JP2019200453A - 制御システム、学習データ作成装置、学習装置および判定装置 - Google Patents
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Abstract
Description
まず、図1を用いて、本実施形態の一適用例について説明する。図1は、本実施形態に係る制御システムの適用例を模式的に示す。この制御システムは、例えば、生産ラインに設置される生産装置などの制御に適用され得る。この制御システムは、例えば上記生産装置などの対象をAI(以降、単に制御用AIと称する)の出力に基づいて制御し、かつ、当該制御用AIの出力の妥当性を別のAI(以降、単に判定用AI)によって判定し、判定結果を表示したり、判定結果に基づいて警報の出力および/または制御への介入を行ったりする。ここで、制御への介入は、例えば、制御用AIによる制御の中止、対象の動作の停止、などを含み得る。
制御部1301は、例えば、(ハードウェア)プロセッサおよびメモリであり得る。なお、ここで、プロセッサは、典型的にはCPU(Central Processing Unit)および/またはGPU(Graphics Processing Unit)であるが、これに限らず、マイコン、FPGA(Field Programmable Gate Array)、またはDSP(Digital Signal Processor)、などであり得る。
本実施形態の構成例は、第1の人工知能に対する第1の機械学習の学習結果が設定された第2の人工知能の出力の妥当性を判定するための第2の機械学習に用いられる学習データ(便宜的に第2の学習データと称する)を作成する第2の学習データ作成装置に関する。なお、第1の人工知能は、まったく機械学習を行っていない場合もあるし、第1の機械学習とは異なる学習を事前に行っている場合もある。第1の機械学習とは異なる学習を事前に行っている場合は、第1の機械学習は、第1の人工知能に対する、いわゆる強化学習であり得る。そして、第2の人工知能は、第1の機械学習(追加的かそうでないかは場合によって異なるが)の学習済み人工知能である。ここで、第2の人工知能は、第1の機械学習の学習結果が設定された第1の人工知能とは別の人工知能であってもよいし、第1の機械学習の完了後の第1の人工知能であってもよい。本実施形態に係る第2の学習データ作成装置は、判定能力学習データ作成装置に読み替えられてもよい。
次に、図3を用いて、本実施形態に係る第2の学習データ作成装置のハードウェア構成の一例について説明する。図3は、本実施形態に係る第2の学習データ作成装置のハードウェア構成の一例を模式的に例示する。
次に、図4を用いて、本実施形態に係る第2の学習データ作成装置の機能構成の一例を説明する。図4は、第2の学習データ作成装置100の機能構成の一例を模式的に示す。
第2の学習データ作成装置100の各機能に関しては後述する動作例で詳細に説明する。なお、本実施形態では、第2の学習データ作成装置100の各機能がいずれも汎用のCPUによって実現される例について説明している。しかしながら、以上の機能の一部又は全部が、1または複数の専用のプロセッサにより実現されてもよい。また、第2の学習データ作成装置100の機能構成に関して、実施形態に応じて、適宜、機能の省略、置換及び追加が行われてもよい。
次に、図5乃至図12、図14および図15を用いて、第2の学習データ作成装置100の動作例と、当該第2の学習データ作成装置100による第2の学習データの作成時に動作する周辺装置とを説明する。なお、以下で説明する処理手順は一例に過ぎず、各処理は可能な限り変更されてよい。また、以下で説明する処理手順について、実施の形態に応じて、適宜、ステップの省略、置換、及び追加が可能である。
第1の学習データ作成装置200は、第1の人工知能に与えられる入力データに相当する第1の学習データを作成する(ステップS401)。第1の学習装置220は、ステップS401において作成された第1の学習データを用いて、第1の人工知能に対象230の動作または状態を制御させることを含む第1の機械学習を行う(ステップS402)。
第1の学習データ作成装置500は、第1の人工知能に与えられる入力データに相当する第1の学習データを作成する(ステップS601)。第1の学習装置520は、ステップS601において作成された第1の学習データを用いて、第1の人工知能に対象530の動作または状態を制御させることを含む第1の機械学習を行う(ステップS602)。
第1の学習データ作成装置700は、第1の人工知能に与えられる入力データに相当する第1の学習データを作成する(ステップS801)。第1の学習装置720は、ステップS801において作成された第1の学習データを用いて、第1の人工知能に対する第1の機械学習を行う(ステップS802)。
以上、本開示の実施の形態を詳細に説明してきたが、前述までの説明はあらゆる点において本開示の例示に過ぎない。本開示の範囲を逸脱することなく種々の改良や変形を行うことができることは言うまでもない。例えば、以下のような変更が可能である。なお、以下では、上記実施形態と同様の構成要素に関しては同様の符号を用い、上記実施形態と同様の点については、適宜説明を省略した。
本実施形態に係る(第2の)学習データ作成装置は、どのようなデータを(学習用の)判定材料データとして取得すべきか、および当該判定材料データに基づいてどのような(第2の)学習データを作成すべきか、を要求される判定能力の仕様に基づいて制御する。しかしながら、かかる制御は、学習データ作成装置の外側で行われてもよい。すなわち、互いに異なる作成処理を実行する複数の学習データ作成装置が用意されてもよい。或いは、かかる制御を前提としなくても、かかる学習データ作成装置は、特定の判定能力を獲得するための第2の機械学習に用いられる学習データを作成できる点で有用である。そこで、この変形例(以降、本変形例とも称する)に係る(第2の)第2の学習データ作成装置は、予め定められた(学習用の)判定材料データを取得し、予め定められたアルゴリズムに従って当該判定材料データに基づいて第2の学習データを作成する。
制御装置と判定装置とを具備し、
前記制御装置は、第1のメモリと、前記第1のメモリに接続された第1のプロセッサとを具備し、
前記第1のプロセッサは、対象を制御するための出力データを入力データに基づいて生成する制御用人工知能を実装するように構成され、
前記判定装置は、第2のメモリと、前記第2のメモリに接続された第2のプロセッサとを具備し、
前記第2のプロセッサは、
(a)前記制御用人工知能の出力の妥当性の判定に用いられる判定材料データを取得し、
(b)前記妥当性を前記判定材料データに基づいて判定する判定用人工知能を実装する、
ように構成され、
前記制御用人工知能は、前記対象を制御する制御能力を獲得する第1の機械学習の学習結果が設定されていて、
前記判定用人工知能は、前記妥当性を判定する判定能力を獲得する第2の機械学習の学習結果が設定されていて、
前記第2の機械学習は、前記第1の機械学習を実行中の、または前記第1の機械学習の学習結果を設定された人工知能の出力に関するデータに基づいて作成された学習用の判定材料データと、当該学習用の判定材料データに基づく前記妥当性の判定結果の正解値を示す教師データとの組み合わせを含む学習データを使用して行われ、
前記学習用の判定材料データは、前記第1の機械学習を実行中の、または前記第1の機械学習の学習結果を設定された人工知能の出力に関するデータの中から前記判定能力の仕様に基づいて定められる、
制御システム。
第1の機械学習の学習結果が設定された対象人工知能の出力の妥当性を判定する判定能力を獲得する第2の機械学習に使用される学習データを作成する学習データ作成装置であって、
メモリと、
前記メモリに接続されたプロセッサと
を具備し、
前記プロセッサは、
(a)前記第1の機械学習を実行中の第1の人工知能または前記第1の機械学習の学習結果を設定された第2の人工知能の出力に関するデータを取得し、
(b)前記第2の機械学習の対象となる判定用人工知能への入力データとなる学習用の判定材料データと、前記入力データに対応する当該判定用人工知能の出力データの正解値を示す教師データとの組み合わせを含む学習データを、前記取得部によって取得されたデータと前記判定能力の仕様とに基づいて作成する、
ように構成される、学習データ作成装置。
メモリと、
前記メモリに接続されたプロセッサと
を具備し、
前記プロセッサは、
(a)第1の機械学習の学習結果が設定された対象人工知能の出力の妥当性を判定する判定能力を獲得する第2の機械学習に使用される学習データを取得し、
(b)前記学習データを使用して判定用人工知能に前記第2の機械学習を行う、
ように構成され、
前記学習データは、前記判定用人工知能への入力データとなる学習用の判定材料データと、前記入力データに対応する当該判定用人工知能の出力データの正解値を示す教師データとの組み合わせを含み、
前記学習データは、前記第1の機械学習を実行中の第1の人工知能または前記第1の機械学習の学習結果を設定された第2の人工知能の出力に関するデータと、前記判定能力の仕様とに基づいて作成される、
学習装置。
メモリと、
前記メモリに接続されたプロセッサと
を具備し、
前記プロセッサは、
(a)第1の機械学習の学習結果が設定された対象人工知能の出力に関するデータを取得し、
(b)前記取得部によって取得されたデータに基づく入力データを受けて前記対象人工知能の出力の妥当性を判定する判定用人工知能を実装する、
ように構成され、
前記判定用人工知能は、前記妥当性を判定する判定能力を獲得する第2の機械学習の学習結果が設定されていて、
前記第2の機械学習は、前記第1の機械学習を実行中の第1の人工知能または前記第1の機械学習の学習結果を設定された第2の人工知能の出力に関するデータに基づいて作成された学習用の判定材料データと、当該学習用の判定材料データに基づく前記妥当性の判定結果の正解値を示す教師データとの組み合わせを含む学習データを使用して行われ、
前記学習用の判定材料データは、前記第1の機械学習を実行中の、または前記第1の機械学習の学習結果を設定された人工知能の出力に関するデータの中から前記判定能力に基づいて定められる、
判定装置。
101,271,1001,1201,1330,1431・・・取得部
102,1002,1432・・・作成部
103,1301,1433,1501・・・制御部
200,500,700,900・・・第1の学習データ作成装置
210,510,710,910・・・第1の学習データ記憶装置
220,520,720,920・・・第1の学習装置
230,530,1310,1410・・・対象
240,540・・・観測装置
250・・・観測データ記憶装置
260・・・第2の学習データ記憶装置
270・・・第2の学習装置
272,1450・・・学習部
280・・・学習依頼装置
550,750,950・・・出力データ記憶装置
930・・・対象シミュレータ
990・・・利用者端末
1200,1320・・・判定装置
1202,1340・・・判定部
1300・・・制御装置
1302,1400・・・制御用AI
1341,1460・・・判定用AI
1350・・・警報部
1360・・・介入部
1420・・・判定用人工知能生成装置
1440・・・学習データ記憶部
1470・・・学習結果記憶部
1502・・・記憶部
1503・・・通信I/F
1504・・・入力装置
1505・・・出力装置
1506・・・外部I/F
1507・・・ドライブ
1508・・・記憶媒体
Claims (15)
- 制御装置と判定装置とを具備し、
前記制御装置は、対象を制御するための出力データを入力データに基づいて生成する制御用人工知能を含む制御部を備え、
前記判定装置は、
前記制御用人工知能の出力の妥当性の判定に用いられる判定材料データを取得する取得部と、
前記妥当性を前記判定材料データに基づいて判定する判定用人工知能を含む判定部と
を備え、
前記制御用人工知能は、前記対象を制御する制御能力を獲得する第1の機械学習の学習結果が設定されていて、
前記判定用人工知能は、前記妥当性を判定する判定能力を獲得する第2の機械学習の学習結果が設定されていて、
前記第2の機械学習は、前記第1の機械学習を実行中の、または前記第1の機械学習の学習結果を設定された人工知能の出力に関するデータに基づいて作成された学習用の判定材料データと、当該学習用の判定材料データに基づく前記妥当性の判定結果の正解値を示す教師データとの組み合わせを含む学習データを使用して行われ、
前記学習用の判定材料データは、前記第1の機械学習を実行中の、または前記第1の機械学習の学習結果を設定された人工知能の出力に関するデータの中から前記判定能力の仕様に基づいて定められる、
制御システム。 - 前記判定装置は、前記制御用人工知能の出力が妥当でないと判定された場合に警報を発する警報部をさらに具備する、請求項1に記載の制御システム。
- 前記判定装置は、前記制御用人工知能の出力が妥当でないと判定された場合に前記制御装置による前記対象への制御に介入する介入部をさらに具備する、請求項1に記載の制御システム。
- 第1の機械学習の学習結果が設定された対象人工知能の出力の妥当性を判定する判定能力を獲得する第2の機械学習に使用される学習データを作成する学習データ作成装置であって、
前記第1の機械学習を実行中の第1の人工知能または前記第1の機械学習の学習結果を設定された第2の人工知能の出力に関するデータを取得する取得部と、
前記第2の機械学習の対象となる判定用人工知能への入力データとなる学習用の判定材料データと、前記入力データに対応する当該判定用人工知能の出力データの正解値を示す教師データとの組み合わせを含む学習データを、前記取得部によって取得されたデータと前記判定能力の仕様とに基づいて作成する作成部と
を具備する、学習データ作成装置。 - 前記学習用の判定材料データは、(i)前記第1の人工知能または前記第2の人工知能の出力データと、(ii)前記第1の人工知能または前記第2の人工知能の出力データに基づいて制御された対象の動作または状態の観測結果を表す観測データと、(iii)前記第2の人工知能に出力データを生成させた入力データとのうちの少なくとも一部を含む、請求項4に記載の学習データ作成装置。
- 前記作成部は、前記第1の人工知能の出力データに基づいて制御された対象の動作または状態の観測結果を表す観測データに基づいて前記学習用の判定材料データを作成し、前記第1の人工知能の出力が妥当でないことを示す教師データを作成する、請求項5に記載の学習データ作成装置。
- 前記作成部は、前記第1の人工知能の出力データに基づいて前記学習用の判定材料データを作成し、前記第1の人工知能の出力が妥当でないことを示す教師データを作成する、請求項5に記載の学習データ作成装置。
- 前記作成部は、前記第2の人工知能の出力データに基づいて前記学習用の判定材料データを作成し、前記第2の人工知能の出力が妥当であることを示す教師データを作成する、請求項5または請求項7に記載の学習データ作成装置。
- 前記作成部は、前記第2の人工知能に誤った出力データを生成させた入力データに基づいて前記学習用の判定材料データを作成し、前記第2の人工知能の出力が妥当でないことを示す教師データを作成する、請求項5に記載の学習データ作成装置。
- 前記作成部は、前記第2の人工知能に正しい出力データを生成させた入力データに基づいて前記学習用の判定材料データを作成し、前記第2の人工知能の出力が妥当であることを示す教師データを作成する、請求項5または請求項9に記載の学習データ作成装置。
- 前記判定能力の仕様に基づいて、前記取得部によって取得されるデータと、前記作成部によって作成される学習データとを制御する制御部をさらに具備する、請求項4乃至請求項10のいずれか1項に記載の学習データ作成装置。
- 第1の機械学習の学習結果が設定された対象人工知能の出力の妥当性を判定する判定能力を獲得する第2の機械学習に使用される学習データを取得する取得部と、
前記学習データを使用して判定用人工知能に前記第2の機械学習を行う学習部と
を具備し、
前記学習データは、前記判定用人工知能への入力データとなる学習用の判定材料データと、前記入力データに対応する当該判定用人工知能の出力データの正解値を示す教師データとの組み合わせを含み、
前記学習データは、前記第1の機械学習を実行中の第1の人工知能または前記第1の機械学習の学習結果を設定された第2の人工知能の出力に関するデータと、前記判定能力の仕様とに基づいて作成される、
学習装置。 - 第1の機械学習の学習結果が設定された対象人工知能の出力に関するデータを取得する取得部と、
前記取得部によって取得されたデータに基づく入力データを受けて前記対象人工知能の出力の妥当性を判定する判定用人工知能を含む判定部と
を具備し、
前記判定用人工知能は、前記妥当性を判定する判定能力を獲得する第2の機械学習の学習結果が設定されていて、
前記第2の機械学習は、前記第1の機械学習を実行中の第1の人工知能または前記第1の機械学習の学習結果を設定された第2の人工知能の出力に関するデータに基づいて作成された学習用の判定材料データと、当該学習用の判定材料データに基づく前記妥当性の判定結果の正解値を示す教師データとの組み合わせを含む学習データを使用して行われ、
前記学習用の判定材料データは、前記第1の機械学習を実行中の、または前記第1の機械学習の学習結果を設定された人工知能の出力に関するデータの中から前記判定能力に基づいて定められる、
判定装置。 - 前記対象人工知能の出力が妥当でないと判定された場合に警報を発する警報部をさらに具備する、請求項13に記載の判定装置。
- 前記対象人工知能は、対象を制御するための出力データを入力データに基づいて生成し、
前記判定装置は、前記対象人工知能の出力が妥当でないと判定された場合に前記対象人工知能の出力に基づく前記対象への制御に介入する介入部をさらに具備する、
請求項13に記載の判定装置。
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