is extracted to generate a collation set. That is, the rule extraction unit 21 extracts a rule having a condition rule element to be matched with the condition data element of the selected data from the rule set. Specifically, when the data in FIG. 1A is selected, the value of the condition data elements d1 to d4 is “0101”, and therefore, the rule having “0101” as the condition rule elements r1 to r4. In addition, rules having “# 101”, “01 ##”, etc. using “#” described above collate with this data.

ルール強化部22は、選択したデータの結論用データ要素(図1(a)のd5)、すなわち実測値Pを用いて、抽出したルール(照合集合のルール)の結論用ルール要素である評価値p(図1(b)のr5)と特性評価用ルール要素である誤差値ε(図1(b)のr6)、適合度F(図1(b)のr7)を更新するものである。具体的には、ルール強化部22は次式を用いて更新する。

p(j+1)=p(j)+β×(P−p(j)) ・・・(1)

ε(j+1)=ε(j)+β×(|P−p(j)|−ε(j)) ・・・(2)

F(j+1)=F(j)+β×(κ−F(j)) ・・・(3)

ここで、上記の式は、p(j)、ε(j)及びF(j)をp(j+1)、ε(j+1)及びF(j+1)に更新することを示す。βは予め定められた係数である。また、κは、例えば次式で計算する。

κ=1 (ε(j+1)<ε0のとき) ・・・(4.1)
κ=α(ε(j+1)/ε0) (ε(j+1)≧ε0のとき) ・・・(4.2)

すなわち、ルール強化部22は、本実施形態では、(1)を用いて評価値pを更新する。次に、(2)を用いてεを更新し、更新後のεを(4.1)または(4.2)に代入することによってκを算出し、算出したκを(3)に代入することによって適合度Fを更新する。
The rule strengthening unit 22 uses the conclusion data element (d5 in FIG. 1A) of the selected data, that is, the evaluation value that is the rule element for conclusion of the rule (rule of collation set) extracted using the actual measurement value P. p (r5 in FIG. 1 (b)), error value ε (r6 in FIG. 1 (b)) and rule F (r7 in FIG. 1 (b)) which are characteristic evaluation rule elements are updated. Specifically, the rule strengthening unit 22 updates using the following formula.

p (j + 1) = p (j) + β × (P−p (j)) (1)

ε (j + 1) = ε (j) + β × (| P−p (j) | −ε (j)) (2)

F (j + 1) = F (j) + β × (κ−F (j)) (3)

Here, the above equation indicates that p (j), ε (j), and F (j) are updated to p (j + 1), ε (j + 1), and F (j + 1). β is a predetermined coefficient. Also, κ is calculated by the following equation, for example.

κ = 1 (when ε (j + 1) <ε0) (4.1)
κ = α (ε (j + 1) / ε0) −ν (when ε (j + 1) ≧ ε0) (4.2)

That is, in this embodiment, the rule strengthening unit 22 updates the evaluation value p using (1). Next, ε is updated using (2), κ is calculated by substituting ε after the update into (4.1) or (4.2), and the calculated κ is substituted into (3). The fitness F is updated accordingly.

ルール分類部23は、ルール強化部22が更新(強化)したルール(照合集合)を分類するものである。本実施形態では、ルール分類部23は、照合集合から、結論用ルール要素の値に応じてPositiveルール集合を抽出する。ここで、Positiveルール集合とは、Positiveな結論を導くルールの集合である。すなわち、Positiveルール集合は、評価値pの値が所定の閾値より大きいルールで構成される。具体的には、ルール分類部23は、本実施形態では、先ず、データ記憶部11(記憶手段10)に記憶されている複数のデータの実測値P(データ要素d5)の平均値を算出する。次に、ルール分類部23は、算出した平均値を閾値として用いて、照合集合に含まれるルールの評価値p(ルール要素r5)とを比較する。このとき、ルール分類部23は、評価値pが平均値より大きいルールをPositiveルール集合に分類する。   The rule classification unit 23 classifies the rules (collation set) updated (strengthened) by the rule strengthening unit 22. In the present embodiment, the rule classification unit 23 extracts a Positive rule set from the collation set according to the value of the rule element for conclusion. Here, the Positive rule set is a set of rules that lead to a positive conclusion. That is, the Positive rule set is composed of rules in which the value of the evaluation value p is larger than a predetermined threshold value. Specifically, in this embodiment, the rule classification unit 23 first calculates an average value of the actual measurement values P (data elements d5) of a plurality of data stored in the data storage unit 11 (storage unit 10). . Next, the rule classification unit 23 uses the calculated average value as a threshold value and compares the rule evaluation value p (rule element r5) included in the collation set. At this time, the rule classification unit 23 classifies the rule having the evaluation value p larger than the average value into the positive rule set.

GA適用手段30は、遺伝的アルゴリズム(Genetic Algorithm、以下、「GA」という)を用いて、照合集合生成手段20が生成した照合集合に基づいて、ルール集合を構成するルールを更新する手段である。ここで、GA(遺伝的アルゴリズム)とは、複数のデータ(本実施形態ではルールが相当する)の各々を遺伝子を有する個体として捉え、選択、交叉や突然変異の操作を通して遺伝子の形(データ(ルール)の内容)を変えることで、環境(問題)に対する適応度が高い個体を発見する計算手法である。   The GA application unit 30 is a unit that updates a rule constituting the rule set based on the collation set generated by the collation set generation unit 20 using a genetic algorithm (hereinafter referred to as “GA”). . Here, GA (genetic algorithm) refers to each of a plurality of data (corresponding to a rule in this embodiment) as an individual having a gene, and the shape of the gene (data (data ( This is a calculation method that finds individuals with high fitness for the environment (problem) by changing the content of the rule).

図2に示すように、GA適用手段30は、ATを更新するAT更新部31と、ルール分類部23(照合集合生成手段20)が分類したルールから2つの親ルールを選択するルール選択部32と、交叉操作によって2つの親ルールから2つの子ルールを作成するルール交叉部33cと、作成した子ルールをルール集合に追加するルール追加部34aと、を含む。また、GA適用手段30は、ルール交叉部33cが作成した子ルールに対して突然変異操作を行うルール突然変異部33v、ルール集合からルールを削除(淘汰)するルール淘汰部34d、及び/又は、許容誤差ε0を更新する許容誤差更新部34rを更に含んでもよい。なお、GA適用手段30は、ルール生成装置に予め搭載されている制御手段(コントローラなど)の情報処理資源を利用する構成であってもよい。   As shown in FIG. 2, the GA application unit 30 includes an AT update unit 31 that updates the AT, and a rule selection unit 32 that selects two parent rules from the rules classified by the rule classification unit 23 (collation set generation unit 20). And a rule crossing unit 33c that creates two child rules from two parent rules by a crossover operation, and a rule addition unit 34a that adds the created child rules to the rule set. Further, the GA application unit 30 includes a rule mutation unit 33v that performs a mutation operation on the child rule created by the rule crossing unit 33c, a rule selection unit 34d that deletes (淘汰) a rule from the rule set, and / or An allowable error updating unit 34r that updates the allowable error ε0 may be further included. The GA application unit 30 may be configured to use information processing resources of a control unit (such as a controller) that is pre-installed in the rule generation device.

AT更新部31は、AT記憶部13(記憶手段10)に記憶されているATを更新するものである。AT更新部31は、Positiveルール集合内のルールに基づいてATを更新する。前述のとおり、各AT要素の値は、対応するデータDTの条件用データ要素が、そのデータと照合するルールRLの適合度Fに対してどの程度寄与しているかを表す。そこで、AT更新部31は、ある条件用データ要素の値が、対応する条件用ルール要素の「#」の値と照合する場合、その条件用データ要素は、照合したルールの適合度Fの決定に寄与していないと判断する。一方、対応するルール要素の具体的な値(ここでは「0」または「1」)と照合する場合には、その条件用データ要素は、照合したルールの適合度Fの値に応じた寄与をしていると判断する。すなわち、適合度Fの高いルールと照合するほど、その条件用データ要素は正確なルールの決定に寄与していると判断される。   The AT update unit 31 updates the AT stored in the AT storage unit 13 (storage unit 10). The AT update unit 31 updates the AT based on the rules in the Positive rule set. As described above, the value of each AT element represents how much the condition data element of the corresponding data DT contributes to the matching degree F of the rule RL to be collated with the data. Therefore, when the value of a certain condition data element collates with the value of “#” of the corresponding condition rule element, the AT update unit 31 determines the matching degree F of the matched rule. Judge that it does not contribute to. On the other hand, when matching with a specific value of the corresponding rule element (here, “0” or “1”), the conditional data element contributes according to the value of the matching degree F of the matched rule. Judge that you are doing. That is, it is determined that the condition data element contributes to the determination of an accurate rule, so that it matches with the rule with high adaptation F.

図1(c)と図5を用いて、ATの更新の動作の一例を説明する。なお、図5は、照合集合に2件のルールがある場合の例である。本発明に係るAT更新部31は、照合集合に1件のルールがある場合、又は、3件以上のルールがある場合でも、以下に示す手順と同様にAT値の更新することができる。   An example of the AT update operation will be described with reference to FIG. FIG. 5 is an example when there are two rules in the collation set. The AT update unit 31 according to the present invention can update the AT value in the same manner as the following procedure even when there is one rule in the collation set or when there are three or more rules.

AT更新部31は、先ず、図5(a)に示す照合集合中にある2件のルールのルール要素r7(適合度F)を用いて、ルール要素(r1からr4)の各値を図5(b)のように変換する。具体的には、AT更新部31は、条件用ルール要素が「1」又は「0」の場合に、ルール要素に対応するAT要素を適合度Fの値とする。また、AT更新部31は、ルール要素が「#」の場合に、ルール要素に対応するAT要素を「0」とする。   First, the AT update unit 31 uses the rule element r7 (compliance F) of two rules in the collation set shown in FIG. 5A to determine each value of the rule elements (r1 to r4) as shown in FIG. Convert as shown in (b). Specifically, when the condition rule element is “1” or “0”, the AT update unit 31 sets the AT element corresponding to the rule element as the value of the fitness F. In addition, when the rule element is “#”, the AT update unit 31 sets the AT element corresponding to the rule element to “0”.

次に、AT更新部31は、図5(b)に示す2件について、ルール要素毎に加算を行う。図5(c)はその加算結果を示している。   Next, the AT update unit 31 performs addition for each rule element for the two cases shown in FIG. FIG. 5C shows the addition result.

次いで、AT更新部31は、加算結果(図5(c)のAT(C))を正規化する。図5(d)はその正規化結果を示している。具体的には、AT更新部31は、各要素の絶対値を「1」以下に補正するために、最大値のAT要素の値を「1」に変換し、且つ、それ以外の要素の値を同様の変換率で変換する(ここでは、各値を1.2で除算している)。   Next, the AT update unit 31 normalizes the addition result (AT (C) in FIG. 5C). FIG. 5D shows the normalization result. Specifically, the AT updating unit 31 converts the value of the maximum AT element to “1” in order to correct the absolute value of each element to “1” or less, and values of other elements Are converted at a similar conversion rate (here, each value is divided by 1.2).

その後、AT更新部31は、正規化後の各値(図5(d)のAT(R))を用いて、AT(例えば図1(c))を更新する。具体的には、AT更新部31は、要素毎に、正規化後の各値(図5(d)のAT(R))と更新前のAT(例えば図1(c))との平均値を算出し、算出した平均値を新しいAT値(図5(e)のAT(A))とする。なお、AT更新部31は、更新前のATがない場合(例えば、そのATに対応するデータが初めて処理されるとき)には、正規後の各値(図5(d)のAT(R))を新しいATとして記憶させる。   Thereafter, the AT updating unit 31 updates the AT (for example, FIG. 1C) using each normalized value (AT (R) in FIG. 5D). Specifically, for each element, the AT update unit 31 averages each value after normalization (AT (R) in FIG. 5D) and the AT before update (for example, FIG. 1C). And the calculated average value is set as a new AT value (AT (A) in FIG. 5E). When there is no AT before update (for example, when data corresponding to the AT is processed for the first time), the AT update unit 31 sets each value after normalization (AT (R) in FIG. 5D). ) As a new AT.

ルール選択部32は、ルール分類部23(照合集合生成手段20)が分類したルールから2つの親ルールを選択するものである。ルール選択部32は、本実施形態では、評価値p(図1(b)のr5)に基づいて、分類したルール(Positiveルール集合)から2つの親ルールを夫々選択する。具体的な選択方式としては、ルーレット選択、ランキング選択、トーナメント選択等、遺伝的アルゴリズムにおける公知の方式を用いることができる。なお、このとき、選択された親ルールは、ルール集合からは削除されない。   The rule selection unit 32 selects two parent rules from the rules classified by the rule classification unit 23 (collation set generation means 20). In the present embodiment, the rule selection unit 32 selects two parent rules from the classified rules (Positive rule set) based on the evaluation value p (r5 in FIG. 1B). As a specific selection method, a known method in a genetic algorithm such as roulette selection, ranking selection, tournament selection, or the like can be used. At this time, the selected parent rule is not deleted from the rule set.

ルール交叉部33cは、ATを用いて、所与の確率に従って、2つの親ルールから2つの子ルールを作成するものである。具体的には、ルール選択部32によって選択された2つの親ルールのコピー(図6(c)のOffspring1、図6(d)のOffspring2)から2つの子ルール(図6(e)のBest、図6(f)のWorst)を作成する。ここで、ルール交叉部33cは、Bestの子ルール(図6(e))に重要な特徴が集約されるように、2つのコピーのルール要素を入れ替える。   The rule crossing unit 33c uses the AT to create two child rules from the two parent rules according to a given probability. Specifically, from the copy of the two parent rules selected by the rule selection unit 32 (Offspring 1 in FIG. 6C, Offspring 2 in FIG. 6D), two child rules (Best, Create Worst) in FIG. Here, the rule crossing unit 33c replaces the rule elements of the two copies so that important features are aggregated in the best child rule (FIG. 6E).

具体的には、ルール交叉部33cは、AT要素の値が所定の閾値より大きい場合には対応する条件用データ要素の値が条件用ルール要素の値となるように、AT値が所定の閾値以下の場合には対応する条件用データ要素の値が「#」となるように、2つのコピーのデータ要素の入れ替えを試みる。ここで、2つのコピーがこのような入れ替えを可能にするデータ要素を持たない場合には入れ替えは行われない。図6の例では、a1、a2のAT要素の値が所定の閾値(例えば「0.5」)より大きいから、各Offspringの条件用ルール要素の1番目ではデータ要素d1の値「0」を有するOffspring1が重要な特徴となり、条件用ルール要素の2番目ではデータ要素d2の値「1」を有するOffspring2が重要な特徴となる。一方、a3、a4のAT値は所定の閾値以下であるから、条件用ルール要素の3、4番目は「#」が重要な特徴となる。しかし、各Offspringの3番目のルール要素はともに「0」であるから、(たとえ入れ替えたとしても)「0」のままとなる。また、4番目のルール要素は、Offspring2が「#」の値を有している。したがって、この例では、Offspring(図6(c)(d))の2番目及び4番目のルール要素の交叉が行われ、図6(e)の重要な特徴が集約された子ルールと図6(f)の重要でないルールが集約された子ルールとが作成される。さらに、ルール交叉部33cは、2つのコピーの許容誤差ε0の平均値を、2つの子ルールの許容誤差ε0に設定する。   Specifically, the rule crossing unit 33c sets the AT value to a predetermined threshold value so that the value of the corresponding condition data element becomes the value of the condition rule element when the value of the AT element is larger than the predetermined threshold value. In the following cases, an attempt is made to replace the data elements of the two copies so that the value of the corresponding condition data element is “#”. Here, if the two copies do not have a data element that allows such replacement, the replacement is not performed. In the example of FIG. 6, since the values of the AT elements a1 and a2 are larger than a predetermined threshold (for example, “0.5”), the value “0” of the data element d1 is set as the first rule element for each Offspring condition. The offspring1 having the value “1” of the data element d2 is an important feature in the second rule element for the condition. On the other hand, since the AT values of a3 and a4 are equal to or less than a predetermined threshold, “#” is an important feature for the third and fourth conditional rule elements. However, since the third rule element of each Offspring is “0”, it remains “0” (even if replaced). In the fourth rule element, Offspring2 has a value of “#”. Therefore, in this example, the second and fourth rule elements of Offspring (FIGS. 6 (c) and 6 (d)) are crossed, and the child rule in which the important features of FIG. A child rule in which unimportant rules of (f) are aggregated is created. Further, the rule crossing unit 33c sets the average value of the allowable errors ε0 of the two copies as the allowable error ε0 of the two child rules.

ルール突然変異部33vは、ルール交叉部33cが作成した子ルールを突然変異するものである。ルール突然変異部33vは、子ルールOffspringA(図7(c))を、所定の確率μで例えば子ルールVariationAv(図7(d))に突然変異させる。具体的には、例えば、ルール突然変異部33vは、突然変異を行う場合、子ルールの条件用ルール要素の各々について、対応するAT(図7(b))のAT要素の値を確率μとして用いて値を変更するかどうかを決定する。ここで、条件用ルール要素の値を変更することになった場合、ルール突然変異部33vは、そのAT要素の値が所定の閾値より大きければ、その条件用ルール要素の値を、対応するデータ(図7(a))のデータ要素の値に変更する(図7(d)の2番目のルール要素)。一方、そのAT要素の値が所定の閾値以下であれば、その条件用ルール要素の値を、「#」に変更する(図7(d)の4番目のルール要素)。図7(e)(f)は、別の子ルールの突然変異の例である。図に示したとおり、3番目と4番目のルール要素において、先の例と同様に値の変更が行われている。   The rule mutation unit 33v mutates the child rule created by the rule crossing unit 33c. The rule mutation unit 33v mutates the child rule OffspringA (FIG. 7C) to, for example, the child rule VariationAv (FIG. 7D) with a predetermined probability μ. Specifically, for example, when performing the mutation, the rule mutation unit 33v sets the value of the AT element of the corresponding AT (FIG. 7B) as the probability μ for each rule rule element of the child rule. To determine whether to change the value. Here, when the value of the condition rule element is to be changed, the rule mutation unit 33v sets the value of the condition rule element to the corresponding data if the value of the AT element is larger than a predetermined threshold value. The value is changed to the value of the data element in FIG. 7A (second rule element in FIG. 7D). On the other hand, if the value of the AT element is equal to or less than the predetermined threshold, the value of the rule element for the condition is changed to “#” (the fourth rule element in FIG. 7D). FIGS. 7E and 7F are examples of mutation of another child rule. As shown in the figure, the values are changed in the third and fourth rule elements in the same manner as in the previous example.

ルール追加部34aは、ルール交叉部33cが作成した2つの子ルールをルール集合記憶部12(記憶手段10)に記憶されているルール集合に追加するものである。ルール追加部34aは、作成した2つの子ルールのいずれか一方をルール集合に追加するものであってもよい。また、ルール追加部34aは、ルール突然変異部33vが突然変異した子ルールをルール集合に追加するものであってもよい。   The rule adding unit 34a adds the two child rules created by the rule crossing unit 33c to the rule set stored in the rule set storage unit 12 (storage means 10). The rule adding unit 34a may add one of the two created child rules to the rule set. The rule adding unit 34a may add a child rule mutated by the rule mutation unit 33v to the rule set.

ルール淘汰部34dは、ルール追加部34aが子ルールをルール集合に追加するときに、ルール集合からルールを削除(淘汰)するものである。ルール淘汰部34dは、例えば解析に使用しないルール、評価値pの値が小さいルール、適合度Fの小さいルール、又は、その他予め決められた条件に対応するルールを削除する。   When the rule adding unit 34a adds a child rule to the rule set, the rule hook unit 34d deletes (淘汰) the rule from the rule set. The rule hook 34d deletes, for example, a rule that is not used for analysis, a rule with a small evaluation value p, a rule with a small fitness F, or any other rule that corresponds to a predetermined condition.

許容誤差更新部34rは、所与の確率で許容誤差ε0を突然変異(更新)させるものである。許容誤差更新部34rは、例えばルール交叉部33cで子ルールを生成する前若しくは後に、又は、ルール突然変異部33vで子ルールを突然変異する前若しくは後に、許容誤差ε0を更新することができる。また、許容誤差更新部34rの処理対象となるルールは、ルール分類部23によって選択されたルールの全てとしてもよいし(この場合であっても、許容誤差ε0は上記所与の確率で選択的に更新される)、ルール選択部32によって選択されたルールのみであってもよい。   The allowable error update unit 34r mutates (updates) the allowable error ε0 with a given probability. For example, the allowable error updating unit 34r can update the allowable error ε0 before or after generating the child rule by the rule crossing unit 33c, or before or after mutating the child rule by the rule mutation unit 33v. Further, the rules to be processed by the allowable error updating unit 34r may be all of the rules selected by the rule classification unit 23 (even in this case, the allowable error ε0 is selective with the given probability. Only the rule selected by the rule selection unit 32 may be used.

許容誤差更新部34rは、本実施形態では、次式を用いて、許容誤差ε0を更新する。   In the present embodiment, the allowable error update unit 34r updates the allowable error ε0 using the following equation.

(数6)
ε0(g+1)=ε0(g)×α
ここで、上記の式は、ε0(g)をε0(g+1)及びF(g+1)に更新することを示す。また、αは更新度合いを表す係数である。許容誤差更新部34rは、αに「1」より大きい値又は「1」より小さい値を用いることができる。あるいは、αは、例えば0<α<1.5、又は、0<α<1.0)であってもよい。
(Equation 6)
ε0 (g + 1) = ε0 (g) × α
Here, the above equation indicates that ε0 (g) is updated to ε0 (g + 1) and F (g + 1). Α is a coefficient representing the degree of update. The allowable error updating unit 34r can use a value larger than “1” or a value smaller than “1” for α. Alternatively, α may be, for example, 0 <α <1.5 or 0 <α <1.0).

なお、許容誤差ε0は、本実施形態では、生成するルール(例えば図3に示すRLg1、RLs1、RLg2、RLs2)の領域の範囲を示す。また、許容誤差ε0は、一般化ルールに用いる第1の所定値以下の値として、例えば図4(a)に示すRLg1の範囲(ε0=0.08)、又は、図4(c)に示すRLg2の範囲(ε0=0.06)としてもよい。許容誤差ε0は、特殊ルール(後述)に用いる第1の所定値より小さい第2の所定値以下の値として、例えば図4(b)に示すRLs1の範囲(ε0=0.01)、又は、図4(d)に示すRLs2の範囲(ε0=0.01)としてもよい。   In the present embodiment, the allowable error ε0 indicates a range of a region of rules to be generated (for example, RLg1, RLs1, RLg2, and RLs2 illustrated in FIG. 3). Further, the allowable error ε0 is, for example, a range of RLg1 (ε0 = 0.08) shown in FIG. 4A or a value shown in FIG. 4C as a value equal to or less than the first predetermined value used in the generalization rule. The range of RLg2 (ε0 = 0.06) may be used. The allowable error ε0 is, for example, a range of RLs1 (ε0 = 0.01) shown in FIG. 4B as a value equal to or smaller than a second predetermined value smaller than a first predetermined value used in a special rule (described later), or The range of RLs2 shown in FIG. 4D may be set (ε0 = 0.01).

ここで、一般化ルールとは、相対的に多数のデータ(例えば複数の日)に適用可能なルールである。特殊ルールとは、相対的に少数のデータ(例えば特定の日)に適用可能なルールである。ルール生成装置は、例えば後述の介護支援システムにおけるデータ解析時に、日常的な状態を特徴付けるルールとして、一般化ルールを生成する。また、ルール生成装置は、非日常的な状態(誕生日、外出日、イベント日など)を特徴付けるルールとして、特殊ルールを生成する。   Here, the generalization rule is a rule applicable to a relatively large number of data (for example, a plurality of days). A special rule is a rule applicable to a relatively small number of data (for example, a specific day). The rule generation device generates a generalized rule as a rule that characterizes a daily state, for example, at the time of data analysis in a later-described care support system. In addition, the rule generation device generates a special rule as a rule that characterizes an extraordinary state (birthday, going out date, event date, etc.).

本発明に係るルール生成装置は、概略としては以下のように動作する。すなわち、記憶手段10(データ記憶部11)に記憶されているデータセットDSから一のデータを選択し、照合集合生成手段20(ルール抽出部21)を用いて、記憶手段10(ルール集合記憶部12)に予め記憶されているルール集合から、一のデータと照合するルールの集合である照合集合を抽出する。また、ルール生成装置は、照合集合生成手段20(ルール強化部22)を用いて、抽出した照合集合を構成するルールの結論用ルール要素(評価値p)と特性評価用ルール要素の一部(誤差値ε、適合度F)とを更新(強化)する。更に、ルール生成装置は、照合集合生成手段20(ルール分類部23)を用いて、更新した照合集合のうちのPositiveルール集合を抽出する。   The rule generation device according to the present invention generally operates as follows. That is, one data is selected from the data set DS stored in the storage unit 10 (data storage unit 11), and the storage unit 10 (rule set storage unit) is selected using the collation set generation unit 20 (rule extraction unit 21). In step 12), a collation set that is a set of rules to be collated with one data is extracted from the rule sets stored in advance. Further, the rule generation device uses the collation set generation means 20 (rule strengthening unit 22), and the rule element for conclusion (evaluation value p) of the rules constituting the extracted collation set and part of the rule elements for characteristic evaluation ( The error value ε and the fitness F) are updated (strengthened). Furthermore, the rule generation device extracts a positive rule set from the updated collation set using the collation set generation unit 20 (rule classification unit 23).

その後、ルール生成装置は、GA適用手段30(AT更新部31)を用いて、Positiveルール集合のルール要素に基づいて、記憶手段10(AT記憶部13)に記憶されているAT値を更新する。また、ルール生成装置は、GA適用手段30(ルール選択部32)を用いて、Positiveルール集合から2つの親ルールを選択する。次に、ルール生成装置は、GA適用手段30(ルール交叉部33c)を用いて、選択した2つの親ルールに基づいて、2つの子ルールを生成する。ここで、GA適用手段30(ルール交叉部33c)は、AT値を用いて、2つの子ルールを生成する。このとき2つの子ルールのうちの一方は、重要な特徴を表す条件用ルール要素の値が集約されるように生成される。次いで、ルール生成装置は、GA適用手段30(ルール追加部34a)を用いて、生成した2つの子ルールを記憶手段10(ルール集合記憶部12)に記憶されているルール集合に追加する。   Thereafter, the rule generation device uses the GA application unit 30 (AT update unit 31) to update the AT value stored in the storage unit 10 (AT storage unit 13) based on the rule elements of the Positive rule set. . In addition, the rule generation device uses the GA application unit 30 (rule selection unit 32) to select two parent rules from the Positive rule set. Next, the rule generation device generates two child rules based on the selected two parent rules using the GA application unit 30 (rule crossing unit 33c). Here, the GA applying unit 30 (rule crossing unit 33c) generates two child rules using the AT value. At this time, one of the two child rules is generated so that the values of the condition rule elements representing important features are aggregated. Next, the rule generation device uses the GA application unit 30 (rule addition unit 34a) to add the generated two child rules to the rule set stored in the storage unit 10 (rule set storage unit 12).

更に、ルール生成装置は、GA適用手段30(ルール突然変異部33v)を用いて、生成した2つの子ルールを突然変異させてもよい。また、ルール生成装置は、GA適用手段30(ルール淘汰部34d)を用いて、生成した2つの子ルールをルール集合に追加するときに、ルール集合から所望のルールを削除(淘汰)してもよい。また、ルール生成装置は、GA適用手段30(許容誤差更新部34r)を用いて、許容誤差ε0を更新してもよい。   Further, the rule generation device may mutate the two generated child rules by using the GA application unit 30 (rule mutation unit 33v). Further, the rule generation device may delete (淘汰) a desired rule from the rule set when adding the generated two child rules to the rule set using the GA applying means 30 (rule rule unit 34d). Good. The rule generation device may update the allowable error ε0 using the GA applying unit 30 (allowable error updating unit 34r).

[2.ルール生成方法(第1の実施形態)]
図8及び図9を用いて、本発明の第1の実施形態に係るルール生成装置の動作(ルール生成方法)の一例を説明する。ここで、図8は、本実施形態に係るルール生成方法の一例(連続値報酬の拡張)を説明するフローチャート図である。図9は、本実施形態に係るルール生成方法の一例(GA)を説明するフローチャート図である。なお、図8及び図9に示すルール生成装置の動作は一例であり、本発明に係るルール生成装置の動作は図8及び図9に示すものに限定されるものではない。
[2. Rule generation method (first embodiment)]
An example of the operation of the rule generation device (rule generation method) according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. Here, FIG. 8 is a flowchart for explaining an example of the rule generation method according to the present embodiment (expansion of continuous value reward). FIG. 9 is a flowchart for explaining an example (GA) of the rule generation method according to the present embodiment. The operation of the rule generation device shown in FIGS. 8 and 9 is an example, and the operation of the rule generation device according to the present invention is not limited to that shown in FIGS.

図8に示すように、ルール生成装置は、ステップS800において、解析動作を開始するために、先ず、ルール集合[P]を初期化する。具体的には、ルール生成装置は、各ルール要素のとりうる値の範囲内でランダムに設定されたルール(例えば図1(b))をルール集合記憶部12(図2のブロックB03)に複数記憶する(ルール集合記憶ステップ)。その後、ルール生成装置は、ステップS801に進む。   As shown in FIG. 8, in step S800, the rule generation apparatus first initializes a rule set [P] in order to start an analysis operation. Specifically, the rule generation device stores a plurality of rules (for example, FIG. 1B) set at random within a range of values that can be taken by each rule element in the rule set storage unit 12 (block B03 in FIG. 2). Store (rule set storage step). After that, the rule generation device goes to step S801.

ステップS801において、ルール生成装置は、ルール抽出部21(図2のブロックB02)を用いて、データ記憶部11(図2のブロックB01)に記憶されている複数のデータから一つのデータを選択する。その後、ルール生成装置は、ステップS802に進む。なお、ルール生成装置は、例えば複数のデータのうちで記録日時が新しいデータ若しくは古いデータから順に選択してもよい。ルール生成装置は、例えば複数のデータのうちで所望の日時のデータから選択してもよい。   In step S801, the rule generation device uses the rule extraction unit 21 (block B02 in FIG. 2) to select one data from a plurality of data stored in the data storage unit 11 (block B01 in FIG. 2). . Thereafter, the rule generation device proceeds to step S802. Note that the rule generation device may select, for example, data having a new recording date and time or new data in order from among a plurality of data. For example, the rule generation device may select data from a desired date and time among a plurality of data.

ステップS802において、ルール生成装置は、ルール抽出部21を用いて、照合集合[M]を抽出する(ルール抽出ステップ)。具体的には、ルール生成装置は、ステップS801で選択した一つのデータに基づいて、記憶したステップS800で記憶したルール集合[P]から、そのデータと照合するルールを抽出する。その後、ルール生成装置は、ステップS803に進む。   In step S802, the rule generation device uses the rule extraction unit 21 to extract the collation set [M] (rule extraction step). Specifically, the rule generation device extracts a rule to be matched with the data from the stored rule set [P] stored in step S800 based on the one data selected in step S801. After that, the rule generation device goes to step S803.

ステップS803において、ルール生成装置は、ルール強化部22(図2のブロックB05)を用いて、評価値p、誤差値ε及び適合度Fを更新(強化)する(ルール強化ステップ)。具体的には、ルール生成装置は、前述の(1)乃至(4.2)を用いて、評価値p、誤差値ε及び適合度Fを強化する。その後、ルール生成装置は、ステップS804に進む。   In step S803, the rule generation device updates (strengthens) the evaluation value p, the error value ε, and the fitness F using the rule strengthening unit 22 (block B05 in FIG. 2) (rule strengthening step). Specifically, the rule generation device reinforces the evaluation value p, the error value ε, and the fitness F using (1) to (4.2) described above. Thereafter, the rule generation device proceeds to step S804.

ステップS804において、ルール生成装置は、ルール分類部23(図2のブロックB06)を用いて、照合集合[M]を分類する(ルール分類ステップ)。具体的には、ルール生成装置は、ステップS803で強化した評価値pと、データ記憶部11に記憶されている複数のデータの実測値Pの平均値とを比較することによって、評価値pが平均値より大きいルールをPositiveルール集合[Mp]に分類する。その後、ルール生成装置は、ステップS805に進む。   In step S804, the rule generation device classifies the collation set [M] using the rule classification unit 23 (block B06 in FIG. 2) (rule classification step). Specifically, the rule generation device compares the evaluation value p strengthened in step S803 with the average value of the actual measurement values P of a plurality of data stored in the data storage unit 11, thereby obtaining the evaluation value p. A rule larger than the average value is classified into a Positive rule set [Mp]. After that, the rule generation device goes to step S805.

ステップS805において、ルール生成装置は、AT更新部31(図2のブロックB07)を用いて、前述の手順により、AT記憶部13(図2のブロックB08)に記憶されているAT値を更新する。その後、ルール生成装置は、ステップS806に進む。   In step S805, the rule generation device uses the AT update unit 31 (block B07 in FIG. 2) to update the AT value stored in the AT storage unit 13 (block B08 in FIG. 2) according to the above-described procedure. . After that, the rule generation device goes to step S806.

ステップS806において、ルール生成装置は、GA適用手段30を用いて、Positiveルール集合[Mp]に対してGAを適用する(GA適用ステップ)。   In step S806, the rule generation device applies GA to the Positive rule set [Mp] using the GA application unit 30 (GA application step).

具体的には、ルール選択部32(ルール生成装置)は、図9のステップS901において、分類したPositiveルール集合[Mp]から2つの親ルールを選択する。次に、ルール交叉部33c(図2のブロックB10a)は、ステップS902において、前述の手順により、AT値に基づいて2つの親ルールから2つの子ルールを作成する(ルール交叉ステップ)。次いで、ルール突然変異部33v(図2のブロックB10b)は、ステップS903において、前述の手順により、生成した子ルールを突然変異させる。その後、ルール追加部34a(図2のブロックB11a)は、ステップS904において、2つの子ルール(ステップS902)又は突然変異した子ルール(ステップS903)をルール集合[P]に追加する(ルール追加ステップ)。このとき、ルール淘汰部34d(ルール生成装置)は、適合度Fが小さい2つのルールを集合[P]から削除する。なお、ルール生成装置は、ステップS903(突然変異)を実施しないで、ステップS904に進んでもよい。   Specifically, the rule selection unit 32 (rule generation device) selects two parent rules from the classified positive rule set [Mp] in step S901 of FIG. Next, in step S902, the rule crossing unit 33c (block B10a in FIG. 2) creates two child rules from the two parent rules based on the AT value by the above-described procedure (rule crossing step). Next, the rule mutation unit 33v (block B10b in FIG. 2) mutates the generated child rule by the above-described procedure in step S903. Thereafter, the rule adding unit 34a (block B11a in FIG. 2) adds two child rules (step S902) or a mutated child rule (step S903) to the rule set [P] in step S904 (rule adding step). ). At this time, rule ruler 34d (rule generation device) deletes two rules having a small fitness F from set [P]. Note that the rule generation device may proceed to step S904 without performing step S903 (mutation).

その後、ルール生成装置は、図8のステップS807に戻る。   Thereafter, the rule generation device returns to Step S807 in FIG.

ステップS807において、ルール生成装置は、解析動作を終了するか否かを判断する。具体的には、ルール生成装置は、例えばk個のデータから一般化ルールを生成する場合に、繰り返し計算をカウントし、k個のデータのすべてについて解析したときや、所定の回数繰り返し計算を行ったときに、解析動作を終了すると判断してもよい。   In step S807, the rule generation device determines whether to end the analysis operation. Specifically, for example, when generating a generalized rule from k pieces of data, the rule generation device counts repeated calculations and analyzes all of the k pieces of data, or performs a predetermined number of repeated calculations. The analysis operation may be determined to end.

解析動作を終了すると判断した場合には、ルール生成装置は、図中のENDに進み、解析する動作を終了する。解析動作を終了しないと判断した場合には、ルール生成装置は、ステップS801に戻り、上記のステップS801乃至ステップS807の動作を繰り返す。   If it is determined that the analysis operation is to be terminated, the rule generation device proceeds to END in the drawing and ends the analysis operation. If it is determined that the analysis operation is not terminated, the rule generation device returns to step S801 and repeats the operations of steps S801 to S807 described above.

この繰り返し処理の結果、ルール集合に含まれるルールが最適化される。すなわち、適切なルールである場合には、結論用ルール要素は、データ記憶部11に記憶されている生データの値に従った値に更新されていくとともに、特性評価用ルール要素の適合度Fが高くなっていく。また、条件用ルール要素は、ルール交叉部33cと、必要に応じてルール突然変異部33vによって、高い適合度が反映されたATに基づいて、重要性の高い状態値またはワイルドカード値に適切に更新される。そして、最適化の結果、例えば、最終的なルール集合中の、適合度Fが高く、かつ、結論用ルール要素が所望の値を有するルールを、適切なルールとして獲得することができる。   As a result of this iterative process, the rules included in the rule set are optimized. That is, in the case of an appropriate rule, the conclusion rule element is updated to a value according to the value of the raw data stored in the data storage unit 11 and the matching degree F of the characteristic evaluation rule element. Is getting higher. In addition, the rule element for a condition is appropriately applied to a state value or wildcard value having high importance based on an AT reflecting a high degree of fitness by the rule crossing unit 33c and the rule mutation unit 33v as necessary. Updated. As a result of the optimization, for example, a rule having a high fitness F in the final rule set and a conclusion rule element having a desired value can be acquired as an appropriate rule.

以上のとおり、第1の実施形態に係るルール生成装置の動作(ルール生成方法)は、結論用ルール要素が連続値を有するものであっても、その値が所定の条件を満たすPositiveルール集合を分類し、このPositiveルール集合を対象にしてATを用いたGAによる最適化が行われるので、適切なルールが生成される。   As described above, even if the rule element for conclusion has a continuous value, the operation of the rule generation device according to the first embodiment (rule generation method) is a positive rule set whose value satisfies a predetermined condition. Since classification is performed and optimization by GA using AT is performed for this Positive rule set, an appropriate rule is generated.

(ルール生成方法の変形例1)
図10及び図11を用いて、本発明の第1の実施形態に係るルール生成装置の動作(ルール生成方法)の変形例1を説明する。ここで、図10は、本実施形態に係るルール生成方法の変形例1(特殊ルールと一般化ルールの同時獲得)を説明するフローチャート図である。図11は、本変形例(GA)を説明するフローチャート図である。
(Modification 1 of rule generation method)
A modification example 1 of the operation (rule generation method) of the rule generation device according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 10 and 11. Here, FIG. 10 is a flowchart illustrating a first modification of the rule generation method according to the present embodiment (simultaneous acquisition of special rules and general rules). FIG. 11 is a flowchart for explaining the present modification (GA).

図10に示すように、本変形例に係るルール生成装置によって行われるステップS1001乃至ステップS1006は、上記の第1の実施形態に係るルール生成装置の動作(図8)と同様である。   As shown in FIG. 10, steps S1001 to S1006 performed by the rule generation device according to the present modification are the same as the operation of the rule generation device according to the first embodiment (FIG. 8).

ここで、本変形例に係るルール生成装置は、図10のステップS1006において、図11のステップS1101乃至ステップS1103は上記の第1の実施形態に係るルール生成装置の動作(図9のステップS901乃至ステップS903)と同様である。そして、図11のステップS1104において、許容誤差(ε0)更新部34r(図2のブロックB11c)を用いて、許容誤差ε0を更新する。なお、本変形例に係るルール生成装置において、許容誤差(ε0)を更新する以外は、上記の第1の実施形態に係るルール生成装置の動作(図8)と同様のため、詳細な説明を省略する。   Here, in step S1006 of FIG. 10, the rule generation device according to the present modification is the same as the operation of the rule generation device according to the first embodiment (steps S901 to S901 in FIG. 9). This is the same as step S903). In step S1104 in FIG. 11, the allowable error ε0 is updated using the allowable error (ε0) update unit 34r (block B11c in FIG. 2). The rule generation device according to this modification is the same as the operation (FIG. 8) of the rule generation device according to the first embodiment except that the allowable error (ε0) is updated. Omitted.

以上のとおり、変形例1に係るルール生成装置の動作(ルール生成方法)は、第1の実施形態に係るルール生成装置の動作(図8)と同様の効果を得ることができる。また、変形例1に係るルール生成装置の動作(ルール生成方法)では、許容誤差ε0を更新することによって、許容誤差の小さい特殊ルールと許容誤差の大きい一般化ルールの両方を生成可能となる。   As described above, the operation (rule generation method) of the rule generation device according to Modification 1 can obtain the same effects as the operation of the rule generation device according to the first embodiment (FIG. 8). Further, in the operation (rule generation method) of the rule generation device according to the modified example 1, by updating the allowable error ε0, it is possible to generate both a special rule with a small allowable error and a generalized rule with a large allowable error.

例えば、ε0の値を小さくなる方向に更新される場合、後続の繰り返し処理により、適合度Fの値は上がりにくくなる(式(3)(4.1)(4.2)参照)。その結果、ATの値も大きくはなりにくくなるため、交叉や突然変異により、条件用ルール要素は「#」が多くなる。そうすると、多くのデータと照合するため、結論用ルール要素の評価値pと結論用データ要素の結果値との間の誤差εが大きくなり、適合度Fが低下する。このようなことが生じると、ルールとしては不適切となり淘汰されやすくなる。一方、ε0の値が小さくなっても、結論用データ要素の結果値が評価値p±ε0の範囲内にあるデータがある程度存在すれば、上記のような流れには陥らず、適合度Fが高く保たれ、適切な特殊ルールが生成される。   For example, when the value of ε0 is updated in a decreasing direction, the value of the fitness F is hardly increased by the subsequent iterative process (see equations (3), (4.1), and (4.2)). As a result, since the AT value does not easily increase, the number of condition rule elements increases by “#” due to crossover or mutation. Then, since a large amount of data is collated, the error ε between the evaluation value p of the conclusion rule element and the result value of the conclusion data element increases, and the fitness F decreases. If this happens, it will be inappropriate as a rule and will be easily deceived. On the other hand, even if the value of ε0 is small, if there is some data in which the result value of the conclusion data element is within the range of the evaluation value p ± ε0, the above-described flow does not occur and the fitness F is It is kept high and appropriate special rules are generated.

逆に、ε0の値が大きくなる方向に更新される場合、後続の繰り返し処理により、適合度Fの値は上がりやすくなる(式(3)(4.1)(4.2)参照)。その結果、ATの値も大きくなりやすくなるため、交叉や突然変異により、条件用ルール要素は「0」「1」等の状態値が多くなる。そうすると、特定のデータとのみ照合される傾向になり、結論用ルール要素の評価値pと結論用データ要素の結果値との間の誤差εが小さくなり、適合度Fが高くなる。これにより、適切な一般化ルールが生成される。   On the other hand, when the value of ε0 is updated in the increasing direction, the value of the fitness F is easily increased by the subsequent iterative process (see equations (3), (4.1), and (4.2)). As a result, the AT value tends to increase, and the condition value of the condition rule element increases to “0”, “1”, etc. due to crossover or mutation. Then, only the specific data tends to be collated, the error ε between the evaluation value p of the conclusion rule element and the result value of the conclusion data element is reduced, and the fitness F is increased. Thereby, an appropriate generalization rule is generated.

なお、図3の例では、縦軸方向の「幅」が広いルールRLg1、RLg2が一般化ルール、「幅」が狭いルールRLs1、RLs2が特殊ルールである。   In the example of FIG. 3, the rules RLg1 and RLg2 having a wide “width” in the vertical axis direction are generalization rules, and the rules RLs1 and RLs2 having a narrow “width” are special rules.

(ルール生成方法の変形例2)
本発明の第1の実施形態に係るルール生成装置(ルール生成方法)の変形例2(矛盾データの取扱い)を説明する。
(Modification 2 of the rule generation method)
Modification 2 (handling of contradictory data) of the rule generation device (rule generation method) according to the first embodiment of the present invention will be described.

本変形例では、記憶手段10は、Positiveルール集合とともにNegativeルール集合を記憶する。   In the present modification, the storage unit 10 stores the negative rule set together with the positive rule set.

具体的には、照合集合記憶部12rは、照合集合生成手段20(後述するルール分類部23)が分類したPositiveルール集合及びNegativeルール集合を特定するために、ルール集合記憶部12に記憶されているルールにフラグP又はNを付与する。なお、照合集合記憶部12rは、フラグPやNを用いずに、照合集合生成手段20(ルール分類部23)が分類したPositiveルール集合及びNegativeルール集合を、元のルール集合や照合集合とは別の記憶領域に記憶するようにしてもよい。   Specifically, the collation set storage unit 12r is stored in the rule set storage unit 12 in order to identify the Positive rule set and the Negative rule set classified by the collation set generation unit 20 (rule classification unit 23 described later). A flag P or N is assigned to the existing rule. The collation set storage unit 12r uses the positive rule set and the negative rule set classified by the collation set generation unit 20 (rule classification unit 23) without using the flags P and N as the original rule set and collation set. You may make it memorize | store in another memory area.

また、AT記憶部13は、本変形例では、照合集合生成手段20(ルール分類部23)が分類したPositiveルール集合及びNegativeルール集合にそれぞれ対応するATを記憶する。   Further, in the present modification, the AT storage unit 13 stores ATs respectively corresponding to the Positive rule set and the Negative rule set classified by the collation set generation unit 20 (rule classification unit 23).

そして、ルール分類部23は、照合集合を、結論用ルール要素の値に応じてPositiveルール集合及びNegativeルール集合に分類する。ここで、Positiveルール集合とは、Positiveな結論を導くルールの集合である。すなわち、Positiveルール集合は、評価値pの値が所定の閾値より大きいルールで構成される。Negativeルール集合とは、Negativeな結論を導くルールの集合である。すなわち、Negativeルール集合は、評価値pの値が所定の閾値以下のルールで構成される。具体的には、ルール分類部23は、本変形例では、先ず、データ記憶部11(記憶手段10)に記憶されている複数のデータの実測値P(データ要素d5)の平均値を算出する。次に、ルール分類部23は、算出した平均値を閾値として用いて、照合集合に含まれるルールの評価値p(ルール要素r5)とを比較する。このとき、ルール分類部23は、評価値pが平均値より大きいルールをPositiveルール集合に分類し、評価値pが平均値以下のルールをNegativeルール集合に分類する。   Then, the rule classification unit 23 classifies the collation set into a Positive rule set and a Negative rule set according to the value of the rule element for conclusion. Here, the Positive rule set is a set of rules that lead to a positive conclusion. That is, the Positive rule set is composed of rules in which the value of the evaluation value p is larger than a predetermined threshold value. The Negative rule set is a set of rules that lead to a negative conclusion. That is, the Negative rule set is configured by rules in which the value of the evaluation value p is equal to or less than a predetermined threshold value. Specifically, in this modification, the rule classification unit 23 first calculates an average value of the actual measurement values P (data elements d5) of a plurality of data stored in the data storage unit 11 (storage means 10). . Next, the rule classification unit 23 uses the calculated average value as a threshold value and compares the rule evaluation value p (rule element r5) included in the collation set. At this time, the rule classification unit 23 classifies a rule having an evaluation value p larger than the average value into a Positive rule set, and classifies a rule having an evaluation value p equal to or less than the average value into a Negative rule set.

図12は、本変形例2のルール生成方法を説明するフローチャート図である。図13は、本変形例2(GA)を説明するフローチャート図である。   FIG. 12 is a flowchart for explaining a rule generation method according to the second modification. FIG. 13 is a flowchart for explaining the second modification (GA).

図12に示すように、本変形例に係るルール生成装置で行われるステップS1201乃至ステップS1203は、上記の第1の実施形態に係るルール生成装置の動作(図8のステップS801乃至ステップS803と同様である。   As shown in FIG. 12, steps S1201 to S1203 performed in the rule generation device according to this modification are the same as the operations of the rule generation device according to the first embodiment (steps S801 to S803 in FIG. 8). It is.

そして、ステップS1204において、ルール生成装置は、評価値pに基づいて、ルール分類部23を用いて、照合集合[M]を分類する(ルール分類ステップ)。具体的には、ルール生成装置は、本変形例では、ステップS1203で強化した評価値Pと、データ記憶部11に記憶されている複数のデータの実測値Pの平均値とを比較することによって、評価値pが平均値より大きいルールをPositiveルール集合[Mp]に分類し、評価値pが平均値より小さいルールをNegativeルール集合[Mn]に分類する。その後、ルール生成装置は、ステップS1205A及びステップS1205Bに進む。   In step S1204, the rule generation device classifies the collation set [M] using the rule classification unit 23 based on the evaluation value p (rule classification step). Specifically, in this modification, the rule generation device compares the evaluation value P strengthened in step S1203 with the average value of the actual measurement values P of a plurality of data stored in the data storage unit 11. The rules with the evaluation value p larger than the average value are classified into the Positive rule set [Mp], and the rules with the evaluation value p smaller than the average value are classified into the Negative rule set [Mn]. Thereafter, the rule generation device proceeds to Step S1205A and Step S1205B.

ステップS1205A及びステップS1206Aにおいて、ルール生成装置は、上記の第1の実施形態に係るルール生成装置の動作(図8)と同様に(ステップS805及びステップS806)、GA(図9)を用いて、生成した子ルールをルール集合に追加する。また、ステップS1205B及びステップS1206Bにおいて、ルール生成装置は、GA(図13)を用いて、分類したNegativeルール集合[Mn]から親ルールを選択し、親ルールにGAを適用する。その後、ルール生成装置は、ステップS1207に進む。すなわち、本変形例に係るルール生成装置は、A側のステップ(ステップS1205A及びステップS1206A)とB側のステップ(ステップS1205B及びステップS1206B)で、ルールの結論部のカテゴリが異なる(例えば、浅い眠りと深い眠り)2種類のルールを同時に生成することができる。なお、図13は、Negativeルール集合[Mn]から2つの親ルールを選択すること以外はステップS1205A及びステップS1206Aと同様のため、説明を省略する。   In step S1205A and step S1206A, the rule generation device uses GA (FIG. 9) in the same manner as the operation of the rule generation device according to the first embodiment (FIG. 8) (step S805 and step S806). Add the generated child rule to the rule set. In step S1205B and step S1206B, the rule generation device selects a parent rule from the classified negative rule set [Mn] using GA (FIG. 13), and applies GA to the parent rule. After that, the rule generation device goes to step S1207. That is, in the rule generation device according to this modification, the category of the conclusion part of the rule is different between the A side step (Step S1205A and Step S1206A) and the B side step (Step S1205B and Step S1206B) (for example, shallow sleep). Two types of rules can be generated at the same time. Note that FIG. 13 is the same as step S1205A and step S1206A except that two parent rules are selected from the negative rule set [Mn], and thus the description thereof is omitted.

次に、ステップS1207において、ルール生成装置は、上記の第1の実施形態に係るルール生成装置の動作(図8)と同様に(ステップS807)、解析動作を終了するか否かを判断する。解析動作を終了すると判断した場合には、ルール生成装置は、図中のENDに進み、解析する動作を終了する。解析動作を終了しないと判断した場合には、ルール生成装置は、ステップS1201に戻り、上記のステップS1201乃至ステップS1207の動作を繰り返す。   Next, in step S1207, the rule generation device determines whether to end the analysis operation in the same manner as in the operation of the rule generation device according to the first embodiment (FIG. 8) (step S807). If it is determined that the analysis operation is to be terminated, the rule generation device proceeds to END in the drawing and ends the analysis operation. If it is determined that the analysis operation is not terminated, the rule generation device returns to step S1201 and repeats the operations of steps S1201 to S1207 described above.

以上のとおり、変形例2に係るルール生成装置の動作(ルール生成方法)は、第1の実施形態に係るルール生成装置の動作(図8)と同様の効果を得ることができる。また、変形例2に係るルール生成装置の動作(ルール生成方法)は、ルール集合(複数のルール)からルールの結論部のカテゴリが異なる(例えば、浅い眠りと深い眠り)2種類のルールを同時に生成することができる。   As described above, the operation (rule generation method) of the rule generation device according to Modification 2 can obtain the same effects as the operation of the rule generation device according to the first embodiment (FIG. 8). In addition, the operation (rule generation method) of the rule generation device according to the second modification is different from the rule set (a plurality of rules) in the category of the rule conclusion part (for example, light sleep and deep sleep). Can be generated.

なお、図3の例では、例えば、縦軸方向の値が高い値の範囲にあるルールRLg1(またはRLs1)と、低い値の範囲にあるルールRLg2(またはRLs2)が同時生成されることになる。   In the example of FIG. 3, for example, the rule RLg1 (or RLs1) in the high value range and the rule RLg2 (or RLs2) in the low value range are generated simultaneously. .

また、変形例1と2との組合せ、すなわち、許容誤差更新部34rを備えつつ、Positiveルール集合とNegativeルール集合の両方を分類する形態とすれば、ルールRLg1、RLs1、RLg2、RLs2を同時に生成することができる。   In addition, if the combination of the first and second modifications, that is, the allowable error update unit 34r is provided and both the positive rule set and the negative rule set are classified, the rules RLg1, RLs1, RLg2, and RLs2 are generated simultaneously. can do.

さらに、結論用ルール要素が連続値をとらず、2値を取る場合であっても、変形例1の態様とすれば、一般化ルールと特殊ルールを同時生成することができる。また、変形例2の態様とすれば、ルールの結論部のカテゴリが異なる2種類のルールを同時に生成することができる。

[3.介護支援システム(第2の実施形態)]
図14乃至図16を用いて、本発明の第2の実施形態に係る介護支援システムを説明する。ここで、図14は、本実施形態に係る介護支援システムの一例を説明する概略システム図である。図15は、介護支援システムのデータ取得手段の取得結果(データセット)の一例を説明する説明図である。図16は、介護支援システムで用いる睡眠段階(評価値)の一例を説明する説明図である。
Furthermore, even when the conclusion rule element does not take a continuous value but takes a binary value, the generalized rule and the special rule can be generated at the same time if the aspect of the first modification is adopted. Moreover, if it is set as the aspect of the modification 2, two types of rules from which the category of the conclusion part of a rule differs can be produced | generated simultaneously.

[3. Care support system (second embodiment)]
A care support system according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 14 to 16. Here, FIG. 14 is a schematic system diagram illustrating an example of a care support system according to the present embodiment. FIG. 15 is an explanatory diagram illustrating an example of an acquisition result (data set) of the data acquisition unit of the care support system. FIG. 16 is an explanatory diagram illustrating an example of a sleep stage (evaluation value) used in the care support system.

なお、図14等に示す介護支援システムは一例であり、本発明に係る介護支援システムは図14等に示すものに限定されるものではない。また、以後の説明において、介護支援システム(第2の実施形態)は、前述のルール生成装置(第1の実施形態)の構成等を含むため、異なる部分を主に説明する。

[3−1 介護支援システムの構成及び動作]
本実施形態に係る介護支援システムは、データセットを取得するデータ取得手段と、前述の[1.ルール生成装置(第1の実施形態)]のルール生成装置と、を含む。すなわち、本実施形態に係る介護支援システムは、データ取得手段を用いて介護を受ける対象者の一日単位のデータを取得し、取得したデータセット(例えば一ヶ月のデータ)に基づいて介護を受ける対象者の状況及び介護支援の内容などを解析して、介護支援に関する知識を獲得する。これにより、本実施形態に係る介護支援システムで獲得した知識(第1の実施形態に係るルール生成装置で解析したルール)を用いて、例えば介護ホームなどの介護支援方法において、介護を受ける対象者の過去の行動又は状態(複数のデータ)に基づいて介護支援のケアプランを作成することができる。
The care support system shown in FIG. 14 and the like is an example, and the care support system according to the present invention is not limited to the one shown in FIG. Further, in the following description, since the care support system (second embodiment) includes the configuration of the above-described rule generation device (first embodiment), different portions will be mainly described.

[3-1 Configuration and operation of care support system]
The care support system according to the present embodiment includes a data acquisition unit that acquires a data set, and the [1. Rule generation device (first embodiment)]. In other words, the care support system according to the present embodiment acquires the daily data of the person to receive care using the data acquisition means, and receives care based on the acquired data set (for example, data for one month). Analyzes the situation of the target person and the content of care support to acquire knowledge about care support. Thereby, for example, a care recipient in a care support method such as a care home using knowledge acquired by the care support system according to the present embodiment (rules analyzed by the rule generation device according to the first embodiment). A care plan for care support can be created based on the past behavior or state (a plurality of data).

具体的には、介護支援システムは、図14に示すように、介護福祉施設における介護対象者(例えば高齢者)の介護支援に用いられる。また、介護支援システムは、例えば介護士、ケアマネージャ、ケアプランナー、介護士支援エージェントなどによって使用されてもよい。

介護支援システムは、例えば図14及び図15に示すように、複数(例えば1ヶ月間)のデータ(データセット)に基づいて、(i)睡眠の深さを示す快眠度を評価値として用いて、介護支援に関する知識を獲得する。また、介護支援システムは、データセットに基づいて、(ii)深い(又は浅い)睡眠に導く汎用ルール(一般化ルール)と特殊ルールとを同時に獲得する。
Specifically, as shown in FIG. 14, the care support system is used for care support of a care target person (for example, an elderly person) in a care welfare facility. The care support system may be used by, for example, a caregiver, a care manager, a care planner, a caregiver support agent, and the like.

For example, as shown in FIGS. 14 and 15, the care support system uses (i) a pleasant sleep level indicating the depth of sleep as an evaluation value based on a plurality of (for example, one month) data (data set). , Acquire knowledge about care support. Further, the care support system simultaneously acquires (ii) a general rule (generalized rule) and a special rule that lead to deep (or shallow) sleep based on the data set.

図15に示すように、介護支援システムにおいて、データ取得手段が取得するデータは、(i)介護対象者がある日に行った介護活動要素(朝食、運動、入浴、睡眠の有無、健康状態等)の組と、(ii)その日の睡眠の深さ(快眠度)を意味する睡眠段階から構成される。睡眠段階は、例えば図16に示すような度合いLVで評価してもよい。図16に示す睡眠段階は、度合いLV(快眠度)が高いほど深い睡眠であることを意味する。ここで、介護活動要素の組は第1の実施形態における条件用データ要素に相当し、睡眠段階は結論用データ要素に対応する。

[3−1−1 介護支援システムで得られるルール]
本実施形態に係る介護支援システムを用いて得られるルール(知識)の例を下記に示す。
As shown in FIG. 15, in the care support system, the data acquired by the data acquisition means includes (i) care activity elements performed on a certain day for a care recipient (breakfast, exercise, bathing, sleep, health status, etc. ) And (ii) a sleep stage that means the depth of sleep (degree of sleep) of the day. For example, the sleep stage may be evaluated by a degree LV as shown in FIG. The sleep stage shown in FIG. 16 means deeper sleep as the degree LV (degree of sleep) is higher. Here, the set of care activity elements corresponds to the condition data element in the first embodiment, and the sleep stage corresponds to the conclusion data element.

[3-1-1 Rules obtained by the care support system]
Examples of rules (knowledge) obtained using the care support system according to the present embodiment are shown below.

(a)深い睡眠に導き、複数日に使用可能なルール(深い睡眠−汎用ルール、例えば図3のRLg1)
(b)深い睡眠に導き、特定日にのみ使用可能なルール(深い睡眠−特殊ルール、例えば図3のRLs1)
(c)浅い睡眠に導き、複数日に使用可能なルール(浅い睡眠−汎用ルール、例えば図3のRLg2)
(d)浅い睡眠に導き、特定日にのみ使用可能なルール(浅い睡眠-特殊ルール、例えば図3のRLs2)

具体的には、介護支援システムで用いるルールは、条件用ルール要素である介護活動要素の組と、結論用ルール要素である予測快眠度p(第1の実施形態の評価値pに相当)と、特性評価用ルール要素であるルールの適合度f(第1の実施形態の適合度Fに相当)、予測快眠度の許容誤差εo(第1の実施形態の許容誤差ε0に相当)とから構成される。また、介護支援システムで用いるルールは、入力されたデータ(介護活動の組)に対し、任意の値を示す「#」を組み込むことで汎用的な条件を構成することができる。
(A) Rules that lead to deep sleep and can be used for multiple days (deep sleep-general rules, such as RLg1 in FIG. 3)
(B) Rules that lead to deep sleep and can be used only on specific days (deep sleep-special rules such as RLs1 in FIG. 3)
(C) Rules that lead to shallow sleep and can be used for multiple days (shallow sleep-general rules, such as RLg2 in FIG. 3)
(D) Rules that lead to shallow sleep and can be used only on specific days (shallow sleep-special rules such as RLs2 in FIG. 3)

Specifically, the rules used in the care support system are a set of care activity elements that are condition rule elements and a predicted sleepiness level p (corresponding to the evaluation value p in the first embodiment) that is a rule element for conclusion. , A rule conformance f that is a rule element for characteristic evaluation (corresponding to the conformity F of the first embodiment), and an allowable error εo of the predicted sleepiness (corresponding to the tolerance ε0 of the first embodiment) Is done. Further, the rule used in the care support system can constitute a general-purpose condition by incorporating “#” indicating an arbitrary value into the input data (a set of care activities).

予測快眠度pは、ルール使用時に、入力データの快眠度を予測した値である。すなわち、本実施形態に係る介護支援システムの使用者は、獲得した知識(ルール)を用いて、快眠度を予測する。また、本実施形態に係る介護支援システムの使用者は、例えば予測快眠度pが高い値である場合に深い睡眠に導くルール(介護支援の内容)であること認識し、予測快眠度pが低い値である場合に浅い睡眠に導くルール(介護支援の内容)であることを認識することができる。   The predicted sleepiness level p is a value obtained by predicting the sleepiness level of the input data when the rule is used. That is, the user of the care support system according to the present embodiment predicts the degree of sleepiness using the acquired knowledge (rule). Further, the user of the care support system according to the present embodiment recognizes that the rule (content of care support) leads to deep sleep when the predicted sleepiness p is a high value, for example, and the predicted sleepiness p is low. If it is a value, it can be recognized that the rule (contents of care support) leads to shallow sleep.

適合度fは、予測快眠度の信頼性(正しさ)を意味する。予測快眠度と実測値との誤差が大きい場合には適合度が低下し、不正確なルールであることを意味する。   The fitness f means the reliability (correctness) of the predicted sleepiness level. When the error between the predicted sleepiness level and the actually measured value is large, the fitness level decreases, which means that the rule is incorrect.

予測快眠度の許容誤差ε0は、適合度算出時における誤差の許容範囲を意味する。許容誤差が大きい場合には、大きな誤差をもつが複数のデータに使用可能な汎用ルール(一般化ルール)となる。また、許容誤差が小さい場合には、極めて正確であるが少数のデータのみが使用可能な特殊ルールとなる。   The allowable error ε0 of the predicted sleepiness level means an allowable range of errors when calculating the fitness level. When the allowable error is large, a general rule (generalized rule) that has a large error but can be used for a plurality of data. Also, when the tolerance is small, a special rule that is very accurate but can use only a small number of data.

介護支援システムは、例えばルールの条件部が「00##」で推定予測値がp、許容誤差がε0というルールの場合、ある日の介護活動要素の組が「0001」、「0010」、「0000」、または「0011」のときは、その日の夜の快眠度がp±ε0であると予測される。   In the care support system, for example, when the rule condition part is “00 ##”, the estimated predicted value is p, and the allowable error is ε0, the set of care activity elements on a certain day is “0001”, “0010”, “ When the value is “0000” or “0011”, it is predicted that the night's sleep comfort level is p ± ε0.

なお、介護支援システムは、本実施形態では、ルール集合[P]の平均快眠度p以上である照合集合[M]内のルール[A]を「Positive Rule Set」とし、平均快眠度p未満であるルール[nA]を「Negative Rule Set」とする。

[3−1−2 介護支援システムで獲得した知識(ルール)の例]
図17に、介護支援システムで獲得した知識(快眠及び不眠の汎用知識、特殊知識)の例を示す。
In the present embodiment, in the care support system, the rule [A] in the collation set [M] that is equal to or higher than the average sleepiness level p of the rule set [P] is “Positive Rule Set”, and is less than the average sleepiness level p. A certain rule [nA] is referred to as “Negative Rule Set”.

[Examples of knowledge (rules) acquired by the 3-1-2 care support system]
FIG. 17 shows an example of knowledge acquired by the care support system (general knowledge and special knowledge for sleep and insomnia).

図17に示すように、介護支援システムでは、例えば下記の4つの知識(「(a)快眠(汎用知識)」、「(b)快眠(特殊知識)」、「(c)不眠(汎用知識)」、及び、「(d)不眠(特殊知識)」)が得られた。なお、以下にルール解釈例を示す。   As shown in FIG. 17, in the care support system, for example, the following four knowledge ("(a) pleasant sleep (general knowledge)", "(b) pleasant sleep (special knowledge)", "(c) insomnia (general knowledge)" And “(d) Insomnia (special knowledge)”). An example of rule interpretation is shown below.

(a1)「午後に入浴」を実施する場合、その夜は深い睡眠が予測される。     (A1) When “bathing in the afternoon” is performed, deep sleep is predicted that night.

(a2)「リハビリ」を実施しない場合、その夜は深い睡眠が予測される。     (A2) When “rehabilitation” is not performed, deep sleep is predicted that night.

(b)「午前の入浴」と「午前のリハビリ」を実施する場合、その夜は深い睡眠が予測される。     (B) When performing “morning bathing” and “morning rehabilitation”, deep sleep is predicted that night.

(c)「午前のリハビリ」を実施し、「入浴」を実施しない場合、その夜は浅い睡眠が予測される。     (C) When “morning rehabilitation” is performed and “bath” is not performed, light sleep is predicted that night.

(d)「お茶」「入浴」「リハビリ」を実施しない場合、その夜は浅い眠りが予測される。     (D) When “tea”, “bathing”, and “rehabilitation” are not performed, light sleep is predicted that night.

介護支援をする者は、上記(a1)(a2)及び(b)から(d)の知識(ルール)を用いて、介護支援のメニューを作成することによって、満足度の高い介護支援を実現する。


[3−2 睡眠段階推定方法の例]
本発明の第2の実施形態に係る介護支援システムのデータ取得手段の睡眠段階(予測快眠度p)の推定方法の例として、本出願人が特願2013-123257にて提案している方法を説明する。なお、本発明に用いることができる睡眠段階(予測快眠度p)の推定方法は以後に説明する睡眠段階の推定方法に限定されるものではない。
The person who provides care support realizes care support with a high degree of satisfaction by creating a menu of care support using the knowledge (rules) of (a1), (a2), and (b) to (d) above. .


[3-2 Example of sleep stage estimation method]
As an example of a method for estimating the sleep stage (predicted sleepiness level p) of the data acquisition means of the care support system according to the second embodiment of the present invention, a method proposed by the present applicant in Japanese Patent Application No. 2013-123257 is described. explain. Note that the sleep stage (predicted sleepiness level p) estimation method that can be used in the present invention is not limited to the sleep stage estimation method described below.

本例に係る睡眠段階推定方法は、生体データ取得部によって取得された生体データから、所望の周波数帯域を透過させるフィルタを用いて周波数帯域のデータを抽出するステップと、抽出されたデータに基づいて生体データの取得時点における睡眠段階を判定するステップとを含む。   The sleep stage estimation method according to the present example is based on the steps of extracting frequency band data from the biological data acquired by the biological data acquisition unit using a filter that transmits a desired frequency band, and the extracted data. Determining a sleep stage at the time of obtaining biometric data.

ここで、フィルタとは、本例では、複数のフィルタ個体の集合体であるデータセットを用いてDatabase-based Compact Genetic Algorithm(以下、「DcGA」という)によって生成されたフィルタである。フィルタは、例えば様々な周波数帯域を透過させる複数のフィルタと、フィルタを用いて過去の生体データから抽出したデータに基づいて睡眠段階を判定した結果に対する評価値と、を含む。   In this example, the filter is a filter generated by a database-based compact genetic algorithm (hereinafter referred to as “DcGA”) using a data set that is an aggregate of a plurality of filter individuals. The filter includes, for example, a plurality of filters that transmit various frequency bands, and an evaluation value for a result of determining a sleep stage based on data extracted from past biological data using the filter.

本例に係る睡眠段階推定方法を、以下で具体的に説明する。

[3−2−1 睡眠段階の推定のためのバンドパスフィルタの生成手法]
本例の睡眠段階推定手法では、遺伝的アルゴリズムによる学習手法を改良したDcGAを用いて、推定に適した心拍数の周波数成分を抽出するバンドパスフィルタを生成する。ここで、バンドパスフィルタとは、本例では、例えば14ビットのビット列で表現される。各ビットは周波数(順に、1/16200秒・1/8100秒・1/4050秒・・・1/16秒・1/8秒・1/4秒・1/2秒)を表す。また、各ビットは、値が"1"の場合にそのビットで表される周波数を推定に使用することを意味し、値が"0"の場合にそのビットで表される周波数を推定に使用しないことを意味する。
The sleep stage estimation method according to this example will be specifically described below.

[3-2-1 Generation Method of Bandpass Filter for Sleep Stage Estimation]
In the sleep stage estimation method of this example, a bandpass filter that extracts a frequency component of a heart rate suitable for estimation is generated using DcGA improved by a learning method based on a genetic algorithm. Here, the band pass filter is expressed by a 14-bit bit string in this example. Each bit represents a frequency (in order, 1/16200 second, 1/8100 second, 1/4050 second, 1/16 second, 1/8 second, 1/4 second, 1/2 second). Each bit means that the frequency represented by that bit is used for estimation when the value is "1", and the frequency represented by that bit is used for estimation when the value is "0". It means not.

(a) cGA(Compact Genetic Algorithm)
cGAは確率モデルを用いた遺伝的アルゴリズム(GA)である。対象となるデータは2値(0,1)のバイナリデータである。確率モデルが示す確率はビットが「1」となりうる確率である。各データは遺伝子座に対応している。なお、本例で用いるDcGAは、cGAを拡張した手法である。
(A) cGA (Compact Genetic Algorithm)
cGA is a genetic algorithm (GA) using a probability model. The target data is binary (0, 1) binary data. The probability indicated by the probability model is a probability that a bit can be “1”. Each data corresponds to a locus. Note that the DcGA used in this example is a technique obtained by extending cGA.

(メカニズム)
(i)cGAは、個体生成において、確率モデルの確率に従って、個体を生成する。個体は、問題に応じたデータ領域や配列を持つ遺伝子で構成される。また、情報を保有する遺伝子の位置(遺伝子座)は決まっている。cGAは、遺伝子を生物的に捉え、選択、交叉や突然変異の操作を通して遺伝子の形を変えることで、環境(問題)に適用させる個体を発見する。cGAの確率モデルの確率はビットが「1」になる確率を表しており、例えば、確率モデルの要素が1.0であれば対応する遺伝子座の要素は「1」になる。なお、cGAは、同操作を全遺伝子座に対してすることで、確率モデルから個体を生成する。
(mechanism)
(I) In cGA generation, cGA generates an individual according to the probability of the probability model. Individuals are composed of genes that have data areas and sequences according to the problem. Moreover, the position (locus) of the gene that holds the information is determined. cGA discovers individuals to be applied to the environment (problems) by capturing the genes biologically and changing the shape of the genes through selection, crossover and mutation operations. The probability of the cGA probability model represents the probability that the bit is “1”. For example, if the probability model element is 1.0, the corresponding locus element is “1”. In addition, cGA produces | generates an individual from a probability model by performing the same operation with respect to all the gene loci.

(ii)cGAは、更新方法(例えば図18)において、確率モデル(図中の母集団確率B01)から個体a、bが生成される(B03)。また、cGAは、生成された2個体に対して、評価関数を用いて評価値を求める。ここで、cGAは、評価値の高い個体を「winner」とし、低い個体を「loser」とする(B04)。また、cGAは、「winner」となった個体を基に、「loser」である個体の遺伝子を比較する。cGAは、遺伝子比較として、各遺伝子座の要素(0,1)を比べ、異なる場合か同じ場合かを調べる。cGAは、要素が異なる場合に、1)「winner」の要素が「1」のときに、確率モデルの対応する要素に対し更新率分加える。cGAは、2)「winner」の要素が「0」のときに、確率モデルの対応する要素に対し更新率分引く(B02)。なお、cGAは、要素が同じ場合には何もしない。更新率は、予め決定されている定数である。更新率は、「1」から母集団上限数を割ることで求められる。cGAは、更新後、再び確率モデルから個体を生成し、比較をすることで確率モデルの更新を繰り返す。       (Ii) In the cGA, individuals a and b are generated from a probability model (population probability B01 in the figure) in an updating method (for example, FIG. 18) (B03). Moreover, cGA calculates | requires an evaluation value using an evaluation function with respect to two produced | generated individuals. Here, in cGA, an individual with a high evaluation value is “winner” and a low individual is “loser” (B04). Moreover, cGA compares the gene of the individual who is "loser" based on the individual who became "winner". cGA compares the elements (0, 1) of each locus as a gene comparison, and checks whether they are different or the same. When the elements are different from each other, 1) When the element of “winner” is “1”, cGA is added to the corresponding element of the probability model by the update rate. cGA 2) When the element of “winner” is “0”, the update rate is subtracted from the corresponding element of the probability model (B02). Note that cGA does nothing if the elements are the same. The update rate is a constant determined in advance. The update rate is obtained by dividing the upper limit number of population from “1”. After updating, the cGA repeats updating of the probability model by generating an individual from the probability model again and performing comparison.

(アルゴリズム)
cGAでは、先ず、1)確率モデル(P Vector:P[i])の各遺伝子座の確率要素を0.5に初期化する。次に、2)確率モデルの各確率要素の値に従って個体を2個体分生成する。次いで、3)生成された2個体を評価関数により評価を行い、評価値の比較を行う。ここで、4)評価値の高い個体を「winner」、低い個体を「loser」とし、各遺伝子座の比較を行う。その後、Pの各要素がすべて収束するまで同様の処理を繰り返し、収束したPが求められた解である。
(algorithm)
In cGA, first, 1) the probability element of each locus in the probability model (P Vector: P [i]) is initialized to 0.5. Next, 2) Two individuals are generated according to the value of each probability element of the probability model. Next, 3) the two generated individuals are evaluated by the evaluation function, and the evaluation values are compared. Here, 4) the individual having a high evaluation value is “winner” and the individual having a low evaluation value is “loser”, and each locus is compared. Thereafter, the same processing is repeated until all the elements of P converge, and the converged P is obtained.

(b) DcGA(Database-based Compact Genetic Algorithm)
一般的に、cGAは正しい評価関数(評価値)が正しく設計可能な問題で適用可能である。しかし、睡眠段階推定では体調変化等により生体データの傾向が頻繁に変化するため、評価関数が設計不可能な場合がある。したがって、本例では、cGAを拡張した学習手法であるDcGAを用いる。
(B) DcGA (Database-based Compact Genetic Algorithm)
In general, cGA can be applied to the problem that a correct evaluation function (evaluation value) can be designed correctly. However, in the sleep stage estimation, the tendency of the biometric data frequently changes due to changes in physical condition and the like, and thus there are cases where the evaluation function cannot be designed. Therefore, in this example, DcGA, which is a learning method that extends cGA, is used.

図19にDcGAのアルゴリズムの概要を示す。   FIG. 19 shows an outline of the DcGA algorithm.

DcGAは、与えられるデータを子個体として扱う(図中のB01)。すなわち、DcGAでは、与えられたデータ(解空間から抽出した解)を子個体として扱うことで、解構造の偏った解による評価を避け、複数の評価値(B02)の高い解(準最適解(図20(a)))の探索が可能となる(B03)。さらに、DcGAは、確率モデルを用いることで、準最適解に共通する特徴を表現したモデルが獲得可能となる(B04)。   DcGA handles given data as a child individual (B01 in the figure). In other words, DcGA treats given data (solution extracted from the solution space) as a child individual, thereby avoiding evaluation based on a solution with a biased solution structure, and a solution with a plurality of evaluation values (B02) (sub-optimal solution). (FIG. 20A)) can be searched (B03). Furthermore, DcGA can acquire a model expressing features common to the suboptimal solution by using a probability model (B04).

(メカニズム)
(i)DcGAにおける確率モデルにおいて、cGAと同様に確率モデルを用いる。ここで、DcGAは、最適解のみならず、準最適解の特徴を表現する点でcGAと異なる。例えば図20(a)に示すように、個体群a、b、c、dは準最適解であるとき、各個体の遺伝子構造は異なる。DcGAは、確率モデルを用いることで、共通する遺伝子を実数値により表現することができる。また、2ビット目が「1」であり、4ビット目が「0」であり、1ビット目と3ビット目は「0」でも「1」でもある。このとき、確率モデルは、図20(b)に示すように、それぞれ「1」、「0」、「0.5」の値を示し、遺伝子の特徴を表現する。更に、DcGAは、cGAと同様に、確率モデルで扱う確率は「1」になる確率を示す。
(mechanism)
(I) In the probability model in DcGA, the probability model is used in the same manner as in cGA. Here, DcGA differs from cGA in that it expresses not only the optimal solution but also the characteristics of the sub-optimal solution. For example, as shown in FIG. 20A, when the individual groups a, b, c, and d are suboptimal solutions, the genetic structures of the individuals are different. DcGA can express a common gene by a real value by using a probability model. The second bit is “1”, the fourth bit is “0”, and the first and third bits are “0” or “1”. At this time, as shown in FIG. 20B, the probability model indicates values of “1”, “0”, and “0.5”, respectively, and expresses gene characteristics. Further, DcGA indicates the probability that the probability handled in the probability model is “1”, similar to cGA.

(ii)DcGAは、cGAで扱う環境の代わりにデータセットを用いる。すなわち、DcGAは、不確定評価関数により評価値が変動する場合でも、誤った局所解の収束を防ぎ、準最適解を獲得する。具体的には、DcGAは、先ず、事前に評価されたデータから構成されるデータセットを用いる。次に、DcGAは、データセットからランダムにデータ選択を行うことで、誤った局所解への収束を避ける。このように、DcGAは、データセットを用いることで、最適解のみならず、準最適解の特徴を確率モデルに反映することができる。       (Ii) DcGA uses a data set instead of the environment handled by cGA. That is, DcGA prevents the convergence of an erroneous local solution even when the evaluation value fluctuates due to the uncertain evaluation function, and acquires a suboptimal solution. Specifically, DcGA first uses a data set composed of data evaluated in advance. Next, DcGA avoids convergence to an incorrect local solution by selecting data randomly from the data set. As described above, DcGA can reflect not only the optimal solution but also the characteristics of the sub-optimal solution in the probability model by using the data set.

(アルゴリズム)
DcGAは、先ず、1)事前に、各データ(個体)を評価し、データセットを生成する。ここで、データセット中の各データには評価値が関連づけられている。次に、DcGAは、2)確率モデル(P Vector:P[i])の各遺伝子座の確率要素を0.5(初期値)に設定する。また、DcGAは、3)データセットからランダムに2個体選択する。更に、DcGAは、4)選択された2個体の評価値の比較を行う。次いで、DcGAは、5)評価値の高い個体を「winner」、低い個体を「loser」とし、各遺伝子座の比較を行う。その後、DcGAは、6)Pの各要素がすべて収束するまで同様の処理を繰り返す。これにより、DcGAは、解として、収束したPを求めることができる。
(algorithm)
First, DcGA evaluates each data (individual) in advance and generates a data set. Here, an evaluation value is associated with each data in the data set. Next, DcGA sets 2) the probability element of each locus of the probability model (P Vector: P [i]) to 0.5 (initial value). In addition, 3) DcGA is randomly selected from the data set. Furthermore, DcGA 4) compares the evaluation values of the two selected individuals. Next, DcGA 5) makes individuals with high evaluation values “winner” and low individuals “loser”, and compares each locus. Thereafter, DcGA repeats the same process until all the elements of 6) P converge. Thereby, DcGA can obtain | require converged P as a solution.

(c) 睡眠段階推定手法へのDcGAの適用
(確率モデルのフィルタ化と選択)
本例を睡眠段階推定問題に適用するための実数値を持つ確率モデルのフィルタ化(バイナリデータ化)の方法と、フィルタ化された確率モデルを基にした確率モデルの選択(解の抽出)方法と、を説明する。確率モデルのフィルタ化において、確率モデル(P Vector)を睡眠段階推定問題に適用するために、数値のフィルタ化(バイナリデータ化)を以下の条件に従って行う。
(C) Application of DcGA to sleep stage estimation method (filtering and selection of probability model)
A method of filtering (binary data) a probability model with real values to apply this example to the sleep stage estimation problem, and a method of selecting a probability model (solution extraction) based on the filtered probability model And will be explained. In filtering the probability model, in order to apply the probability model (P Vector) to the sleep stage estimation problem, numerical value filtering (binary data conversion) is performed according to the following conditions.

条件1:確率モデルの値が0.25以下の時は「0」
条件2:確率モデルの値が0.75以上の時は「1」
条件3:確率モデルの値が条件1と条件2以外の時は「#」
条件3における「#」は、「0」又は「1」を任意に選択できることを示す。なお、図21(a)は確率モデルの例であり、図21(b)はフィルタ化の例である。
Condition 1: “0” when the probability model value is 0.25 or less
Condition 2: “1” when the value of the probability model is 0.75 or more
Condition 3: “#” when the value of the probability model is other than Condition 1 and Condition 2.
“#” In condition 3 indicates that “0” or “1” can be arbitrarily selected. FIG. 21A shows an example of a probability model, and FIG. 21B shows an example of filtering.

(睡眠段階推定への適用)
DcGAを睡眠段階の推定のためのバンドパスフィルタの生成に適用した場合に、先ず、1)無拘束エアマットレス型生体センサによって被験者の生体データを取得し、高速フーリエ変換を適用して、マルチバンドパスフィルタの生成をする。次に、2)生成されたマルチバンドパスフィルタから逆高速フーリエ変換を適用して、ある周波数帯域中周波帯域の成分の組を抽出する。このとき、3)抽出された周波帯域の成分の組に離散フーリエ変換を適用し、睡眠段階を変換することで推測評価値を求め、マルチバンドパスフィルタとその評価値を合わせたデータセットを生成する。次いで、4)DcGAを用いて、データセットからデータを選択することにより確率モデルを更新する。また、5)更新された確率モデルに対しバイナリデータ化を施し、確率モデルをマルチバンドパスフィルタ化する。
(Application to sleep stage estimation)
When DcGA is applied to the generation of a bandpass filter for sleep stage estimation, first, 1) the subject's biological data is acquired by an unconstrained air mattress type biosensor, and fast Fourier transform is applied to Generate a path filter. Next, 2) an inverse fast Fourier transform is applied from the generated multiband pass filter to extract a set of components in a certain frequency band and intermediate frequency band. At this time, 3) Applying the discrete Fourier transform to the extracted frequency band component set, obtaining the estimated evaluation value by converting the sleep stage, and generating a data set combining the multiband pass filter and the evaluation value To do. 4) Using DcGA, update the probability model by selecting data from the data set. 5) The updated probability model is converted to binary data, and the probability model is converted to a multiband pass filter.

ここで、上記1)で生成されるフィルタは、データセットにおける各個体に相当するものである。すなわち、上記1)から3)までが、事前に各データを評価し、データセットを生成する処理に相当する。また、上記3)における推測評価値の算出は、(i)上記2)の出力データが睡眠段階の時間的推移を表すものとみなして、各時点(例えば1秒ごと)における睡眠段階(覚醒・REM睡眠・Non−REM睡眠)を求める。   Here, the filter generated in 1) corresponds to each individual in the data set. That is, the above 1) to 3) correspond to processing for evaluating each data in advance and generating a data set. Further, the calculation of the estimated evaluation value in the above 3) is performed by assuming that the output data of (i) 2) above represents the temporal transition of the sleep stage, and the sleep stage (wake / REM sleep / Non-REM sleep).

次に(ii)心拍と体動データを用いて、各時点での睡眠段階を別途推定する。具体的には、寝始めからある時間iまでに得られた心拍と体動データから、心拍平均、体動標準偏差を求め、時間iから1分間の体動標準偏差を求める。次に、時間iから10分前までの心拍平均を求め、発生している体動が、a)睡眠段階の変化時に発生した体動か、b)REM睡眠期に発生した体動かについて区別する。   Next, (ii) using the heartbeat and body motion data, the sleep stage at each time point is estimated separately. Specifically, the heartbeat average and body motion standard deviation are obtained from the heartbeat and body motion data obtained from the beginning of sleep to a certain time i, and the body motion standard deviation for one minute from the time i is obtained. Next, an average of heartbeats from time i to 10 minutes before is obtained, and the generated body movements are distinguished from each other: a) body movements that occur when the sleep stage changes, and b) body movements that occur during the REM sleep period.

具体的な区別方法は、「条件1:一晩における体動の標準偏差 < 1分間の体動の標準偏差」及び「条件2:一晩における心拍の平均 < 10分間の心拍の平均」を用いて、判定する。   Specifically, “Condition 1: Standard deviation of body movements overnight <standard deviation of body movements for 1 minute” and “Condition 2: average of heartbeats overnight <average of heartbeats of 10 minutes” are used. And judge.

その後、4)以下の判定法に従い、睡眠段階を推定する。   Thereafter, 4) the sleep stage is estimated according to the following determination method.

判定1: 条件1と条件2を満たしたとき、REM睡眠期と判定する。     Determination 1: When conditions 1 and 2 are satisfied, it is determined that the REM sleep period.

判定2: 条件1のみ満たした時、REM睡眠期以外で発生した体動と判定する。     Determination 2: When only condition 1 is satisfied, it is determined that the body movement occurred outside the REM sleep period.

判定3: 条件1と条件2を満たさなかったとき、Non−REM睡眠と判定する。     Determination 3: When the conditions 1 and 2 are not satisfied, it is determined as non-REM sleep.

例えば各時点において得られた睡眠段階を比較し、両方の睡眠段階が一致していれば+1、一致していなければ−1とするなどしてスコア化し、各時点でのスコアの和を推測評価値として算出してもよい。   For example, the sleep stages obtained at each time point are compared and scored by +1 if both sleep stages match, and -1 if they do not match, and estimates the sum of the scores at each time point. It may be calculated as a value.

(心拍数推移の傾きによるグループ分け)
DcGAにおいて、睡眠特有のグループ分けを考慮してもよい。心拍数推移の傾きを考慮したグループ分けをすることで、睡眠段階推定の精度を向上することができる。図22に各被験者の心拍数の傾きとグループ分けの例を示す。ここで、グループ分けは、例えば傾きの値が正である「I」(Increase)と、傾きの値が負である「D」(Decrease)の2グループである。
(Group by heart rate transition slope)
In DcGA, sleep-specific grouping may be considered. By performing grouping in consideration of the inclination of the heart rate transition, the accuracy of sleep stage estimation can be improved. FIG. 22 shows an example of the heart rate inclination and grouping of each subject. Here, the grouping is, for example, two groups of “I” (Increase) having a positive slope value and “D” (Decrease) having a negative slope value.

(睡眠段階推定のためのフィルタの生成例)
DcGAを例えば4つの手法において睡眠段階推定に適用できる。4つの手法として、(a)DcGA(1日分)によるフィルタ(例えば図23)を1日分の学習データからマルチバンドパスフィルタを求める。(b)DcGA(複数日分)によるフィルタを複数日分の学習データからマルチバンドパスフィルタを求める。(c)DcGA(1日分のグループ分け)によるフィルタをグループ分けした1日分の学習データからマルチバンドパスフィルタを求める。ここで、「I」グループと「D」グループに対し、それぞれ確率モデルの更新をする。(d)DcGA(複数日分のグループ分け)によるフィルタをグループ分けした複数日分の学習データからマルチバンドパスフィルタを求める。ここで、「I」グループと「D」グループに対し、それぞれ確率モデルの更新をする。

[3−2−2 睡眠段階推定装置]
図24は、本例に係る睡眠段階推定装置100Eの一例を示すブロック図である。
(Example of filter generation for sleep stage estimation)
DcGA can be applied to sleep stage estimation in, for example, four methods. As four methods, (a) a filter (for example, FIG. 23) based on DcGA (for one day) is used to obtain a multiband pass filter from the learning data for one day. (B) A multiband pass filter is obtained from learning data for a plurality of days by a filter based on DcGA (for a plurality of days). (C) A multiband pass filter is obtained from learning data for one day obtained by grouping filters based on DcGA (grouping for one day). Here, the probability model is updated for each of the “I” group and the “D” group. (D) A multiband pass filter is obtained from learning data for a plurality of days obtained by grouping filters based on DcGA (grouping for a plurality of days). Here, the probability model is updated for each of the “I” group and the “D” group.

[3-2-2 Sleep stage estimation device]
FIG. 24 is a block diagram illustrating an example of the sleep stage estimation device 100E according to the present example.

図24に示すように、睡眠段階推定装置100Eは、生体データ取得部102、生体データ記録部103、生体データ記憶部104、フィルタ生成部105、過去分個体記憶部106、フィルタ記憶部107、特定周波帯域抽出部108及び睡眠段階判定部109を含む。   As illustrated in FIG. 24, the sleep stage estimation device 100E includes a biological data acquisition unit 102, a biological data recording unit 103, a biological data storage unit 104, a filter generation unit 105, a past individual storage unit 106, a filter storage unit 107, and a specification. A frequency band extraction unit 108 and a sleep stage determination unit 109 are included.

生体データ取得部102は、圧力センサ等で被験者から心拍と体動を表すデータを取得する。被験者を拘束することなくこれらのデータが取得できるものが好ましい。睡眠段階推定装置100Eは、生体データ取得部102として、例えばエアマットレス型圧力センサ(マットレスの下に敷かれ無侵襲非拘束状態で心拍・呼吸数・体動を感知するセンサ)を用いることができる。   The biometric data acquisition unit 102 acquires data representing heartbeat and body movement from a subject using a pressure sensor or the like. What can acquire these data, without restraining a test subject is preferable. The sleep stage estimation apparatus 100E can use, for example, an air mattress type pressure sensor (a sensor that is placed under the mattress and senses heart rate, respiratory rate, and body movement in a non-invasive non-restrained state) as the biological data acquisition unit 102. .

生体データ記録部103は、生体データ取得部102で取得されたデータを、例えばネットワーク経由で受信し、生体データ記憶部104に書き込む。生体データ記憶部104は、生体データ取得部102で取得されたデータを記憶するメモリである。   The biometric data recording unit 103 receives the data acquired by the biometric data acquisition unit 102 via a network, for example, and writes it in the biometric data storage unit 104. The biometric data storage unit 104 is a memory that stores data acquired by the biometric data acquisition unit 102.

フィルタ生成部105は、生体データ記憶部104の生体データと、過去分個体記憶部106の過去分の個体のデータセットとから、前述の(睡眠段階推定手法へのDcGAの適用)の手法により、睡眠段階の推定に用いるフィルタを生成し、フィルタ記憶部107に書き込む。   The filter generation unit 105 uses the above-described (applying DcGA to sleep stage estimation method) from the biometric data in the biometric data storage unit 104 and the data set of the past individual in the past individual storage unit 106, A filter used for estimating the sleep stage is generated and written in the filter storage unit 107.

過去分個体記憶部106は、フィルタ生成部105によって過去に生成された個体のデータセットを記憶するメモリである。フィルタ記憶部107は、フィルタ生成部105によって生成されたフィルタを記憶するメモリである。   The past individual storage unit 106 is a memory that stores an individual data set generated in the past by the filter generation unit 105. The filter storage unit 107 is a memory that stores the filter generated by the filter generation unit 105.

特定周波帯域抽出部108は、生体データ取得部1から例えばネットワーク経由でリアルタイムに生体データを受信し、フィルタ記憶部7に記憶されているフィルタを用いて、高速フーリエ変換により生体データから特定周波帯域の組のデータを抽出する。ここで、用いられる生体データは、例えば直近1時間というように、所定の時間ウィンドウに属するデータである。   The specific frequency band extraction unit 108 receives the biometric data from the biometric data acquisition unit 1 in real time via a network, for example, and uses the filter stored in the filter storage unit 7 to perform the specific frequency band from the biometric data by fast Fourier transform. The data of the set is extracted. Here, the biometric data used is data belonging to a predetermined time window, for example, the latest one hour.

睡眠段階判定部109は、特定周波帯域抽出部8で抽出されたデータに対して逆高速フーリエ変換を適用し、その時点での睡眠段階を判定する。   The sleep stage determination unit 109 applies inverse fast Fourier transform to the data extracted by the specific frequency band extraction unit 8, and determines the sleep stage at that time.

なお、生体データ記録部103、生体データ記憶部104、フィルタ生成部105、過去分個体記憶部106、フィルタ記憶部107、特定周波帯域抽出部108及び睡眠段階判定部109は、コンピュータに実装してもよい。また、生体データ記録部103、フィルタ生成部105、特定周波帯域抽出部108及び睡眠段階判定部109は、コンピュータプログラムを実行することにより、各処理部として機能するようにしてもよい。   The biometric data recording unit 103, the biometric data storage unit 104, the filter generation unit 105, the past individual storage unit 106, the filter storage unit 107, the specific frequency band extraction unit 108, and the sleep stage determination unit 109 are mounted on a computer. Also good. Moreover, you may make it the biometric data recording part 103, the filter production | generation part 105, the specific frequency band extraction part 108, and the sleep stage determination part 109 function as each process part by running a computer program.

睡眠段階推定装置100Eを介護施設入居者の毎晩の睡眠段階のリアルタイム・モニタリングに利用する場合に、ある日(第n日)の朝の時点では、第n−1日の夜から第n日の朝までの生体データが生体データ記憶部104に記憶されていることになる。また、この時点では、過去分個体記憶部106には、例えば第n−7日から第n−1日の昼間にフィルタ生成部105によって生成された個体のデータセットが記憶されている。フィルタ記憶部107には、第n−1日の昼間にフィルタ生成部105によって生成されたフィルタが記憶されている。すなわち、第n−1日の夜から第n日の朝にかけての睡眠段階のモニタリングでは、第n−1日の昼間に生成されたフィルタが特定周波帯域抽出部108で用いられる。   When the sleep stage estimation device 100E is used for real-time monitoring of the sleep stages of the nursing facility residents every night, at the time of the morning of a certain day (day n), the night of day n-1 to day n The biometric data up to the morning is stored in the biometric data storage unit 104. At this time, the past individual storage unit 106 stores, for example, an individual data set generated by the filter generation unit 105 in the daytime from the (n-7) th day to the (n-1) th day. The filter storage unit 107 stores a filter generated by the filter generation unit 105 in the daytime of (n-1) th day. That is, in the monitoring of the sleep stage from the night of the (n-1) th day to the morning of the nth day, the filter generated in the daytime of the (n-1) th day is used in the specific frequency band extracting unit 108.

第n日の昼間には、フィルタ生成部105が、第n−1日の夜から第n日の朝までの生体データを生体データ記憶部104から読み出し、新たな個体のデータセットを生成し、過去分個体記憶部106に書き込む。このとき、フィルタ生成部105は、最も古い第n−7日の昼間に生成された個体のデータセットは削除する。フィルタ生成部105は、さらに、第n−6日から第n−1日の昼間に生成された個体のデータセットと、当日(第n日)の昼間に生成された個体のデータセットを用いてDcGAによりフィルタを生成し、フィルタ記憶部107に書き込む(前日のフィルタは新しいフィルタに置き換えられる)。   In the daytime of the nth day, the filter generation unit 105 reads out the biological data from the night of the (n-1) th day to the morning of the nth day from the biological data storage unit 104, generates a new individual data set, Write to the past individual storage unit 106. At this time, the filter generation unit 105 deletes the data set of the individual generated in the daytime of the oldest n-7th day. The filter generation unit 105 further uses the individual data set generated during the daytime from the (n-6) th day to the (n-1) th day, and the individual data set generated during the daytime of the current day (the nth day). A filter is generated by DcGA and written to the filter storage unit 107 (the filter of the previous day is replaced with a new filter).

そして、第n日の夜から第n+1日の朝にかけては、フィルタ記憶部107に記憶された第n日の昼間に生成されたフィルタを用いて、特定周波帯域抽出部108による処理が行われ、睡眠段階判定部109によって睡眠段階の判定がリアルタイムに行われる。

[3−2−3 睡眠段階推定方法の他の例]
本発明に係る介護支援システムは、睡眠段階を推定する手法として、下記の方法を用いてもよい。
Then, from the night of the nth day to the morning of the (n + 1) th day, processing by the specific frequency band extracting unit 108 is performed using the filter generated in the daytime of the nth day stored in the filter storage unit 107, The sleep stage determination unit 109 determines the sleep stage in real time.

[3-2-3 Other example of sleep stage estimation method]
The care support system according to the present invention may use the following method as a technique for estimating the sleep stage.

(1)Rechtschaffen&Kalesによる睡眠段階分類の国際基準に基づく睡眠ポリグラフ検査(Rechtscha_en, A. and Kales, A. (Eds): A Manual of Standardized Terminology, Techniques and Scaring System for Sleep Stage of Human Subjects, Pulbic Health Service U.S.Government Printing O_ce (1968))
ベッドに寝ている被験者に特殊な器具を装着させ、EEG(脳波)、EMG(筋電図)、EOG(眼球運動)のデータを取得し、医師の専門知識と経験に基づいて睡眠段階を判定する。

(2)直接器具をつけずに身体のデータ(心拍、呼吸、体動)を計測し、計測されたデータから、睡眠ポリグラフ検査で得られる睡眠段階の時間的推移データと近似しうるデータを取得する手法(特開2003−079587号公報)
例えば、身体のデータ(心拍、呼吸、体動)を計測できる無拘束エアマットレス型センサを用いて、得られたデータから睡眠段階を判定する。

(3)無拘束エアマットレス型生体センサを用いた睡眠段階推定法(Matsushima, H., Hirose, K., Hattori, K., Sato, H., and Takadama, K.: Sleep Stage Estimation By Evolutionary Computation Using Heartbeat Data and Body-Movement, Proceeding of The 15th Asia Pacific Symposium on Intelligent and Evolutionary Systems, pp. 103-110, 2011)
生体センサから得られた1日分の心拍数データから特徴的な周波数成分を抽出することで、睡眠段階を推定する。具体的には、先ず、圧力センサを用いて被験者から心拍と体動データを取得する。次に、これらのデータにFFTを適用し、得られた心拍数を決定する。ここでは、心拍と体動データを用いて睡眠段階を詳細に推定する。一般的に、観測した心拍数が増加し不規則である場合にはREM睡眠期であり、心拍数が減少した場合にはNon−REM睡眠期となる。また、体動が集中的に生じる場合にはREM睡眠期であり、体動の大きさと発生頻度が減少する場合にはNon−REM睡眠期となる。更に、睡眠時において、睡眠段階が変化する場合についても、体動データの変動が見られる。例えば、眠りの深いNon−REM睡眠から眠りの浅いNon−REM睡眠に移行する場合や、REM睡眠期からNon−REM1に移行する際に、大きな体動が発生する。このような心拍と体動の傾向を基に睡眠段階を推定する。


[4.プログラム及びそのプログラムを記録した記録媒体]
本発明の実施形態に係るプログラムは、コンピュータを上記ルール生成装置として機能させるものである。すなわち、コンピュータに上記ルール生成方法のいずれかを実行させるものである。言い換えると、上記ルール生成装置は、CPUやメモリ、外部記憶装置、入出力装置等を備えたコンピュータとすることができ、このプログラムは、外部記憶装置に記憶され、実行される。
(1) Rechtscha_en, A. and Kales, A. (Eds): A Manual of Standardized Terminology, Techniques and Scaring System for Sleep Stage of Human Subjects, Pulbic Health Service USGovernment Printing O_ce (1968))
Put a special instrument on the subject sleeping in the bed, acquire EEG (electroencephalogram), EMG (electromyogram), EOG (eye movement) data, and determine the sleep stage based on doctor's expertise and experience To do.

(2) Measure body data (heartbeat, respiration, body movement) without wearing a device directly, and obtain data that can be approximated with temporal transition data of the sleep stage obtained by polysomnography from the measured data (Japanese Patent Laid-Open No. 2003-079587)
For example, the sleep stage is determined from the obtained data using an unconstrained air mattress type sensor capable of measuring body data (heart rate, respiration, body movement).

(3) Sleep Stage Estimation By Evolutionary Computation (Matsushima, H., Hirose, K., Hattori, K., Sato, H., and Takadama, K.) (Using Heartbeat Data and Body-Movement, Proceeding of The 15th Asia Pacific Symposium on Intelligent and Evolutionary Systems, pp. 103-110, 2011)
The sleep stage is estimated by extracting characteristic frequency components from the heart rate data for one day obtained from the biosensor. Specifically, first, heart rate and body motion data are acquired from a subject using a pressure sensor. Next, FFT is applied to these data, and the obtained heart rate is determined. Here, the sleep stage is estimated in detail using the heartbeat and body motion data. Generally, when the observed heart rate increases and is irregular, it is the REM sleep period, and when the heart rate decreases, the non-REM sleep period is reached. In addition, when body motion occurs intensively, it is a REM sleep period, and when the magnitude and frequency of body motion decrease, it becomes a non-REM sleep period. Furthermore, fluctuations in body motion data are also observed when the sleep stage changes during sleep. For example, when moving from non-REM sleep with deep sleep to non-REM sleep with low sleep, or when shifting from Non-REM sleep to REM sleep, large body movement occurs. The sleep stage is estimated based on the tendency of heartbeat and body movement.


[4. Program and recording medium recording the program]
A program according to an embodiment of the present invention causes a computer to function as the rule generation device. That is, the computer executes any one of the above rule generation methods. In other words, the rule generation device can be a computer including a CPU, a memory, an external storage device, an input / output device, and the like, and this program is stored in the external storage device and executed.

なお、本発明は、上記プログラムを記録したコンピュータによって読み取り可能な記録媒体としてもよい。上記プログラムを記録した記録媒体には、フレキシブルディスク(FD)、CD−ROM(Compact Disk−ROM)、CD−R(CD Recordable)、DVD(Digital Versatile Disk)及びその他コンピュータ読み取り可能な媒体、並びに、フラッシュメモリ、RAM、ROM等の半導体メモリ、メモリカード、HDD(Hard Disc Drive)及びその他コンピュータ読み取り可能なものを用いることができる。また、上記プログラムを記録した記録媒体には、ネットワークなどを介して既存の装置にインストールされるプログラム(所謂差分ファイル)であってもよい。

The present invention may be a computer-readable recording medium that records the above program. The recording medium on which the program is recorded includes a flexible disk (FD), a CD-ROM (Compact Disk-ROM), a CD-R (CD Recordable), a DVD (Digital Versatile Disk), and other computer-readable media, and A semiconductor memory such as a flash memory, a RAM, and a ROM, a memory card, an HDD (Hard Disc Drive), and other computer-readable devices can be used. In addition, the recording medium on which the program is recorded may be a program (so-called difference file) installed in an existing apparatus via a network or the like.

本発明は、前述したデータ要素、データ及びデータセット、並びに、介護支援システムに係る情報及び睡眠段階推定装置に係る情報以外でも、例えば情報通信、エレクトロニクス、工業、医療、バイオ、農業、セキュリティ又はその他の分野において、複数のデータを解析(分析、識別など)するものに用いることができる。

The present invention is not limited to the above-described data elements, data and data sets, information related to the care support system, and information related to the sleep stage estimation device, for example, information communication, electronics, industry, medical care, biotechnology, agriculture, security, or others. In this field, it can be used for analyzing a plurality of data (analysis, identification, etc.).

10 : 記憶手段
11 : データ記憶部
12 : ルール集合記憶部
12r: 照合集合記憶部
13 : AT記憶部
20 : 照合集合生成手段
21 : ルール抽出部
22 : ルール強化部
23 : ルール分類部
30 : GA適用手段
31 : AT更新部
32 : ルール選択部
33c: ルール交叉部
33v: ルール突然変異部
34a: ルール追加部
34d: ルール淘汰部
34r: 許容誤差更新部
100 : ルール生成装置
100E: 睡眠段階推定装置
102 : 生体データ取得部(データ取得手段)
103 : 生体データ記録部
104 : 生体データ記憶部
105 : フィルタ生成部
106 : 過去分個体記憶部
107 : フィルタ記憶部
108 : 特定周波帯域抽出部
109 : 睡眠段階判定部
an: AT要素(nは自然数)
dn: データ要素(nは自然数)
rn: ルール要素(nは自然数)
AT : AT値
DT : データ
DS : データセット
RL : ルール(知識など)
RLg1,RLg2: 一般化ルール(汎用知識など)
RLs1,RLs1: 特殊ルール(特殊知識など)
RLgc1,RLgc2: 親ルール(現世代のルール)
RLgn1,RLgn2: 子ルール(次世代のルール)
P : 実測値
p : 評価値
F : 適合度
ε : 誤差値
ε0 : 許容誤差
μ : 所定の確率
[P]: ルール集合
[M]: 照合集合
[Mp]:照合集合のPositiveルール集合
[Mn]:照合集合のNegativeルール集合
10: Storage unit 11: Data storage unit 12: Rule set storage unit 12r: Collation set storage unit 13: AT storage unit 20: Collation set generation unit 21: Rule extraction unit 22: Rule strengthening unit 23: Rule classification unit 30: GA Application means 31: AT update unit 32: rule selection unit 33c: rule crossing unit 33v: rule mutation unit 34a: rule addition unit 34d: rule saddle unit 34r: allowable error update unit 100: rule generation device 100E: sleep stage estimation device 102: Biometric data acquisition unit (data acquisition means)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 103: Biometric data recording part 104: Biometric data memory | storage part 105: Filter production | generation part 106: Past part individual memory | storage part 107: Filter memory | storage part 108: Specific frequency band extraction part 109: Sleep stage determination part an: AT element (n is a natural number) )
dn: Data element (n is a natural number)
rn: Rule element (n is a natural number)
AT: AT value DT: Data DS: Data set RL: Rule (knowledge, etc.)
RLg1, RLg2: General rules (general knowledge, etc.)
RLs1, RLs1: Special rules (special knowledge, etc.)
RLgc1, RLgc2: Parent rule (current generation rule)
RLgn1, RLgn2: Child rules (next generation rules)
P: Actual measurement value p: Evaluation value F: Goodness of fit ε: Error value ε0: Allowable error μ: Predetermined probability [P]: Rule set [M]: Matching set [Mp]: Positive rule set of matching set [Mn] : Negative rule set of collation set

Claims (9)

対象の状態を表す1以上の条件用データ要素であって、前記条件用データ要素の各々は、2種類以上の特定の状態を表す状態値の1つをとりうるものと、前記状態値によって表される状態下での所定の結果を表す連続値からなる結果値の1つをとりうる結論用データデータ要素とを少なくとも含むデータを複数記憶するデータ記憶部と、
前記条件用データ要素に対応する、ルール適用の条件を表す1以上の条件用ルール要素であって、前記条件用ルール要素の各々は前記2種類以上の状態値と前記状態値の条件のいずれでもよいことを表すワイルドカード値のうちのいずれかをとりうるものと、前記条件を満たすときの結論を連続値で表す結論用ルール要素と、前記ルールの正確さを含むルールの特性評価値を表す特性評価用ルール要素とを少なくとも含むルールの集合を記憶するルール集合記憶部と、
前記データ記憶部から前記データを読み出し、読み出されたデータの前記条件用データ要素の状態値と照合する前記条件用ルール要素の値を有する前記ルールを前記ルール集合記憶部から抽出するルール抽出部と、
抽出された前記ルールの前記結論用ルール要素の値及び前記特性評価用ルール要素の特性評価値を、前記読み出されたデータへの適合性がより高くなるように更新するルール強化部と、
前記抽出されたルールのうち、前記結論用ルール要素の連続値が、複数の値が該当し得る所定の条件を満たすルールを分類するルール分類部と、
前記ルール分類部で分類されたルールが存在するような前記データ毎に生成される特徴抽出モデルであって、前記データの前記条件用データ要素に対応するモデル要素を含み、前記モデル要素の各々は、対応する前記条件用データ要素が前記ルールの正確性に対してどの程度寄与しているかを表す特徴評価値を有するモデルを記憶する特徴抽出モデル記憶部と、
前記ルール抽出部で読み出されたデータと対応する前記特徴抽出モデルについて、前記ルール分類部で分類されたルールの前記条件用ルール要素のうち、前記状態値を有するものについては、前記特性評価用ルール要素に含まれる前記ルールの正確さを表す評価値が大きいほど、対応するモデル要素の特徴評価値が高くなるように前記モデル要素を更新し、前記ワイルドカード値のものについては、対応するモデル要素の特徴評価値が低くなるように前記モデル要素を更新する特徴抽出モデル更新部と、
所与の方法で前記分類されたルールから親ルールとなる2つのルールを選択するルール選択部と、
次の(1)及び(2)に示すように、前記選択された2つの親ルールの対応する前記条件用ルール要素の値の入替えを行うことによって、2つの子ルールを生成するルール交叉部と、
(1)前記ルール抽出部で読み出されたデータに対応する前記特徴抽出モデルの前記モデル要素の特徴評価値が所定の条件を満たす程度に高い場合、そのモデル要素と対応する前記親ルールの前記条件用ルール要素のいずれかが、そのモデル要素と対応する前記データの条件用データ要素の状態値と一致していれば、その値が、一方の子ルールの対応する条件用ルール要素の値となるように、必要に応じて前記入替えを行う
(2)前記ルール抽出部で読み出されたデータに対応する前記特徴抽出モデルの前記モデル要素の特徴評価値が前記所定の条件を満たさない程度に低い場合、そのモデル要素と対応する前記親ルールの前記条件用ルール要素のいずれかが、前記ワイルドカード値を有していれば、前記一方の子ルールの対応する条件用ルール要素の値が前記ワイルドカード値となるように、必要に応じて前記入替えを行う
前記子ルールを前記ルール集合記憶部に追加して記憶させるルール追加部と
を備え、
前記ルール抽出部、前記ルール強化部、前記ルール分類部、前記特徴抽出モデル更新部、前記ルール選択部、前記ルール交叉部、及び、前記ルール追加部による一連の処理を、前記データ記憶部に記憶されている複数のデータについて、繰り返し行うことを特徴とするルール生成装置。
One or more conditional data elements representing a target state, each of the conditional data elements being capable of taking one of two or more types of specific state values and represented by the state value A data storage unit for storing a plurality of data including at least a conclusion data data element that can take one of the result values composed of continuous values representing a predetermined result under a condition to be performed;
One or more condition rule elements representing rule application conditions corresponding to the condition data element, wherein each of the condition rule elements is any of the two or more types of state values and the condition value conditions It represents one of the wildcard values indicating goodness, a rule element for conclusion representing the conclusion when the condition is satisfied as a continuous value, and a characteristic evaluation value of the rule including the accuracy of the rule A rule set storage unit for storing a set of rules including at least a rule element for characteristic evaluation;
A rule extraction unit that reads out the data from the data storage unit and extracts from the rule set storage unit the rule having the value of the condition rule element to be compared with the state value of the condition data element of the read data When,
A rule strengthening unit that updates the value of the rule element for conclusion of the extracted rule and the characteristic evaluation value of the rule element for characteristic evaluation so that the compatibility with the read data is higher;
Among the extracted rules, a rule classification unit that classifies a rule that satisfies a predetermined condition in which a continuous value of the rule element for conclusion is applicable to a plurality of values;
A feature extraction model generated for each piece of data such that a rule classified by the rule classification unit exists, including a model element corresponding to the conditional data element of the data, each of the model elements A feature extraction model storage unit that stores a model having a feature evaluation value that represents how much the corresponding conditional data element contributes to the accuracy of the rule;
Regarding the feature extraction model corresponding to the data read by the rule extraction unit, the condition rule elements of the rule classified by the rule classification unit having the state value are used for the characteristic evaluation. The model element is updated so that the characteristic evaluation value of the corresponding model element becomes higher as the evaluation value representing the accuracy of the rule included in the rule element is larger. For the wild card value, the corresponding model is updated. A feature extraction model update unit that updates the model element so that the feature evaluation value of the element is low;
A rule selection unit that selects two rules as parent rules from the classified rules in a given method;
As shown in the following (1) and (2), a rule crossing unit that generates two child rules by exchanging values of the condition rule elements corresponding to the selected two parent rules; ,
(1) When the feature evaluation value of the model element of the feature extraction model corresponding to the data read by the rule extraction unit is high enough to satisfy a predetermined condition, the parent rule corresponding to the model element If any of the condition rule elements matches the state value of the condition data element of the data corresponding to the model element, the value is the value of the corresponding condition rule element of one of the child rules. (2) To the extent that the feature evaluation value of the model element of the feature extraction model corresponding to the data read by the rule extraction unit does not satisfy the predetermined condition If any of the condition rule elements of the parent rule corresponding to the model element has the wildcard value, the condition rule corresponding to the one child rule is determined. As the value of the model element is the wildcard value, and a rule addition unit that stores by adding child rules to perform the replacement when necessary in the rule set storage unit,
A series of processes by the rule extraction unit, the rule strengthening unit, the rule classification unit, the feature extraction model update unit, the rule selection unit, the rule crossing unit, and the rule addition unit are stored in the data storage unit. A rule generation device characterized by repeatedly performing a plurality of data.
前記特性評価用ルール要素は、前記ルールの汎用性を表す特性評価値を含み、
前記繰り返し処理が行われる処理部として、前記ルールの汎用性を表す評価値を変更する処理を所定の確率で行う汎用性評価値更新部を更に備えたことを特徴とする請求項1に記載のルール生成装置。
The characteristic evaluation rule element includes a characteristic evaluation value representing versatility of the rule,
2. The versatility evaluation value update unit that performs a process of changing an evaluation value representing versatility of the rule with a predetermined probability as a processing unit that performs the iterative process. Rule generator.
前記ルール分類部は、前記所定の条件を満たす第1のルール集合と前記所定の条件を満たさない第2のルール集合とに分類するものであることを特徴とする請求項1又は2に記載のルール生成装置。   The said rule classification | category part is classified into the 1st rule set which satisfy | fills the said predetermined condition, and the 2nd rule set which does not satisfy | fill the said predetermined condition, The Claim 1 or 2 characterized by the above-mentioned. Rule generator. 前記ルール抽出部で読み出されたデータに対応する前記特徴抽出モデルの前記モデル要素の特徴評価値が所定の条件を満たす程度に高い場合、前記生成された子ルールの前記条件用ルール要素の値を前記データの条件用データ要素の値に変更し、前記ルール抽出部で読み出されたデータに対応する前記特徴抽出モデルの前記モデル要素の特徴評価値が所定の条件を満たさない程度に低い場合、前記生成された子ルールの前記条件用ルール要素の値を前記ワイルドカード値に変更する処理を所与の確率で行うルール突然変異部を、前記繰り返し処理が行われる処理部として、更に備えたことを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずか一項に記載のルール生成装置。   When the feature evaluation value of the model element of the feature extraction model corresponding to the data read by the rule extraction unit is high enough to satisfy a predetermined condition, the value of the rule element for the condition of the generated child rule Is changed to the value of the condition data element of the data, and the feature evaluation value of the model element of the feature extraction model corresponding to the data read by the rule extraction unit is low enough not to satisfy a predetermined condition A rule mutation unit that performs a process of changing a value of the conditional rule element of the generated child rule to the wildcard value with a given probability, as a processing unit that performs the repetition process The rule generation device according to any one of claims 1 to 3, wherein 前記データセットを取得するデータ取得手段と、
請求項1乃至請求項4のいずれか一項に記載のルール生成装置と、
を含み、
前記データ取得手段は、前記データとして、介護支援する対象者の一日単位のデータを取得し、
前記データ記憶部は、前記データセットとして、複数の日の前記データを記憶する、
ことを特徴とする介護支援システム。
Data acquisition means for acquiring the data set;
The rule generation device according to any one of claims 1 to 4,
Including
The data acquisition means acquires, as the data, data on a daily basis for a subject who provides care support,
The data storage unit stores the data of a plurality of days as the data set.
Nursing care support system characterized by that.
前記一日単位のデータは、条件用データ要素として、介護支援する対象者の行動パターン、健康状態、及び/又は、介護支援内容に関する情報を含む、ことを特徴とする、請求項5に記載の介護支援システム。   6. The daily data includes, as condition data elements, information related to a behavior pattern, health condition, and / or care support content of a target person who supports care. Care support system. 前記結果値は、睡眠の深さに関する値である、ことを特徴とする、請求項5又は請求項6に記載の介護支援システム。   The care support system according to claim 5 or 6, wherein the result value is a value related to a depth of sleep. 対象の状態を表す1以上の条件用データ要素であって、前記条件用データ要素の各々は、2種類以上の特定の状態を表す状態値の1つをとりうるものと、前記状態値によって表される状態下での所定の結果を表す連続値からなる結果値の1つをとりうる結論用データデータ要素とを少なくとも含む、複数件のデータから、前記条件用データ要素に対応する、ルール適用の条件を表す1以上の条件用ルール要素であって、前記条件用ルール要素の各々は前記2種類以上の状態値と前記状態値の条件のいずれでもよいことを表すワイルドカード値のうちのいずれかをとりうるものと、前記条件を満たすときの結論を連続値で表す結論用ルール要素と、前記ルールの正確さを含むルールの特性評価値を表す特性評価用ルール要素とを少なくとも含むルールを生成するルール生成方法であって、
前記ルールの集合を記憶するルール集合記憶部から、前記複数件のデータのうちの1件のデータの前記条件用データ要素の状態値と照合する前記条件用ルール要素の値を有する前記ルールを抽出するステップと、
抽出された前記ルールの前記結論用ルール要素の値及び前記特性評価用ルール要素の特性評価値を、前記読み出されたデータへの適合性がより高くなるように更新するステップと、
前記抽出されたルールのうち、前記結論用ルール要素の連続値が、複数の値が該当し得る所定の条件を満たすルールを分類するステップと、
前記分類されたルールが存在するような前記データ毎に生成される特徴抽出モデルであって、前記データの前記条件用データ要素に対応するモデル要素を含み、前記モデル要素の各々は、対応する前記条件用データ要素が前記ルールの正確性に対してどの程度寄与しているかを表す特徴評価値を有するモデルのうち、前記1件のデータと対応する前記特徴抽出モデルについて、前記分類されたルールの前記条件用ルール要素のうち、前記状態値を有するものについては、前記特性評価用ルール要素に含まれる前記ルールの正確さを表す評価値が大きいほど、対応するモデル要素の特徴評価値が高くなるように前記モデル要素を更新し、前記ワイルドカード値のものについては、対応するモデル要素の特徴評価値が低くなるように前記モデル要素を更新するステップと、
所与の方法で前記分類されたルールから親ルールとなる2つのルールを選択するステップと、
次の(1)及び(2)に示すように、前記選択された2つの親ルールの対応する前記条件用ルール要素の値の入替えを行うことによって、2つの子ルールを生成するステップと、
(1)前記ルール抽出部で読み出されたデータに対応する前記特徴抽出モデルの前記モデル要素の特徴評価値が所定の条件を満たす程度に高い場合、そのモデル要素と対応する前記親ルールの前記条件用ルール要素のいずれかが、そのモデル要素と対応する前記データの条件用データ要素の状態値と一致していれば、その値が、一方の子ルールの対応する条件用ルール要素の値となるように、必要に応じて前記入替えを行う
(2)前記ルール抽出部で読み出されたデータに対応する前記特徴抽出モデルの前記モデル要素の特徴評価値が前記所定の条件を満たさない程度に低い場合、そのモデル要素と対応する前記親ルールの前記条件用ルール要素のいずれかが、前記ワイルドカード値を有していれば、前記一方の子ルールの対応する条件用ルール要素の値が前記ワイルドカード値となるように、必要に応じて前記入替えを行う
前記子ルールを前記ルール集合記憶部に追加して記憶させるステップと
を備え、
前記各ステップによる一連の処理を、前記複数件のデータのうちの複数のデータについて、繰り返し行うことを特徴とするルール生成方法。
One or more conditional data elements representing a target state, each of the conditional data elements being capable of taking one of two or more types of specific state values and represented by the state value A rule application corresponding to the condition data element from a plurality of data, including at least a conclusion data data element that can take one of the result values consisting of continuous values representing a predetermined result under a given condition One or more condition rule elements representing the condition of the condition, wherein each of the condition rule elements is any one of the two or more types of state values and the wild card value representing the condition of the condition value At least a rule element for conclusion that represents a conclusion when the condition is satisfied as a continuous value, and a rule element for characteristic evaluation that represents a characteristic evaluation value of the rule including the accuracy of the rule A rule generation method for generating Lumpur,
Extracting the rule having the value of the condition rule element to be compared with the state value of the condition data element of one of the plurality of data from the rule set storage unit that stores the set of rules And steps to
Updating the value of the rule element for conclusion of the extracted rule and the characteristic evaluation value of the rule element for characteristic evaluation so as to be more compatible with the read data;
Among the extracted rules, a step of classifying a rule that satisfies a predetermined condition in which a continuous value of the conclusion rule element can correspond to a plurality of values;
A feature extraction model generated for each of the data such that the classified rule exists, including a model element corresponding to the conditional data element of the data, each of the model elements corresponding to the corresponding data element Among the models having feature evaluation values representing how much the conditional data element contributes to the accuracy of the rule, the feature extraction model corresponding to the one data is included in the classified rule. Among the condition rule elements, those having the state value have a higher feature evaluation value of the corresponding model element as the evaluation value representing the accuracy of the rule included in the characteristic evaluation rule element is larger. The model element is updated as described above, and for the wild card value, the model element is updated so that the feature evaluation value of the corresponding model element is lowered. And updating the,
Selecting two rules to be parent rules from the classified rules in a given way;
As shown in the following (1) and (2), generating two child rules by replacing values of the condition rule elements corresponding to the two selected parent rules;
(1) When the feature evaluation value of the model element of the feature extraction model corresponding to the data read by the rule extraction unit is high enough to satisfy a predetermined condition, the parent rule corresponding to the model element If any of the condition rule elements matches the state value of the condition data element of the data corresponding to the model element, the value is the value of the corresponding condition rule element of one of the child rules. (2) To the extent that the feature evaluation value of the model element of the feature extraction model corresponding to the data read by the rule extraction unit does not satisfy the predetermined condition If any of the condition rule elements of the parent rule corresponding to the model element has the wildcard value, the condition rule corresponding to the one child rule is determined. As the value of the model element is the wildcard value, and a step of storing by adding child rules for performing said replacement as required in the rule set storage unit,
A rule generation method characterized by repeatedly performing a series of processes in each step for a plurality of data among the plurality of data.
コンピュータに、
対象の状態を表す1以上の条件用データ要素であって、前記条件用データ要素の各々は、2種類以上の特定の状態を表す状態値の1つをとりうるものと、前記状態値によって表される状態下での所定の結果を表す連続値からなる結果値の1つをとりうる結論用データデータ要素とを少なくとも含む、複数件のデータから、前記条件用データ要素に対応する、ルール適用の条件を表す1以上の条件用ルール要素であって、前記条件用ルール要素の各々は前記2種類以上の状態値と前記状態値の条件のいずれでもよいことを表すワイルドカード値のうちのいずれかをとりうるものと、前記条件を満たすときの結論を連続値で表す結論用ルール要素と、前記ルールの正確さを含むルールの特性評価値を表す特性評価用ルール要素とを少なくとも含むルールを生成するルール生成方法であって、
前記ルールの集合を記憶するルール集合記憶部から、前記複数件のデータのうちの1件のデータの前記条件用データ要素の状態値と照合する前記条件用ルール要素の値を有する前記ルールを抽出するステップと、
抽出された前記ルールの前記結論用ルール要素の値及び前記特性評価用ルール要素の特性評価値を、前記読み出されたデータへの適合性がより高くなるように更新するステップと、
前記抽出されたルールのうち、前記結論用ルール要素の連続値が、複数の値が該当し得る所定の条件を満たすルールを分類するステップと、
前記分類されたルールが存在するような前記データ毎に生成される特徴抽出モデルであって、前記データの前記条件用データ要素に対応するモデル要素を含み、前記モデル要素の各々は、対応する前記条件用データ要素が前記ルールの正確性に対してどの程度寄与しているかを表す特徴評価値を有するモデルのうち、前記1件のデータと対応する前記特徴抽出モデルについて、前記分類されたルールの前記条件用ルール要素のうち、前記状態値を有するものについては、前記特性評価用ルール要素に含まれる前記ルールの正確さを表す評価値が大きいほど、対応するモデル要素の特徴評価値が高くなるように前記モデル要素を更新し、前記ワイルドカード値のものについては、対応するモデル要素の特徴評価値が低くなるように前記モデル要素を更新するステップと、
所与の方法で前記分類されたルールから親ルールとなる2つのルールを選択するステップと、
次の(1)及び(2)に示すように、前記選択された2つの親ルールの対応する前記条件用ルール要素の値の入替えを行うことによって、2つの子ルールを生成するステップと、
(1)前記ルール抽出部で読み出されたデータに対応する前記特徴抽出モデルの前記モデル要素の特徴評価値が所定の条件を満たす程度に高い場合、そのモデル要素と対応する前記親ルールの前記条件用ルール要素のいずれかが、そのモデル要素と対応する前記データの条件用データ要素の状態値と一致していれば、その値が、一方の子ルールの対応する条件用ルール要素の値となるように、必要に応じて前記入替えを行う
(2)前記ルール抽出部で読み出されたデータに対応する前記特徴抽出モデルの前記モデル要素の特徴評価値が前記所定の条件を満たさない程度に低い場合、そのモデル要素と対応する前記親ルールの前記条件用ルール要素のいずれかが、前記ワイルドカード値を有していれば、前記一方の子ルールの対応する条件用ルール要素の値が前記ワイルドカード値となるように、必要に応じて前記入替えを行う
前記子ルールを前記ルール集合記憶部に追加して記憶させるステップと
を実行させ、
前記各ステップによる一連の処理を、前記複数件のデータのうちの複数のデータについて、繰り返し実行させることを特徴とするルール生成プログラム。
On the computer,
One or more conditional data elements representing a target state, each of the conditional data elements being capable of taking one of two or more types of specific state values and represented by the state value A rule application corresponding to the condition data element from a plurality of data, including at least a conclusion data data element that can take one of the result values consisting of continuous values representing a predetermined result under a given condition One or more condition rule elements representing the condition of the condition, wherein each of the condition rule elements is any one of the two or more types of state values and the wild card value representing the condition of the condition value At least a rule element for conclusion that represents a conclusion when the condition is satisfied as a continuous value, and a rule element for characteristic evaluation that represents a characteristic evaluation value of the rule including the accuracy of the rule A rule generation method for generating Lumpur,
Extracting the rule having the value of the condition rule element to be compared with the state value of the condition data element of one of the plurality of data from the rule set storage unit that stores the set of rules And steps to
Updating the value of the rule element for conclusion of the extracted rule and the characteristic evaluation value of the rule element for characteristic evaluation so as to be more compatible with the read data;
Among the extracted rules, a step of classifying a rule that satisfies a predetermined condition in which a continuous value of the conclusion rule element can correspond to a plurality of values;
A feature extraction model generated for each of the data such that the classified rule exists, including a model element corresponding to the conditional data element of the data, each of the model elements corresponding to the corresponding data element Among the models having feature evaluation values representing how much the conditional data element contributes to the accuracy of the rule, the feature extraction model corresponding to the one data is included in the classified rule. Among the condition rule elements, those having the state value have a higher feature evaluation value of the corresponding model element as the evaluation value representing the accuracy of the rule included in the characteristic evaluation rule element is larger. The model element is updated as described above, and for the wild card value, the model element is updated so that the feature evaluation value of the corresponding model element is lowered. And updating the,
Selecting two rules to be parent rules from the classified rules in a given way;
As shown in the following (1) and (2), generating two child rules by replacing values of the condition rule elements corresponding to the two selected parent rules;
(1) When the feature evaluation value of the model element of the feature extraction model corresponding to the data read by the rule extraction unit is high enough to satisfy a predetermined condition, the parent rule corresponding to the model element If any of the condition rule elements matches the state value of the condition data element of the data corresponding to the model element, the value is the value of the corresponding condition rule element of one of the child rules. (2) To the extent that the feature evaluation value of the model element of the feature extraction model corresponding to the data read by the rule extraction unit does not satisfy the predetermined condition If any of the condition rule elements of the parent rule corresponding to the model element has the wildcard value, the condition rule corresponding to the one child rule is determined. As the value of the model element is the wildcard value, to execute the steps of storing by adding child rules for performing said replacement as required in the rule set storage unit,
A rule generation program that repeatedly executes a series of processes in each step for a plurality of data among the plurality of data.
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