JP2024052257A - Method for updating model and model update system - Google Patents

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Abstract

To improve the accuracy of a learned learning model sufficiently at low cost.SOLUTION: The method for updating a model operates a model error based on a first error, which is the difference between an observation value and first output information which is an estimation value output by inputting first input information into a model. The method also operates an additional model error based on a second error, which is the difference between the first error and second output information output by inputting second input information different from the first input information into an additional model candidate represented by a predetermined function including a predetermined parameter. The method operates a specific value of a predetermined parameter which minimizes the additional model error and the smallest value of the additional model error corresponding to the specific value, and operates a model improvement level as the difference between the model error and the smallest value of the additional model error. When the model improvement level satisfies a predetermined condition, the method adds the additional model candidate to the model as an additional model and updates the model so that the model uses the first input information and the second input information as input and uses the sum of the first output information and the second output information as output.SELECTED DRAWING: Figure 6

Description

本発明は、モデル更新方法及びモデル更新システムに関する。 The present invention relates to a model updating method and a model updating system.

従来から、データの学習により構築された学習済みの学習モデルの精度を向上させるために、学習モデルの入力情報(特徴量、説明変数等)を追加して学習モデルを再学習して性能評価を行い、精度向上が確認されるまで、再学習と性能評価を繰り返すことが一般的に行われている。 Traditionally, in order to improve the accuracy of a trained learning model constructed by learning data, it has been common to add input information (features, explanatory variables, etc.) to the learning model, retrain the learning model, evaluate its performance, and repeat the retraining and performance evaluation until an improvement in accuracy is confirmed.

Alice Zheng、Amanda Casari 著、株式会社ホクソエム訳、「機械学習のための特徴量エンジニアリング-その原理とPythonによる実践(オライリー・ジャパン)」、オーム社、2019年2月23日Alice Zheng and Amanda Casari, translated by Hoksoem Co., Ltd., "Feature Engineering for Machine Learning: Principles and Practice with Python (O'Reilly Japan)", Ohmsha, February 23, 2019

しかし、上述の従来技術では、学習済みの学習モデルの精度を向上させるために、入力情報を追加して学習モデルを一から再構築するため、再構築のコスト(計算負荷及び計算時間)がかかる一方で、必ずしも学習モデルの精度が向上するとは限らなかった。また、複数のフェーズに跨る複雑な時系列データの分析において、複数のフェーズに跨る一定期間にわたって学習を行っても、十分な精度の学習モデルを構築できないというリスクが存在していた。すなわち、学習済みの学習モデルの精度を向上させるためのコストが高い一方で、コストに見合う十分な精度向上が必ずしも期待できないという問題があった。 However, in the above-mentioned conventional technology, in order to improve the accuracy of a trained learning model, input information is added and the learning model is reconstructed from scratch, which incurs the cost of reconstruction (computational load and calculation time) while not necessarily improving the accuracy of the learning model. Furthermore, in the analysis of complex time-series data spanning multiple phases, there is a risk that a learning model with sufficient accuracy cannot be constructed even if learning is performed over a certain period spanning multiple phases. In other words, there is a problem in that while the cost of improving the accuracy of a trained learning model is high, it is not necessarily possible to expect a sufficient improvement in accuracy that is commensurate with the cost.

本発明は、上述の背景を鑑みてなされたもので、学習済みの学習モデルの精度を、低コストで十分に向上させるようにすることを目的とする。 The present invention has been made in consideration of the above-mentioned background, and aims to sufficiently improve the accuracy of a trained learning model at low cost.

本発明の一側面では、モデル更新装置が実行する、システムの出力又は実現象の観測値を推定するためのモデルを更新するモデル更新方法であって、前記観測値と、第1入力情報を前記モデルに入力して出力された該観測値の推定値である第1出力情報と、の差分である第1誤差に基づくモデル誤差を演算するモデル誤差演算ステップと、前記第1誤差と、前記第1入力情報とは異なる第2入力情報を所定パラメータを含む所定関数で表される追加モデル候補に入力して出力された第2出力情報と、の差分である第2誤差に基づく追加モデル誤差を演算する追加モデル誤差演算ステップと、前記追加モデル誤差を最小化する前記所定パラメータの特定値及び該特定値のときの該追加モデル誤差の最小値を演算する追加モデル誤差最小値演算ステップと、前記モデル誤差と、前記追加モデル誤差の前記最小値と、の差分であるモデル改善度を演算するモデル改善度演算ステップと、前記モデル改善度が所定条件を充足するかを判定するモデル改善度判定ステップと、前記モデル改善度が前記所定条件を充足すると判定された場合に、前記モデルが前記第1入力情報及び前記第2入力情報を入力として前記第1出力情報と前記第2出力情報の和を出力するように、前記特定値を代入した前記追加モデル候補を追加モデルとして該モデルに追加して更新するモデル更新ステップと、を有することを特徴とする。 In one aspect of the present invention, a model updating method for updating a model for estimating an output of a system or an observed value of an actual phenomenon, which is executed by a model updating device, includes a model error calculation step for calculating a model error based on a first error, which is the difference between the observed value and first output information, which is an estimate of the observed value outputted by inputting first input information into the model, an additional model error calculation step for calculating an additional model error based on a second error, which is the difference between the first error and second output information, which is the difference between the first error and second input information different from the first input information, which is inputted into an additional model candidate represented by a predetermined function including a predetermined parameter, and a specific value of the predetermined parameter that minimizes the additional model error. and an additional model error minimum value calculation step for calculating the minimum value of the additional model error when the specific value is the specified value; a model improvement degree calculation step for calculating a model improvement degree that is the difference between the model error and the minimum value of the additional model error; a model improvement degree determination step for determining whether the model improvement degree satisfies a specified condition; and a model update step for updating the model by adding the additional model candidate into which the specific value is substituted as an additional model to the model so that the model receives the first input information and the second input information as inputs and outputs the sum of the first output information and the second output information when it is determined that the model improvement degree satisfies the specified condition.

本願の一側面によれば、学習済みの学習モデルの精度を、低コストで十分に向上させることができる。 According to one aspect of the present application, the accuracy of a trained learning model can be sufficiently improved at low cost.

実施形態のモデル更新の概要を説明するための図。FIG. 2 is a diagram for explaining an overview of a model update according to the embodiment. 実施形態に係るモデル生成システムの構成を示す図。FIG. 1 is a diagram showing the configuration of a model generation system according to an embodiment. 実施形態に係るモデル生成処理を示すフローチャート。1 is a flowchart showing a model generation process according to the embodiment. 実施形態に係るモデル更新システムの構成を示す図。FIG. 1 is a diagram showing the configuration of a model updating system according to an embodiment. 実施形態に係るモデル改善度判定条件の決定画面を示す図。FIG. 13 is a diagram showing a screen for determining a model improvement degree judgment condition according to the embodiment. 実施形態に係るモデル更新処理を示すフローチャート。11 is a flowchart showing a model update process according to the embodiment. 実施形態に係る予測システムの構成を示す図。FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a prediction system according to an embodiment. 実施例1に係る下水の汚染度の観測値の時系列データを示す図。FIG. 4 is a diagram showing time series data of observed values of the pollution level of sewage according to the first embodiment. 実施例1に係る下水の汚染度と相関がある変数を示す図。FIG. 4 is a diagram showing variables correlated with the degree of sewage pollution according to the first embodiment. 実施例1に係る下水の汚染度と相関がある変数の時系列データを示す図。FIG. 4 is a diagram showing time series data of variables correlated with the degree of sewage pollution in the first embodiment. 実施例1に係る既存モデルによる下水の汚染度の推定値の時系列データを示す図。FIG. 4 is a diagram showing time series data of the estimated value of the pollution level of sewage by the existing model according to the first embodiment. 実施例1に係る下水の汚染度との相関が推定される追加変数を示す図。FIG. 13 is a diagram showing additional variables that are estimated to be correlated with the degree of sewage pollution in the first embodiment. 実施例1に係る下水の汚染度との相関が推定される追加変数の時系列データを示す図。FIG. 13 is a diagram showing time series data of additional variables estimated to have a correlation with the degree of sewage pollution in Example 1. 実施例2に係る有機樹脂の透明度の観測値の時系列データを示す図。FIG. 13 is a diagram showing time-series data of observed values of transparency of an organic resin according to Example 2. 実施例2に係る有機樹脂の透明度と相関がある変数を示す図。FIG. 11 is a diagram showing variables correlated with the transparency of the organic resin according to Example 2. 実施例2に係る有機樹脂の透明度と相関がある変数の時系列データを示す図。FIG. 13 is a diagram showing time series data of variables correlated with the transparency of the organic resin according to Example 2. 実施例2に係る既存モデルによる有機樹脂の透明度の推定値の時系列データを示す図。FIG. 13 is a diagram showing time series data of the estimated value of the transparency of an organic resin by the existing model according to the second embodiment. 実施例2に係る有機樹脂の透明度との相関が推定される追加変数を示す図。FIG. 13 is a diagram showing additional variables that are estimated to be correlated with the transparency of the organic resin according to the second embodiment. 実施例2に係る有機樹脂の透明度との相関が推定される追加変数の時系列データを示す図。FIG. 13 is a diagram showing time series data of additional variables estimated to be correlated with the transparency of the organic resin according to Example 2. 実施例3に係る生産現場における人員配置計画の観測値の時系列データを示す図。FIG. 13 is a diagram showing time series data of observed values of a personnel allocation plan at a production site according to the third embodiment. 実施例3に係る生産現場における人員配置計画と相関がある変数を示す図。FIG. 13 is a diagram showing variables correlated with a personnel allocation plan in a production site according to the third embodiment. 実施例3に係る生産現場における人員配置計画と相関がある変数の時系列データを示す図。FIG. 13 is a diagram showing time-series data of variables correlated with a personnel allocation plan at a production site according to a third embodiment. 実施例3に係る既存モデルによる生産現場における人員配置計画の推定値の時系列データを示す図。FIG. 13 is a diagram showing time series data of estimated values of a personnel allocation plan at a production site by an existing model according to the third embodiment. 実施例3に係る生産現場における人員配置計画との相関が推定される追加変数を示す図。FIG. 13 is a diagram showing additional variables estimated to have a correlation with a personnel allocation plan at a production site according to a third embodiment. 実施例3に係る生産現場における人員配置計画との相関が推定される追加変数の時系列データを示す図。FIG. 13 is a diagram showing time-series data of an additional variable for which a correlation with a personnel allocation plan at a production site is estimated according to the third embodiment.

以下、図面を参照して本願の開示に係る実施形態を説明する。実施形態は、図面も含めて本願を説明するための例示である。実施形態では、説明の明確化のため、適宜、省略及び簡略化がされている。特に限定しない限り、実施形態の構成要素は単数でも複数でもよい。また、ある実施形態と他の実施形態を組み合わせた形態も、本願に係る実施形態に含まれる。 Below, an embodiment of the disclosure of this application will be described with reference to the drawings. The embodiment, including the drawings, is an example for explaining this application. In the embodiment, appropriate omissions and simplifications have been made in order to clarify the explanation. Unless otherwise specified, the components of the embodiment may be singular or plural. Furthermore, a form in which one embodiment is combined with another embodiment is also included in the embodiment of this application.

同一又は類似の構成要素には、同一の符号を付与し、後出の実施形態及び実施例では、説明を省略する、又は差分を中心とした説明のみを行う場合がある。また、同一又は類似の構成要素が複数ある場合には、同一の符号に異なる添字を付して説明する場合がある。また、これらの複数の構成要素を区別する必要がない場合には、添字を省略して説明する場合がある。各構成要素の数は、特に断りがない限り単数でも複数でもよい。 The same or similar components are given the same reference numerals, and in the following embodiments and examples, their description may be omitted or only the differences may be described. Furthermore, when there are multiple identical or similar components, they may be described with different subscripts added to the same reference numerals. Furthermore, when it is not necessary to distinguish between these multiple components, the subscripts may be omitted. The number of each component may be singular or plural, unless otherwise specified.

実施形態において、プログラムを実行して行う処理について説明する場合がある。コンピュータは、プロセッサ(例えばCPU(Central Processing Unit)、GPU(Graphics Processing Unit))により、主記憶装置のメモリや補助記憶装置のストレージ等を用いながら、プログラムで定められた処理を行う。そのため、プログラムを実行して行う処理の主体を、プロセッサとしてもよい。プロセッサがプログラムを実行することで、処理を行う機能部が実現される。 In the embodiments, the processing performed by executing a program may be described. A computer performs processing defined in a program using a processor (e.g., a CPU (Central Processing Unit), a GPU (Graphics Processing Unit)) while using memory in a main storage device and storage in an auxiliary storage device. Therefore, the processor may be the entity that performs processing by executing a program. The processor executes a program to realize a functional unit that performs processing.

同様に、プログラムを実行して行う処理の主体が、プロセッサを有するコントローラ、装置、システム、計算機、ノードであってもよい。プログラムを実行して行う処理の主体は、演算部であればよく、特定の処理を行う専用回路を含んでいてもよい。ここで、専用回路とは、例えばFPGA(Field Programmable Gate Array)やASIC(Application Specific Integrated Circuit)、CPLD(Complex Programmable Logic Device)等である。 Similarly, the subject of processing performed by executing a program may be a controller, device, system, computer, or node having a processor. The subject of processing performed by executing a program may be a computing unit, and may include a dedicated circuit that performs specific processing. Here, a dedicated circuit is, for example, an FPGA (Field Programmable Gate Array), an ASIC (Application Specific Integrated Circuit), or a CPLD (Complex Programmable Logic Device).

プログラムは、プログラムソースから計算機にインストールされてもよい。プログラムソースは、例えば、プログラム配布サーバまたは計算機が読取り可能な非一時的な記憶メディアであってもよい。プログラムソースがプログラム配布サーバの場合、プログラム配布サーバはプロセッサと配布対象のプログラムを記憶する記憶資源(ストレージ)を含み、プログラム配布サーバのプロセッサが配布対象のプログラムを他の計算機に配布してもよい。また、実施形態において、2以上のプログラムが1つのプログラムとして実現されてもよいし、1つのプログラムが2以上のプログラムとして実現されてもよい。 The program may be installed on the computer from a program source. The program source may be, for example, a program distribution server or a non-transitory storage medium readable by the computer. When the program source is a program distribution server, the program distribution server may include a processor and a storage resource (storage) that stores the program to be distributed, and the processor of the program distribution server may distribute the program to be distributed to other computers. In addition, in an embodiment, two or more programs may be realized as one program, or one program may be realized as two or more programs.

[実施形態]
図1は、実施形態のモデル更新の概要を説明するための図である。図1では、疑似実現象100は、実現象101と、実現象101を疑似又は模擬する既存モデル102とを有する。実現象101は、観測対象の信号を出力する系である。実現象101に限らずシステムでもよい。また“信号”は、データとしてもよい。既存モデル102は、実現象101を疑似又は模擬する学習済みの既存モデルである。
[Embodiment]
Fig. 1 is a diagram for explaining an overview of model updating according to an embodiment. In Fig. 1, a pseudo real phenomenon 100 has a real phenomenon 101 and an existing model 102 that simulates or imitates the real phenomenon 101. The real phenomenon 101 is a system that outputs a signal to be observed. It is not limited to the real phenomenon 101, but may be a system. Furthermore, the "signal" may be data. The existing model 102 is a trained existing model that simulates or imitates the real phenomenon 101.

実現象101に関連する信号として、実現象101が出力する信号を観測した観測値y1と、1つ以上の既知の信号x1,x2,・・・,xnと、1つ以上の未知の信号u1,u2,・・・,umと、があるとする。観測値y1、信号x1,x2,・・・,xn,u1,u2,・・・,umは、時系列のデータ期間の各時刻1,2,…,Tにおける時系列の信号である。 Suppose that there are signals related to the real phenomenon 101, including an observation value y1 obtained by observing the signal output by the real phenomenon 101, one or more known signals x1, x2, ..., xn, and one or more unknown signals u1, u2, ..., um. The observation value y1, signals x1, x2, ..., xn, u1, u2, ..., um are time-series signals at times 1, 2, ..., T in the time-series data period.

信号x1,x2,・・・,xn,u1,u2,・・・,umは、観測値y1との相関又は因果関係が推定される信号である。未知の信号u1,u2,・・・,umとは、既存モデル102の生成時には、取得されていないか観測が不可能である、あるいは観測値y1との相関又は因果関係が見出されていない信号である。 Signals x1, x2, ..., xn, u1, u2, ..., um are signals whose correlation or causal relationship with observed value y1 is estimated. Unknown signals u1, u2, ..., um are signals that were not acquired or could not be observed when the existing model 102 was generated, or signals whose correlation or causal relationship with observed value y1 has not been found.

信号x1,x2,・・・,xn,u1,u2,・・・,umを説明変数とし、観測値y1と目的変数とすると、説明変数と目的変数との間に何らかの相関を見い出せる場合がある。この相関に基づいて、観測値の予測や最適化分析が行われることが多い。既存モデル102の生成時に入手可能な既知の信号x1,x2,・・・,xnの時系列信号のみを学習し、信号x1,x2,・・・,xnを入力とし、観測値y1の推定値y2を出力とする既存モデル102を生成することができる。既存モデル102に対して信号x1,x2,・・・,xnを入力すると、観測値y1の推定値y2が出力される。 When signals x1, x2, ..., xn, u1, u2, ..., um are the explanatory variables and observed value y1 is the objective variable, some correlation may be found between the explanatory variables and the objective variable. This correlation is often used to predict observed values and perform optimization analysis. It is possible to generate an existing model 102 by learning only the time series signals of known signals x1, x2, ..., xn that are available when generating the existing model 102, and using signals x1, x2, ..., xn as inputs and outputting an estimated value y2 of observed value y1. When signals x1, x2, ..., xn are input to the existing model 102, an estimated value y2 of observed value y1 is output.

第1誤差e1は、観測値y1から、観測値y1の推定値y2を差引いた差分である。モデル誤差J1は、関数gを用いて、第1誤差e1の関数として表される。第1誤差e1の演算又は取得とモデル誤差J1の演算は、後述のモデル誤差演算部213によって実行される(図4)。モデル誤差J1は、例えば式(1)のように表される。

Figure 2024052257000002
The first error e1 is the difference obtained by subtracting the estimated value y2 of the observed value y1 from the observed value y1. The model error J1 is expressed as a function of the first error e1 using a function g. The calculation or acquisition of the first error e1 and the calculation of the model error J1 are performed by a model error calculation unit 213 described later ( FIG. 4 ). The model error J1 is expressed, for example, as in Equation (1).
Figure 2024052257000002

ここで関数g(e1)は、入力信号x1,…,xnの時系列データの期間Tにわたる第1誤差e1の二乗和誤差とするが、二乗和誤差に限らず、時系列データの期間Tにわたって第1誤差e1を評価できる関数であれば何れでもよい。 Here, the function g(e1) is the sum of squares error of the first error e1 over the period T of the time series data of the input signals x1, ..., xn, but it is not limited to the sum of squares error and can be any function that can evaluate the first error e1 over the period T of the time series data.

なお実現象101及び既存モデル102は、ブラックボックスでもよい。また実現象101が出力する観測値y1及び既存モデル102が出力する推定値y2の各々は不明でも、第1誤差e1が得られれば十分である。 The actual phenomenon 101 and the existing model 102 may be black boxes. Even if the observed value y1 output by the actual phenomenon 101 and the estimated value y2 output by the existing model 102 are unknown, it is sufficient to obtain the first error e1.

信号u1,・・・,ukは、未知の信号u1,u2,・・・,umから選択された1つ以上の追加信号である。追加モデル103(追加モデル候補)は、例えば、θをパラメータとして、信号u1,・・・,ukを入力として推定値zを出力する線形又は非線形の関数F(u1,・・・,uk|θ)で表される。追加モデル103は、式(2)のように表される。(*)は、行列又はベクトルの転置を表す。

Figure 2024052257000003
Signals u1, ..., uk are one or more additional signals selected from unknown signals u1, u2, ..., um. The additional model 103 (additional model candidate) is represented, for example, by a linear or nonlinear function F(u1, ..., uk|θ) that uses θ as a parameter, inputs signals u1, ..., uk, and outputs an estimated value z. The additional model 103 is represented as in Equation (2). (*) t represents the transpose of a matrix or vector.
Figure 2024052257000003

さらに式(2)の右辺の関数F(u1,・・・,uk|θ)は、式(3)のように関数f(ui)の線形結合で表されてもよい。ただし、ui=0のときf(ui)=0である。式(3)の右辺における“b”は、バイアス項である。

Figure 2024052257000004
Furthermore, the function F(u1, ..., uk|θ) on the right side of the formula (2) may be expressed as a linear combination of functions f(ui) as in the formula (3). However, when ui = 0, f(ui) = 0. "b" on the right side of the formula (3) is a bias term.
Figure 2024052257000004

第2誤差e2は、第1誤差e1から、推定値zを差引いた差分である。追加モデル誤差J2は、関数hを用いて、第2誤差e2の関数として表される。第2誤差e2と追加モデル誤差J2の演算は、後述の追加モデル誤差演算部214によって実行される(図4)。追加モデル誤差J2は、例えば式(4)のように表される。

Figure 2024052257000005
The second error e2 is the difference obtained by subtracting the estimated value z from the first error e1. The additional model error J2 is expressed as a function of the second error e2 using a function h. The second error e2 and the additional model error J2 are calculated by an additional model error calculation unit 214 (FIG. 4), which will be described later. The additional model error J2 is expressed, for example, as in Equation (4).
Figure 2024052257000005

ここで関数h(e2)は、入力信号x1,…,xn,u1,…,ukの時系列データの期間Tにわたる第2誤差e2の二乗和誤差とするが、二乗和誤差に限らず、時系列データの期間Tにわたって第2誤差e2を評価できる関数であれば何れでもよい。 Here, the function h(e2) is the squared sum error of the second error e2 over the period T of the time series data of the input signals x1, ..., xn, u1, ..., uk, but it is not limited to the squared sum error and can be any function that can evaluate the second error e2 over the period T of the time series data.

また追加モデル誤差J2の最小値J2´は、追加モデル誤差J2を最小化するパラメータθの時の追加モデル誤差J2の値である。追加モデル誤差J2の最小値J2´は、後述の追加モデル誤差最小値演算部215によって演算される(図4)。追加モデル103が、式(3)のように線形式で表される場合には、追加モデル誤差J2を最小化するパラメータθは、式(5)の正規方程式から求められる。また追加モデル誤差J2を最小化するパラメータθを求めると、このパラメータθのときの追加モデル誤差J2の最小値も求まる。式(5)において、uj(t)は、期間T内の時系列データのうちの時刻tにおけるj番目の信号ujの値を表す。

Figure 2024052257000006
Furthermore, the minimum value J2' of the additional model error J2 is the value of the additional model error J2 when the parameter θ minimizes the additional model error J2. The minimum value J2' of the additional model error J2 is calculated by the additional model error minimum value calculation unit 215 described later (FIG. 4). When the additional model 103 is expressed in a linear form as in equation (3), the parameter θ that minimizes the additional model error J2 is obtained from the normal equation of equation (5). Furthermore, when the parameter θ that minimizes the additional model error J2 is obtained, the minimum value of the additional model error J2 when this parameter θ is obtained is also obtained. In equation (5), uj(t) represents the value of the j-th signal uj at time t of the time series data within the period T.
Figure 2024052257000006

モデル改善度Eは、モデル誤差J1から、追加モデル誤差の最小値J2´を差引いた差分である。モデル改善度Eは、所定閾値又は所定範囲と比較され、所定閾値以上となるか、又は所定範囲外となる場合に、既存モデル102に追加モデル103を追加した場合にモデル精度が有意に改善すると認められるとされる。モデル改善度Eが所定閾値以上又は所定範囲外となる場合に、既存モデル102に追加モデル103を追加してモデル132を更新する。更新後のモデル132は、信号x1,x2,・・・,xnの入力に対して既存モデル102が出力した推定値y2に、信号u1,・・・,ukの入力に対して追加モデル103が出力した推定値zを加算したyを、新たな推定値として出力する。推定値yは、後述の推定部311によって演算される(図7)。 The model improvement degree E is the difference obtained by subtracting the minimum value J2' of the additional model error from the model error J1. The model improvement degree E is compared with a predetermined threshold or a predetermined range, and if it is equal to or greater than the predetermined threshold or outside the predetermined range, it is deemed that adding the additional model 103 to the existing model 102 will significantly improve the model accuracy. If the model improvement degree E is equal to or greater than the predetermined threshold or outside the predetermined range, the additional model 103 is added to the existing model 102 to update the model 132. The updated model 132 outputs y as a new estimated value, which is the sum of the estimated value y2 output by the existing model 102 in response to the input of signals x1, x2, ..., xn and the estimated value z output by the additional model 103 in response to the input of signals u1, ..., uk. The estimated value y is calculated by the estimation unit 311 described later (FIG. 7).

なお式(3)において、追加信号u1,・・・,ukのうち、u1以外を0とおくと、式(6)のように、推定値zはf(u1)の一次関数で表される。

Figure 2024052257000007
In addition, in equation (3), if all the additional signals u1, . . . , uk except for u1 are set to 0, the estimated value z is expressed as a linear function of f(u1) as in equation (6).
Figure 2024052257000007

同様に、u2以外を0とおく、u3以外を0とおく、…、uk以外を0とおく、の何れにおいても、zjはf(uj)(j=2,…,k)の一次式となる。よって、u1→u2→…→ukと、追加信号を1つずつ選択しながら各追加信号に対応する追加モデル誤差J2の最小値J2´を取るパラメータθ=[uj,b]を求める。そして、このパラメータθを追加モデル103に代入した既存モデル102に追加してモデル132を順次更新できる。u1→u2→…→ukのうちのあるujで追加モデル103の追加によってモデル132の精度が一定以上向上すると、このujより後のul(l=j+1,j+2,…)についての追加モデル103の生成及び追加に関する処理の繰り返し実行を終了してもよい。 Similarly, when all but u2 are set to 0, all but u3 are set to 0, ..., all but uk are set to 0, zj is a linear expression of f(uj) (j = 2, ..., k). Therefore, while selecting the additional signals one by one from u1 → u2 → ... → uk, a parameter θ = [uj, b] is obtained that takes the minimum value J2' of the additional model error J2 corresponding to each additional signal. Then, this parameter θ is added to the existing model 102 in which the additional model 103 is substituted, and the model 132 can be updated sequentially. When the accuracy of the model 132 is improved by adding the additional model 103 at a certain uj among u1 → u2 → ... → uk by a certain amount, the repeated execution of the process of generating and adding the additional model 103 for ul (l = j + 1, j + 2, ...) after this uj may be terminated.

(モデル生成システム1の構成)
図2は、実施形態に係るモデル生成システム1の構成を示す図である。モデル生成システム1は、既存モデル102を用いた推論処理に先立って既存モデル102を予め生成する。モデル生成システム1は、プロセッサ11、メモリ12、及びストレージ13を有する。
(Configuration of model generation system 1)
2 is a diagram showing a configuration of a model generation system 1 according to an embodiment. The model generation system 1 generates an existing model 102 in advance prior to an inference process using the existing model 102. The model generation system 1 includes a processor 11, a memory 12, and a storage 13.

ストレージ13は、モデル学習用データ131及びモデル132を格納する。モデル学習用データ131は、既存モデル102を生成する際の学習データである。モデル132は、既存モデル102を含む。 The storage 13 stores model training data 131 and a model 132. The model training data 131 is training data used to generate the existing model 102. The model 132 includes the existing model 102.

プロセッサ11は、データ前処理部111、モデル生成部112、及びモデル適用部113を有する。これらの機能部は、プロセッサ11による所定プログラムの実行により実現される。 The processor 11 has a data preprocessing unit 111, a model generation unit 112, and a model application unit 113. These functional units are realized by the processor 11 executing a predetermined program.

データ前処理部111は、モデル学習用データ131を、既存モデル102の訓練に適した形式に加工する。モデル生成部112は、データ前処理部111によって加工されたモデル学習用データ131の学習を行って、既存モデル102を生成する。モデル適用部113は、モデル生成部112によって生成された既存モデル102をモデル132としてストレージ13に保存する。既存モデル102を含むモデル132は、ストレージ13に格納されることで、後述のモデル更新システム2及び予測システム3にデプロイ可能となる。ストレージ13及びモデル132は、モデル生成システム1、モデル更新システム2及び予測システム3の何れからもアクセス可能な共有ストレージであってもよい。 The data preprocessing unit 111 processes the model learning data 131 into a format suitable for training the existing model 102. The model generation unit 112 learns the model learning data 131 processed by the data preprocessing unit 111 to generate the existing model 102. The model application unit 113 saves the existing model 102 generated by the model generation unit 112 as a model 132 in the storage 13. By storing the model 132 including the existing model 102 in the storage 13, it becomes possible to deploy it in the model update system 2 and the prediction system 3 described below. The storage 13 and the model 132 may be a shared storage accessible from any of the model generation system 1, the model update system 2, and the prediction system 3.

(実施形態に係るモデル生成処理)
図3は、実施形態に係るモデル生成処理S1を示すフローチャートである。モデル生成処理S1は、例えばユーザ指示を契機として、モデル生成システム1によって実行される。
(Model Generation Process According to the Embodiment)
3 is a flowchart showing a model generation process S1 according to the embodiment. The model generation process S1 is executed by the model generation system 1 in response to, for example, a user instruction.

先ずステップS11では、データ前処理部111は、入力信号x1,x2,…,xnの時系列データを取得する。次にステップS12では、データ前処理部111は、ステップS11で取得した入力信号x1,x2,…,xnの時系列データを、データ加工する。ステップS12は、人手で行われてもよい。 First, in step S11, the data pre-processing unit 111 acquires time series data of the input signals x1, x2, ..., xn. Next, in step S12, the data pre-processing unit 111 processes the time series data of the input signals x1, x2, ..., xn acquired in step S11. Step S12 may be performed manually.

次にステップS13では、モデル生成部112は、ステップS12でデータ加工された入力信号x1,x2,…,xnの時系列データを学習して既存モデル102を生成する。次にステップS14では、モデル適用部113は、ステップS13で生成された既存モデル102をストレージ13に保存する。 Next, in step S13, the model generation unit 112 learns the time series data of the input signals x1, x2, ..., xn processed in step S12 to generate the existing model 102. Next, in step S14, the model application unit 113 stores the existing model 102 generated in step S13 in the storage 13.

(実施形態に係るモデル更新システム2の構成)
図4は、実施形態に係るモデル更新システム2の構成を示す図である。モデル更新システム2は、既存モデル102の生成後に、既存モデル102に追加する追加モデル103を生成する。モデル更新システム2は、プロセッサ21、メモリ22、ストレージ23、及び出力部24を有する。
(Configuration of model updating system 2 according to the embodiment)
4 is a diagram showing a configuration of a model updating system 2 according to an embodiment. After generating an existing model 102, the model updating system 2 generates an additional model 103 to be added to the existing model 102. The model updating system 2 includes a processor 21, a memory 22, a storage 23, and an output unit 24.

ストレージ23は、追加モデル学習用データ231、モデル132、及びモデル改善度判定条件232を格納する。追加モデル学習用データ231は、追加モデル103-1,…,103-rを生成する際の学習データである。 The storage 23 stores additional model training data 231, the model 132, and model improvement degree judgment conditions 232. The additional model training data 231 is training data used when generating the additional models 103-1, ..., 103-r.

モデル132には、既存モデル102及び追加モデル103-1,…,103-rが含まれる。既存モデル102は、図2に示すモデル生成システム1によって生成された既存モデル102である。追加モデル103-1,…,103-rは、既存モデル102に対して、モデル精度を所定閾値Th1以上に改善するモデル改善度Eであるため追加された1つ以上の追加モデル103であり、追加数分だけモデル132に格納されている。 The model 132 includes the existing model 102 and additional models 103-1, ..., 103-r. The existing model 102 is the existing model 102 generated by the model generation system 1 shown in FIG. 2. The additional models 103-1, ..., 103-r are one or more additional models 103 that have been added to the existing model 102 because of a model improvement degree E that improves the model accuracy to a predetermined threshold value Th1 or more, and the number of added models is stored in the model 132.

プロセッサ21は、データ前処理部211、追加モデル候補生成部212、及びモデル誤差演算部213を有する。またプロセッサ21は、追加モデル誤差演算部214、追加モデル誤差最小値演算部215、モデル改善度判定部216、モデル更新部217、及びモデル改善度判定条件決定部218を有する。これらの機能部は、プロセッサ21による所定プログラムの実行により実現される。 The processor 21 has a data preprocessing unit 211, an additional model candidate generation unit 212, and a model error calculation unit 213. The processor 21 also has an additional model error calculation unit 214, an additional model error minimum value calculation unit 215, a model improvement degree judgment unit 216, a model update unit 217, and a model improvement degree judgment condition determination unit 218. These functional units are realized by the processor 21 executing a specified program.

データ前処理部211は、追加モデル学習用データ231を、追加モデル103(追加モデル103-i(i=1,2,…,n))の生成に適した形式に加工する。 The data preprocessing unit 211 processes the additional model training data 231 into a format suitable for generating the additional model 103 (additional model 103-i (i = 1, 2, ..., n)).

追加モデル候補生成部212は、追加信号u1,・・・,ukに対して推定値zを出力する式(2)又は式(3)の形式のモデルを、ある関数とパラメータθを用いて生成する。追加モデル候補生成部212は、データ前処理部211によって加工された追加モデル学習用データ231を用いて、追加モデル103を生成する。 The additional model candidate generation unit 212 generates a model in the form of equation (2) or equation (3) that outputs an estimated value z for additional signals u1, ..., uk, using a certain function and a parameter θ. The additional model candidate generation unit 212 generates the additional model 103 using the additional model training data 231 processed by the data preprocessing unit 211.

モデル誤差演算部213は、式(1)で表されるモデル誤差J1を演算する。追加モデル誤差演算部214は、式(4)で表される追加モデル誤差J2を演算する。追加モデル誤差最小値演算部215は、式(5)を用いて追加モデル誤差J2を最小化するパラメータθを演算し、このパラメータθのときの追加モデル誤差J2の最小値を、式(4)を元に演算する。 The model error calculation unit 213 calculates the model error J1 expressed by equation (1). The additional model error calculation unit 214 calculates the additional model error J2 expressed by equation (4). The additional model error minimum value calculation unit 215 calculates a parameter θ that minimizes the additional model error J2 using equation (5), and calculates the minimum value of the additional model error J2 for this parameter θ based on equation (4).

モデル改善度判定部216は、モデル誤差J1から、追加モデル誤差の最小値J2´を差引いて、モデル改善度Eを演算する。そしてモデル改善度判定部216は、モデル改善度Eを、所定閾値又は所定範囲と比較する。モデル改善度判定部216は、モデル改善度Eが、所定閾値以上であるか、又は所定範囲外である場合に、現在のモデル改善度Eの算出基礎であるパラメータθの下での追加モデル103を、既存モデル102に対して追加すると決定する。 The model improvement degree determination unit 216 calculates the model improvement degree E by subtracting the minimum value J2' of the additional model error from the model error J1. The model improvement degree determination unit 216 then compares the model improvement degree E with a predetermined threshold or a predetermined range. If the model improvement degree E is equal to or greater than the predetermined threshold or is outside the predetermined range, the model improvement degree determination unit 216 decides to add the additional model 103 under the parameter θ, which is the calculation basis for the current model improvement degree E, to the existing model 102.

モデル更新部217は、モデル改善度判定部216によって、現在のモデル改善度Eの算出基礎であるパラメータθでの追加モデル103を既存モデル102に追加すると決定されると、この追加モデル103を既存モデル102に追加してモデル132を更新する。 When the model improvement degree determination unit 216 determines that the additional model 103 with the parameter θ, which is the basis for calculating the current model improvement degree E, is to be added to the existing model 102, the model update unit 217 adds this additional model 103 to the existing model 102 and updates the model 132.

モデル改善度判定条件決定部218は、モデル改善度Eを比較する所定閾値又は所定範囲であるモデル改善度判定条件232を演算し、ストレージ23に保存する。モデル改善度判定条件232は、現在の既存モデル102の精度に対して、例えば1%、2.5%、5%といった所定割合だけ精度が向上するモデル改善度Eの値Th1を所定閾値とすることで決定される。 The model improvement judgment condition determination unit 218 calculates the model improvement judgment condition 232, which is a predetermined threshold or a predetermined range for comparing the model improvement degree E, and stores it in the storage 23. The model improvement judgment condition 232 is determined by setting the value Th1 of the model improvement degree E at which the accuracy is improved by a predetermined percentage, such as 1%, 2.5%, or 5%, relative to the accuracy of the current existing model 102, as the predetermined threshold.

あるいは、モデル改善度判定条件232は、現在の既存モデル102の精度に対して、例えば1%、2.5%、5%の所定割合を前回の追加モデル103の追加からの経過時間で除算した値だけ精度が向上するモデル改善度Eの値を所定閾値とすることで決定される。これにより既存モデル102の短時間での頻繁な更新を抑制できる。 Alternatively, the model improvement judgment condition 232 is determined by setting the value of the model improvement E at which the accuracy of the current existing model 102 improves by a value obtained by dividing a predetermined percentage, for example 1%, 2.5%, or 5%, by the elapsed time since the previous addition of the additional model 103, as a predetermined threshold. This makes it possible to suppress frequent updates of the existing model 102 in a short period of time.

モデル改善度判定条件232が値Th1又は値Th2の場合、モデル改善度Eがモデル改善度判定条件232以上である場合に、モデル改善度Eの算出基礎であるパラメータθの下での追加モデル103を既存モデル102に対して追加すると決定される。 When the model improvement degree judgment condition 232 is the value Th1 or the value Th2, if the model improvement degree E is equal to or greater than the model improvement degree judgment condition 232, it is determined that the additional model 103 is added to the existing model 102 under the parameter θ, which is the calculation basis for the model improvement degree E.

またはモデル改善度判定条件232は、現在の既存モデル102の精度と同程度と見なせるモデル改善度Eの範囲を所定範囲とすることで決定される。この場合、モデル改善度Eが、モデル改善度判定条件232の範囲外である場合に、モデル改善度Eの算出基礎であるパラメータθの下での追加モデル103を既存モデル102に対して追加すると決定される。 Alternatively, the model improvement degree judgment condition 232 is determined by setting the range of the model improvement degree E that can be considered to be equivalent to the accuracy of the current existing model 102 as a predetermined range. In this case, if the model improvement degree E is outside the range of the model improvement degree judgment condition 232, it is determined that the additional model 103 is added to the existing model 102 under the parameter θ that is the calculation basis of the model improvement degree E.

出力部24は、ディスプレイ等の各種情報を出力する出力装置である。 The output unit 24 is an output device that outputs various information such as a display.

図5は、実施形態に係るモデル改善度判定条件232の決定画面24Dを示す図である。決定画面24Dは、出力部24の表示画面に表示され、モデル改善度Eを増減した場合のモデル精度のシミュレート結果を表示する。現状の既存モデル102の精度24D1を元に、既存モデル102を更新する所定閾値Th1を設定し、それを上回るモデル改善度Eとなる追加モデル103を、現在の既存モデル102に追加して更新する追加モデルとする。 Figure 5 is a diagram showing a decision screen 24D for the model improvement degree judgment condition 232 according to the embodiment. The decision screen 24D is displayed on the display screen of the output unit 24, and displays the simulation results of the model accuracy when the model improvement degree E is increased or decreased. Based on the accuracy 24D1 of the current existing model 102, a predetermined threshold Th1 for updating the existing model 102 is set, and an additional model 103 with a model improvement degree E exceeding this threshold is set as an additional model to be added to the current existing model 102 to update it.

現在の既存モデル102の精度24D1は、シミュレーション又は評価データを用いたモデル評価により算出できる。現在の既存モデル102の精度24D1は、算出結果にバラつきがあり幅を持ったデータである。例えば現在の既存モデル102の精度の最大値MにMのΔ%だけ加算した(1+Δ/100)Mを所定閾値Th1とできる。そしてスライディングスケール24D2を動かしてモデル改善度Eを変え、各モデル改善度Eにおけるモデル精度の範囲を確認する。モデル精度が所定閾値Th1以上となるモデル改善度Eを取る追加モデル103のみが、既存モデル102に追加される追加モデルとなる。図5の例では、モデル改善度EがE1以上である場合に、現在の既存モデル102の精度に対してモデル精度が所定閾値Th1より大となり改善されることを示している。 The accuracy 24D1 of the current existing model 102 can be calculated by model evaluation using simulation or evaluation data. The accuracy 24D1 of the current existing model 102 is data with a range and variance in the calculation results. For example, (1 + Δ/100)M, which is the maximum accuracy M of the current existing model 102 plus Δ% of M, can be set as the predetermined threshold Th1. Then, the sliding scale 24D2 is moved to change the model improvement degree E, and the range of model accuracy at each model improvement degree E is confirmed. Only the additional model 103 with a model improvement degree E that is equal to or greater than the predetermined threshold Th1 becomes an additional model to be added to the existing model 102. The example in FIG. 5 shows that when the model improvement degree E is equal to or greater than E1, the model accuracy is improved to be greater than the predetermined threshold Th1 compared to the accuracy of the current existing model 102.

なお所定閾値Th1の算出の際には、現在の既存モデル102の精度の最大値Mに代えて、平均値、中央値、標準偏差等の各種統計値を用いてもよい。また所定閾値Th1の算出の際には、Δ%に代えてΔ%/T1(ただし、T1は前回の追加モデル103の追加からの経過時間を表す)としてもよい。 When calculating the predetermined threshold Th1, various statistical values such as the mean, median, standard deviation, etc. may be used instead of the maximum value M of the accuracy of the current existing model 102. Also, when calculating the predetermined threshold Th1, Δ%/T1 (where T1 represents the time elapsed since the previous addition of the additional model 103) may be used instead of Δ%.

(実施形態に係るモデル更新処理S2)
図6は、実施形態に係るモデル更新処理S2を示すフローチャートである。モデル更新処理S2では、例えば既存モデル102のデータドリフトの検知を契機として、モデル更新システム2によって実行される。モデル更新処理S2の実行時には、学習済みの既存モデル102がデプロイされていることを前提とする。
(Model update process S2 according to the embodiment)
6 is a flowchart showing a model updating process S2 according to the embodiment. The model updating process S2 is executed by the model updating system 2, for example, in response to detection of data drift in the existing model 102. When the model updating process S2 is executed, it is assumed that the trained existing model 102 has been deployed.

先ずステップS21では、モデル誤差演算部213は、第1誤差e1の入力を受け付ける。モデル誤差演算部213は、実現象101の観測値y1と既存モデル102の推定値y2から第1誤差e1を演算してもよい。次にステップS22では、モデル誤差演算部213は、モデル誤差J1を演算する。次にステップS23では、モデル誤差演算部213は、モデル誤差J1が閾値Th0を超過したかを判定する。モデル誤差演算部213は、モデル誤差J1が閾値Th0を超過した場合(ステップS23YES)にステップS24に処理を移し、超過していない場合(ステップS23NO)にステップS21に処理を戻す。 First, in step S21, the model error calculation unit 213 accepts input of the first error e1. The model error calculation unit 213 may calculate the first error e1 from the observed value y1 of the real phenomenon 101 and the estimated value y2 of the existing model 102. Next, in step S22, the model error calculation unit 213 calculates the model error J1. Next, in step S23, the model error calculation unit 213 determines whether the model error J1 exceeds the threshold value Th0. If the model error J1 exceeds the threshold value Th0 (step S23 YES), the model error calculation unit 213 proceeds to step S24, and if not (step S23 NO), the model error calculation unit 213 returns to step S21.

ステップS23は、既存モデル102のデータドリフト発生の有無を監視する処理である。従ってステップS23は、既存モデル102のデータドリフト発生の有無に関係なく、既存モデル102を含むモデル132のモデル精度を改善する目的である場合には、省略される。 Step S23 is a process for monitoring whether data drift has occurred in the existing model 102. Therefore, step S23 is omitted when the purpose is to improve the model accuracy of the model 132 including the existing model 102, regardless of whether data drift has occurred in the existing model 102.

ステップS24では、データ前処理部211は、信号u1,u2,・・・,umからある組み合わせで追加信号u1,・・・,ukの時系列データを取得する。次にステップS25では、データ前処理部211は、ステップS24で取得した追加信号u1,・・・,ukを、追加モデル103の生成に適した形式に加工する。ステップS25は、人手で行われてもよい。 In step S24, the data preprocessing unit 211 acquires time series data of additional signals u1, ..., uk in a certain combination from the signals u1, u2, ..., um. Next, in step S25, the data preprocessing unit 211 processes the additional signals u1, ..., uk acquired in step S24 into a format suitable for generating the additional model 103. Step S25 may be performed manually.

次にステップS26では、追加モデル候補生成部212は、ステップS25で加工された追加信号u1,…,ukに対して推定値zを出力する式(2)又は式(3)の形式の追加モデル103(追加モデル候補)を、ある関数とパラメータθを用いて生成する。 Next, in step S26, the additional model candidate generation unit 212 generates an additional model 103 (additional model candidate) in the form of equation (2) or equation (3) that outputs an estimated value z for the additional signals u1, ..., uk processed in step S25, using a certain function and parameter θ.

次にステップS27では、追加モデル誤差演算部214は、第2誤差e2を演算する。次にステップS28では、追加モデル誤差演算部214は、追加モデル誤差J2を演算する。次にステップS29では、モデル改善度判定部216は、モデル改善度Eを演算する。次にステップS30では、モデル改善度判定部216は、ステップS29で演算したモデル改善度Eが所定閾値Th1より大であるかを判定する。モデル改善度判定部216は、モデル改善度Eが所定閾値Th1より大である場合(ステップS30YES)にステップS31に処理を移し、モデル改善度Eが所定閾値Th1以下である場合(ステップS30NO)にステップS24に処理を戻す。ステップS20から処理が戻されたステップS24では、前回までのステップS24の実行時とは異なる組み合わせで信号u1,u2,・・・,umから追加信号を選択し、選択した追加信号の時系列データを取得する。 Next, in step S27, the additional model error calculation unit 214 calculates the second error e2. Next, in step S28, the additional model error calculation unit 214 calculates the additional model error J2. Next, in step S29, the model improvement degree determination unit 216 calculates the model improvement degree E. Next, in step S30, the model improvement degree determination unit 216 determines whether the model improvement degree E calculated in step S29 is greater than a predetermined threshold Th1. If the model improvement degree E is greater than the predetermined threshold Th1 (step S30 YES), the model improvement degree determination unit 216 moves the process to step S31, and if the model improvement degree E is equal to or less than the predetermined threshold Th1 (step S30 NO), the model improvement degree determination unit 216 returns the process to step S24. In step S24, where the process is returned from step S20, additional signals are selected from the signals u1, u2, ..., um in a combination different from that in the previous execution of step S24, and time series data of the selected additional signals is obtained.

ステップS31では、モデル更新部217は、ステップS3でモデル改善度Eが所定閾値Th1より大となる追加モデル103を追加することで既存モデル102更新する。 In step S31, the model update unit 217 updates the existing model 102 by adding an additional model 103 whose model improvement degree E is greater than a predetermined threshold value Th1 in step S3.

(実施形態に係る予測システム3の構成)
図7は、実施形態に係る予測システム3の構成を示す図である。予測システム3は、既存モデル102及び追加モデル103-1,…,103-rを用いて、入力信号を基に観測信号y1の推定値を出力する。例えば追加モデル103-j(j=1,…,r)は、入力信号{u(j)}に対して観測値y1の推定値zjを出力するとする。ただし{u(j)}は信号u1,u2,・・・,umから選択した信号のある組み合わせからなる集合であり、j≠j´に対して{u(j)}∩{u(j´)}である。既存モデル102及び追加モデル103-jを含んで構成されるモデル132が出力する推定値yは、式(7)のようになる。式(7)において、推定値y2は、入力信号x1,…,xnに対して既存モデル102が出力する推定値である。推定値zjは、入力信号{u(j)}に対して追加モデル103-jが出力する推定値である。

Figure 2024052257000008
(Configuration of Prediction System 3 According to the Embodiment)
FIG. 7 is a diagram showing a configuration of a prediction system 3 according to an embodiment. The prediction system 3 uses the existing model 102 and the additional models 103-1, ..., 103-r to output an estimated value of an observed signal y1 based on an input signal. For example, the additional model 103-j (j = 1, ..., r) outputs an estimated value zj of the observed value y1 for the input signal {u(j)}. Here, {u(j)} is a set consisting of a certain combination of signals selected from signals u1, u2, ..., um, and {u(j)} ∩ {u(j')} for j ≠ j'. The estimated value y output by the model 132 including the existing model 102 and the additional model 103-j is as shown in Equation (7). In Equation (7), the estimated value y2 is an estimated value output by the existing model 102 for the input signals x1, ..., xn. The estimated value zj is an estimated value output by the additional model 103-j for the input signal {u(j)}.
Figure 2024052257000008

予測システム3は、プロセッサ31、メモリ32、ストレージ33、及び出力部34を有する。 The prediction system 3 has a processor 31, a memory 32, a storage 33, and an output unit 34.

ストレージ33は、モデル132を格納する。モデル132には、既存モデル102及び追加モデル103-1,…,103-rが含まれる。モデル132は、モデル更新システム2(図4)のモデル132と同様である。 The storage 33 stores the model 132. The model 132 includes the existing model 102 and additional models 103-1, ..., 103-r. The model 132 is similar to the model 132 of the model update system 2 (Figure 4).

プロセッサ31は、推定部311を有する。推定部311は、プロセッサ31による所定プログラムの実行により実現される。 The processor 31 has an estimation unit 311. The estimation unit 311 is realized by the processor 31 executing a predetermined program.

推定部311は、モデル132に含まれる既存モデル102及び追加モデル103-j(j=1,…,n)に対して入力信号x1,…,xn、{u(j)}(j=1,…,r)を入力する。また推定部311は、入力信号x1,…,xn、{u(j)}(j=1,…,r)に対して既存モデル102及び追加モデル103-jから出力された推定値y2,zj(j=1,…,r)を基に、モデル132の出力である推定値yを式(7)に基づいて出力する。 The estimation unit 311 inputs input signals x1, ..., xn, {u(j)} (j = 1, ..., r) to the existing model 102 and additional model 103-j (j = 1, ..., n) included in the model 132. The estimation unit 311 also outputs an estimated value y, which is the output of the model 132, based on the estimated values y2, zj (j = 1, ..., r) output from the existing model 102 and additional model 103-j for the input signal x1, ..., xn, {u(j)} (j = 1, ..., r) in accordance with equation (7).

出力部34は、入力信号x1,…,xn、{u(j)}(j=1,…,r)に対してモデル132が出力した推定値yを表示する。 The output unit 34 displays the estimated value y output by the model 132 for the input signals x1, ..., xn, {u(j)} (j = 1, ..., r).

なお、モデル生成システム1、モデル更新システム2、及び予測システム3は、のうちの2つ以上が1つのシステムに統合されていてもよい。例えば、モデル更新システム2と予測システム3が1つのシステムに統合されていてもよい。 Note that two or more of the model generation system 1, the model updating system 2, and the prediction system 3 may be integrated into one system. For example, the model updating system 2 and the prediction system 3 may be integrated into one system.

(実施形態の効果)
本実施形態によれば、既存モデル102を含むモデル132のモデル精度を、変数追加を逐次試行し、モデル精度が向上する場合のみ追加モデル103を追加する更新を行うことで、既存モデル102の再学習を実行せず、低コストで十分に向上させることができる。また本実施形態は、既存モデル102に対して追加信号に基づく追加モデルを追加するモデルの更新方法のみならず、新規にモデルを作成する場合にも適用できる。すなわち、必要最低限の入力信号を基にコアとなる既存モデル102を構築後、追加変数を逐次追加して追加モデルを追加することで、低コストで高精度なモデルを新規に作成することができる。
(Effects of the embodiment)
According to this embodiment, the model accuracy of the model 132 including the existing model 102 can be sufficiently improved at low cost without re-learning the existing model 102 by sequentially trying to add variables and updating to add the additional model 103 only when the model accuracy improves. This embodiment can be applied not only to a model updating method for adding an additional model based on an additional signal to the existing model 102, but also to the creation of a new model. That is, after constructing the existing model 102 as the core based on the minimum necessary input signal, a new model with high accuracy can be created at low cost by sequentially adding additional variables and adding an additional model.

本実施形態では、予測システム3が予測に用いるモデル132の「学習データの入手時期が時間的に分散するケース」や、「データドリフトが発生したケース」、「入力情報の追加要望があるケース」等に対して、低コストで高精度なモデルを提供できる。 In this embodiment, a low-cost, highly accurate model can be provided for the model 132 used by the prediction system 3 for prediction in cases where the acquisition timing of learning data is dispersed over time, where data drift has occurred, where there is a request for additional input information, etc.

本実施形態では、まずは既存モデルには手を加えず追加入力信号のみで学習及び推論を行う。追加変数により精度が向上することが確認できた場合のみ既存モデルに追加モデルを追加する更新を行う。追加モデルを線形式とすれば正規方程式を解くことに帰着するため学習及び推論の計算コストが低く短時間で結果を出力可能である。その上、追加モデルは、解析的な演算によって導き出されるので、説明性が高いという利点がある。 In this embodiment, learning and inference are first performed using only the additional input signals, without modifying the existing model. An additional model is added to the existing model only if it is confirmed that the accuracy is improved by adding variables. If the additional model is a linear form, it comes down to solving normal equations, so the computational cost of learning and inference is low and results can be output in a short time. Furthermore, since the additional model is derived by analytical calculations, it has the advantage of being highly explainable.

上述の「学習データの入手時期が時間的に分散するケース」は、例えば、学習データの提供主体が複数存在する場合である。また例えば、学習データの前処理に多大な工数を必要とすることから全ての学習データを一斉に利用できず時期を分けて前処理し、順次利用可能になる場合である。あるいは、長期にわたる分析のため、時間を隔てて同一種類の観測値を取得する場合もある。 The above-mentioned "case where the acquisition of training data is dispersed over time" is, for example, when there are multiple providers of training data. In addition, for example, when the preprocessing of training data requires a large amount of man-hours, and all training data cannot be used at the same time, it is preprocessed over a period of time and becomes available sequentially. Or, for long-term analysis, the same type of observations may be acquired over a period of time.

「データドリフトが発生したケース」は、例えば、時間経過に応じて実現象101に経年劣化やその他の変動が生じた場合である。「入力情報の追加要望があるケース」は、例えば、予測システム3の運用において変数追加の要望があった場合である。 An example of a "case where data drift has occurred" is when deterioration or other fluctuations have occurred in the actual phenomenon 101 over time. An example of a "case where there is a request for additional input information" is when there is a request to add variables in the operation of the prediction system 3.

以下、「学習データの入手時期が時間的に分散するケース」を実施例1、「データドリフトが発生したケース」を実施例2、「入力情報の追加要望があるケース」を実施例3として、上述の実施形態の適用例を説明する。 Below, we will explain application examples of the above-mentioned embodiment, with Example 1 being the "case where the timing of acquisition of learning data is dispersed over time," Example 2 being the "case where data drift occurs," and Example 3 being the "case where there is a request for additional input information."

実施例1は、「学習データの入手時期が時間的に分散するケース」として、上述の実施形態を、モデルを用いた下水の汚染度の推定業務に適用した場合を示す。すなわち既存モデル102を含むモデル132は、下水の汚染度と相関がある変数を入力として、下水の汚染度の推定値を出力する。そして、既存モデル102の構築時から後日に、別の時系列データを取得して追加モデル103(追加モデル候補)を構築する。そして、新規追加の変数を入力とする追加モデル103のうちモデル改善度Eが所定閾値Th1以上となる追加モデル103を既存モデル102に追加してモデル132が更新される。 Example 1 shows a case where the above-mentioned embodiment is applied to a task of estimating the level of pollution of sewage using a model, as a "case where the timing of acquisition of learning data is dispersed over time." That is, model 132 including existing model 102 takes variables correlated with the level of pollution of sewage as input, and outputs an estimate of the level of pollution of sewage. Then, at a later date after the construction of existing model 102, other time series data is acquired to construct additional model 103 (candidate for additional model). Then, among additional models 103 that take newly added variables as input, additional models 103 whose model improvement level E is equal to or greater than a predetermined threshold value Th1 are added to existing model 102, and model 132 is updated.

実施例1では、既存モデル102及び追加モデル103の学習データは、モデル構築の際の加工処理の工数が一定以上に大きいために、少なくとも2つの期間にデータを分けて加工することが必要な業務記録である。 In Example 1, the learning data of the existing model 102 and the additional model 103 are business records that require processing by dividing the data into at least two periods because the man-hours required for processing during model construction are greater than a certain amount.

図8は、実施例1に係る下水の汚染度の観測値y1の時系列データを示す図である。図8は、業務上取得された実現象101である、ある観測点における下水の汚染度の観測値y1(%)の時系列データを示す。 Figure 8 is a diagram showing time series data of the observed value y1 of the degree of contamination of sewage in Example 1. Figure 8 shows time series data of the observed value y1 (%) of the degree of contamination of sewage at a certain observation point, which is an actual phenomenon 101 obtained in business.

図9は、実施例1に係る下水の汚染度と相関がある変数を示す図である。図10は、実施例1に係る下水の汚染度と相関がある変数の時系列データを示す図である。図11は、実施例1に係る既存モデル102による下水の汚染度の推定値y2の時系列データを示す図である。図9は、下水の汚染度と関係又は相関がある変数を列挙してる。図10は、図9に列挙する変数の時系列データを示す。図11は、図10に示す変数の時系列データを入力として既存モデル102が出力する下水の汚染度の推定値y2(%)の時系列データである。 Figure 9 is a diagram showing variables correlated with the level of sewage pollution in Example 1. Figure 10 is a diagram showing time series data of variables correlated with the level of sewage pollution in Example 1. Figure 11 is a diagram showing time series data of the estimated value y2 of the level of sewage pollution by the existing model 102 in Example 1. Figure 9 lists variables related to or correlated with the level of sewage pollution. Figure 10 shows time series data of the variables listed in Figure 9. Figure 11 is time series data of the estimated value y2 (%) of the level of sewage pollution output by the existing model 102 using the time series data of the variables shown in Figure 10 as input.

図12は、実施例1に係る下水の汚染度との相関が推定される追加変数を示す図である。図13は、実施例1に係る下水の汚染度との相関が推定される追加変数の時系列データを示す図である。実施例1では、図12に示す追加変数は、図9に示す変数と比較して、同一種類であるが、取得日時が異なる。このため、「学習データの入手時期が時間的に分散するケース」となり、先に取得及び加工された時系列データを基に既存モデル102が構築され、後に取得及び加工された時系列データを基に追加モデル103が構築される。 Figure 12 is a diagram showing additional variables that are estimated to have a correlation with the level of sewage pollution in Example 1. Figure 13 is a diagram showing time series data of additional variables that are estimated to have a correlation with the level of sewage pollution in Example 1. In Example 1, the additional variables shown in Figure 12 are of the same type as the variables shown in Figure 9, but have different acquisition dates and times. This results in a "case in which the acquisition dates of learning data are dispersed over time," and an existing model 102 is constructed based on time series data that has been acquired and processed earlier, and an additional model 103 is constructed based on time series data that has been acquired and processed later.

実施例1で対象とする時系列データは、既存モデル102及び追加モデル103(追加モデル候補)の構築の際に、データ加工の工数が一定以上に大きいために、少なくとも2つ以上に時期を分けて加工することが必要となる業務記録に基づく。 The time series data targeted in Example 1 is based on business records that require processing in at least two or more separate periods because the amount of data processing labor required to construct the existing model 102 and the additional model 103 (candidate additional model) is greater than a certain amount.

実施例1では、実現象101が出力する観測値y1は、既に収集された業務記録上の時系列データである。既存モデル102は、既に学習済みのモデルであり、下水の汚染度と相関がある変数を含む業務記録上の時系列データのうちの観測値y1と同時に取得され加工された入力信号x1,x2,…,xnを入力として、観測値y1の推定値y2を演算し出力する。 In the first embodiment, the observed value y1 output by the real phenomenon 101 is time-series data from business records that have already been collected. The existing model 102 is a model that has already been trained, and uses input signals x1, x2, ..., xn that have been acquired and processed simultaneously with the observed value y1 from the time-series data from business records that includes a variable that is correlated with the degree of sewage pollution, to calculate and output an estimated value y2 of the observed value y1.

追加モデル103(追加モデル候補)は、出力信号zを演算する。追加モデル103(追加モデル候補)は、下水の汚染度と相関があると推定される追加変数を含む業務記録上の時系列データのうち入力信号x1,…,xnよりも後日取得され加工された追加の入力信号u1,…,ukを用いて出力信号zを演算し出力する。 The additional model 103 (additional model candidate) calculates the output signal z. The additional model 103 (additional model candidate) calculates and outputs the output signal z using additional input signals u1, ..., uk that are acquired and processed at a later date than the input signals x1, ..., xn from the time series data in the business record that includes additional variables that are estimated to be correlated with the level of sewage pollution.

モデル更新システム2のモデル誤差演算部213は、観測値y1と推定値y2との第1誤差e1に基づくモデル誤差J1を演算することで、過去に整理された業務記録のみに基づいて構築された既存モデル102の精度を測定する。 The model error calculation unit 213 of the model updating system 2 measures the accuracy of the existing model 102, which was constructed based only on business records organized in the past, by calculating the model error J1 based on the first error e1 between the observed value y1 and the estimated value y2.

モデル更新システム2の追加モデル誤差演算部214は、第1誤差e1と出力信号zとの誤差である第2誤差e2に基づく追加モデル誤差J2を演算する。これにより、追加モデル誤差演算部214は、後日取得され加工された追加の業務記録に基づく追加モデル103(追加モデル候補)を既存モデル102に追加した場合の誤差を測定する。 The additional model error calculation unit 214 of the model updating system 2 calculates the additional model error J2 based on the second error e2, which is the error between the first error e1 and the output signal z. In this way, the additional model error calculation unit 214 measures the error when an additional model 103 (additional model candidate) based on additional business records acquired and processed at a later date is added to the existing model 102.

モデル更新システム2の追加モデル誤差最小値演算部215は、追加モデル誤差J2を最小化するパラメータθを求める。モデル更新システム2の追加モデル誤差最小値演算部215は、追加モデル誤差J2を最小化するパラメータθ及びそのときの追加モデル誤差J2の最小値J2´を演算する。上述のz=F(u1,…,uk|θ)が線形式であれば、最小値J2´は、正規方程式を用いて演算できる。 The additional model error minimum value calculation unit 215 of the model updating system 2 finds a parameter θ that minimizes the additional model error J2. The additional model error minimum value calculation unit 215 of the model updating system 2 calculates the parameter θ that minimizes the additional model error J2 and the minimum value J2' of the additional model error J2 at that time. If the above z = F (u1, ..., uk | θ) is a linear expression, the minimum value J2' can be calculated using a normal equation.

モデル更新システム2のモデル改善度判定部216は、モデル誤差J1と最小値J2´の差であるモデル改善度Eを求めることで、追加の業務記録に基づく追加モデル103(追加モデル候補)の追加によって、予測精度が向上するかを判定する。モデル更新システム2のモデル更新部217は、モデル改善度判定部216によってモデル改善度Eが所定閾値Th1より大であると判定された場合に、予測精度が向上するとして、追加モデル103(追加モデル候補)を既存モデル102に追加する。 The model improvement degree determination unit 216 of the model updating system 2 determines whether the prediction accuracy will be improved by adding the additional model 103 (additional model candidate) based on the additional business record by calculating the model improvement degree E, which is the difference between the model error J1 and the minimum value J2'. If the model improvement degree determination unit 216 determines that the model improvement degree E is greater than a predetermined threshold value Th1, the model updating unit 217 of the model updating system 2 adds the additional model 103 (additional model candidate) to the existing model 102, assuming that the prediction accuracy will be improved.

予測システム3の推定部311は、追加モデル103(追加モデル候補)が既存モデル102に追加されると、観測値y1の推定値yを出力する。推定値yは、入力信号x1,…,xnに対して既存モデル102が出力する推定値y2と、追加の入力信号u1,…,ukに対して追加モデル103が出力する出力信号zとの合算値である。 When the additional model 103 (additional model candidate) is added to the existing model 102, the estimation unit 311 of the prediction system 3 outputs an estimate y of the observed value y1. The estimate y is the sum of the estimate y2 output by the existing model 102 for the input signals x1, ..., xn, and the output signal z output by the additional model 103 for the additional input signals u1, ..., uk.

実施例1では、加工に時間がかかるような業務記録に基づく時系列データのうち、先に一部のデータを基に既存モデル102を構築した後、モデル精度が向上する場合に、残りの業務記録又は追加された業務記録に基づく追加モデル103及び追加変数を追加する。よって、モデルの構築及び予測システムの立上りを迅速化すると共に、業務記録に基づく時系列データの加工にかかる時間を抑制し、低コストで高精度なモデルを作成することができる。 In the first embodiment, an existing model 102 is first constructed based on a portion of time-series data based on business records that take a long time to process, and then, if the model accuracy improves, an additional model 103 and additional variables are added based on the remaining business records or added business records. This speeds up the construction of the model and the start-up of the prediction system, while reducing the time required to process time-series data based on business records, making it possible to create a highly accurate model at low cost.

実施例2は、「データドリフトが発生したケース」として、上述の実施形態を、製造現場におけるモデルを用いた有機樹脂の透明度の推定業務に適用した場合を示す。すなわち既存モデル102を含むモデル132は、有機樹脂の透明度と相関がある変数を入力として、有機樹脂の透明度の推定値を出力する。そして、既存モデル102の構築時から一定期間経過後に、データドリフトが発生した場合に、製造ラインに設置した新規センサから異なる種類の時系列データを取得して追加モデル103(追加モデル候補)を構築する。そして、新規追加の変数を入力とする追加モデル103のうちモデル改善度Eが所定閾値Th1以上となる追加モデル103を既存モデル102に追加してモデル132が更新される。 Example 2 shows a case where data drift occurs, in which the above-mentioned embodiment is applied to an estimation task of the transparency of an organic resin using a model at a manufacturing site. That is, model 132 including existing model 102 takes variables correlated with the transparency of the organic resin as input and outputs an estimated value of the transparency of the organic resin. Then, when data drift occurs after a certain period of time has passed since the construction of existing model 102, a different type of time series data is acquired from a new sensor installed on the production line to construct additional model 103 (additional model candidate). Then, among the additional models 103 that take the newly added variables as input, the additional models 103 whose model improvement degree E is equal to or greater than a predetermined threshold value Th1 are added to existing model 102, and model 132 is updated.

実施例2では、既存モデル102及び追加モデル103の学習データは、製造現場における生産品の品質管理に関する情報である。 In Example 2, the learning data for the existing model 102 and the additional model 103 is information regarding the quality control of products at the manufacturing site.

図14は、実施例2に係る有機樹脂の透明度の観測値の時系列データを示す図である。図14は、業務上取得された実現象101である、ある製造現場における有機樹脂の透明度の観測値y1(%)の時系列データを示す。 Figure 14 is a diagram showing time series data of observed values of transparency of organic resin in Example 2. Figure 14 shows time series data of observed values y1 (%) of transparency of organic resin at a certain manufacturing site, which is an actual phenomenon 101 obtained in business.

図15は、実施例2に係る有機樹脂の透明度と相関がある変数を示す図である。図16は、実施例2に係る有機樹脂の透明度と相関がある変数の時系列データを示す図である。図17は、実施例2に係る既存モデルによる有機樹脂の透明度の推定値の時系列データを示す図である。図15は、下水の汚染度と関係又は相関がある変数を列挙してる。図16は、図15に列挙する変数の時系列データを示す。図17は、図15に示す変数の時系列データを入力として既存モデル102が出力する有機樹脂の透明度の推定値y2(%)の時系列データである。 Figure 15 is a diagram showing variables correlated with the transparency of organic resin in Example 2. Figure 16 is a diagram showing time series data of variables correlated with the transparency of organic resin in Example 2. Figure 17 is a diagram showing time series data of the estimated value of transparency of organic resin by the existing model in Example 2. Figure 15 lists variables related to or correlated with the degree of sewage pollution. Figure 16 shows time series data of the variables listed in Figure 15. Figure 17 is time series data of the estimated value y2 (%) of transparency of organic resin output by the existing model 102 using the time series data of the variables shown in Figure 15 as input.

図18は、実施例2に係る有機樹脂の透明度との相関が推定される追加変数を示す図である。図19は、実施例2に係る有機樹脂の透明度との相関が推定される追加変数の時系列データを示す図である。実施例2では、図18に示す追加変数は、図15に示す変数と比較して、異なる種類である。このため、先に取得及び加工された時系列データを基に構築された既存モデル102に「データドリフトが発生したケース」において、後に新規設置された追加センサを介して取得及び加工された時系列データを基に追加モデル103が構築される。 Figure 18 is a diagram showing additional variables estimated to have a correlation with the transparency of the organic resin according to Example 2. Figure 19 is a diagram showing time series data of additional variables estimated to have a correlation with the transparency of the organic resin according to Example 2. In Example 2, the additional variables shown in Figure 18 are of a different type compared to the variables shown in Figure 15. Therefore, in a case where "data drift has occurred" in the existing model 102 constructed based on previously acquired and processed time series data, an additional model 103 is constructed based on time series data acquired and processed later via a newly installed additional sensor.

実施例2では、実現象101が出力する観測値y1は、製造現場での生産品の品質に関する時系列データである。既存モデル102は、既に学習済みのモデルである。既存モデル102は、有機樹脂の透明度と相関がある変数を含む製造現場での生産品の品質に関する時系列データのうちの観測値y1と同時に取得され加工された入力信号x1,…,xnを入力として、観測値y1の推定値y2を演算し出力する。 In Example 2, the observed value y1 output by the real phenomenon 101 is time-series data on the quality of products produced at the manufacturing site. The existing model 102 is a model that has already been trained. The existing model 102 receives input signals x1, ..., xn that have been acquired and processed simultaneously with the observed value y1 from the time-series data on the quality of products produced at the manufacturing site, which includes a variable correlated with the transparency of the organic resin, and calculates and outputs an estimated value y2 of the observed value y1.

追加モデル103(追加モデル候補)は、出力信号zを演算する。追加モデル103(追加モデル候補)は、有機樹脂の透明度と相関があると推定される追加変数を含む製造現場での生産品の品質に関する時系列データのうち入力信号x1,x2,…,xn以外の入力信号u1,…,ukを取得し加工して用いる。入力信号u1,…,ukは、センサ追加等により取得される。すなわち追加モデル103(追加モデル候補)は、一定時間経過後の設備劣化や気温変化等により出力信号y1と推定値y2に乖離が発生した場合に、出力信号zを演算し出力する。 The additional model 103 (additional model candidate) calculates the output signal z. The additional model 103 (additional model candidate) acquires, processes, and uses input signals u1, ..., uk other than input signals x1, x2, ..., xn from time-series data related to the quality of products produced at the manufacturing site, including additional variables estimated to be correlated with the transparency of the organic resin. The input signals u1, ..., uk are acquired by adding sensors, etc. In other words, the additional model 103 (additional model candidate) calculates and outputs the output signal z when a deviation occurs between the output signal y1 and the estimated value y2 due to equipment deterioration after a certain period of time, changes in temperature, etc.

モデル更新システム2のモデル誤差演算部213は、観測値y1と推定値y2との第1誤差e1に基づくモデル誤差J1を演算する。これにより、モデル誤差演算部213は、データ分析開始時点までに取得された製造現場での生産品の品質に関する時系列データのみに基づいて構築された既存モデル102の精度を測定する。 The model error calculation unit 213 of the model updating system 2 calculates a model error J1 based on a first error e1 between the observed value y1 and the estimated value y2. In this way, the model error calculation unit 213 measures the accuracy of the existing model 102 that was constructed based only on the time-series data regarding the quality of products at the manufacturing site that was acquired up to the start time of the data analysis.

モデル更新システム2の追加モデル誤差演算部214は、第1誤差e1と出力信号zとの誤差である第2誤差e2に基づく追加モデル誤差J2を演算する。これにより、追加モデル誤差演算部214は、センサ追加等により取得され加工された追加の時系列データに基づく追加モデル103(追加モデル候補)を既存モデル102に追加した場合の誤差を測定する。 The additional model error calculation unit 214 of the model updating system 2 calculates the additional model error J2 based on the second error e2, which is the error between the first error e1 and the output signal z. As a result, the additional model error calculation unit 214 measures the error when an additional model 103 (additional model candidate) based on additional time series data acquired and processed by adding a sensor or the like is added to the existing model 102.

モデル更新システム2の追加モデル誤差最小値演算部215は、追加モデル誤差J2を最小化するパラメータθを求める。モデル更新システム2の追加モデル誤差最小値演算部215は、追加モデル誤差J2を最小化するパラメータθ及びそのときの追加モデル誤差J2の最小値J2´を演算する。 The additional model error minimum value calculation unit 215 of the model updating system 2 determines the parameter θ that minimizes the additional model error J2. The additional model error minimum value calculation unit 215 of the model updating system 2 calculates the parameter θ that minimizes the additional model error J2 and the minimum value J2' of the additional model error J2 at that time.

モデル更新システム2のモデル改善度判定部216は、モデル誤差J1と最小値J2´の差であるモデル改善度Eを求める。そして、モデル改善度判定部216は、モデル改善度Eを基に、追加のセンサ等により取得された時系列データに基づく追加モデル103(追加モデル候補)の追加によって、予測精度が向上するかを判定する。 The model improvement degree determination unit 216 of the model updating system 2 obtains the model improvement degree E, which is the difference between the model error J1 and the minimum value J2'. Then, based on the model improvement degree E, the model improvement degree determination unit 216 determines whether the prediction accuracy will be improved by adding an additional model 103 (additional model candidate) based on time series data acquired by an additional sensor or the like.

モデル更新システム2のモデル更新部217は、モデル改善度判定部216によってモデル改善度Eが所定閾値Th1より大であると判定された場合に、予測精度が向上するとして、追加モデル103(追加モデル候補)を既存モデル102に追加する。 When the model improvement degree determination unit 216 determines that the model improvement degree E is greater than a predetermined threshold value Th1, the model update unit 217 of the model update system 2 adds the additional model 103 (additional model candidate) to the existing model 102, assuming that the prediction accuracy will be improved.

予測システム3の推定部311は、追加モデル103(追加モデル候補)が既存モデル102に追加されると、観測値y1の推定値yを出力する。推定値yは、入力信号x1,…,xnに対して既存モデル102が出力する推定値y2と、追加の入力信号u1,…,ukに対して追加モデル103が出力する出力信号zとの合算値である。 When the additional model 103 (additional model candidate) is added to the existing model 102, the estimation unit 311 of the prediction system 3 outputs an estimate y of the observed value y1. The estimate y is the sum of the estimate y2 output by the existing model 102 for the input signals x1, ..., xn, and the output signal z output by the additional model 103 for the additional input signals u1, ..., uk.

実施例2によれば、一定時間経過後に環境条件が変化した場合おいても、条件変更後の変数追加により精度が向上する場合にのみ新しい変数を追加することにより、低コストで高精度なモデルを作成することができる。 According to the second embodiment, even if the environmental conditions change after a certain period of time has passed, a high-precision model can be created at low cost by adding new variables only if adding variables after the conditions have changed will improve accuracy.

実施例3は、「入力情報の追加要望があるケース」として、上述の実施形態を、モデルを用いた生産現場における人員配置計画業務に適用した場合を示す。すなわち既存モデル102を含むモデル132は、生産現場(例えば工程A)における人員配置数と相関がある変数を入力として、人員配置数の推定値を出力する。そして、既存モデル102の構築時から後日に、ユーザ等からの変数追加の要望に応じて別の時系列データを取得して追加モデル103(追加モデル候補)を構築する。そして、新規追加の変数を入力とする追加モデル103のうちモデル改善度Eが所定閾値Th1以上となる追加モデル103を既存モデル102に追加してモデル132が更新される。 Example 3 shows a case where "there is a request for additional input information" in which the above-mentioned embodiment is applied to a personnel allocation planning task at a production site using a model. That is, model 132 including existing model 102 takes variables correlated with the number of personnel allocated at the production site (e.g., process A) as input, and outputs an estimated value of the number of personnel allocated. Then, at a later date after the construction of existing model 102, in response to a request for additional variables from a user or the like, another time series data is acquired to construct additional model 103 (additional model candidate). Then, among additional models 103 that take the newly added variables as input, additional models 103 whose model improvement degree E is equal to or greater than a predetermined threshold value Th1 are added to existing model 102, and model 132 is updated.

実施例3では、既存モデル102及び追加モデル103の学習データは、生産業務における最適計画に関する情報である。 In Example 3, the learning data of the existing model 102 and the additional model 103 is information regarding optimal planning in production operations.

図20は、実施例3に係る生産現場における人員配置計画の観測値の時系列データを示す図である。図20は、業務上の実現象101である、ある生産現場における実際の配置人員の最適人数の観測値y1(人)の時系列データを示す。 Figure 20 is a diagram showing time series data of observed values of personnel allocation plans at a production site in Example 3. Figure 20 shows time series data of observed values y1 (people) of the optimal number of actual personnel to be allocated at a certain production site, which is an actual business phenomenon 101.

図21は、実施例3に係る生産現場における人員配置計画と相関がある変数を示す図である。図22は、実施例3に係る生産現場における人員配置計画と相関がある変数の時系列データを示す図である。図23は、実施例3に係る既存モデル102による生産現場における人員配置計画の推定値の時系列データを示す図である。図21は、生産現場における人員配置数と関係又は相関がある変数を列挙してる。図22は、図21に列挙する変数の時系列データを示す。図23は、図21に示す変数の時系列データを入力として既存モデル102が出力する生産現場における人員配置数の推定値y2(人)の時系列データである。 Figure 21 is a diagram showing variables correlated with the personnel deployment plan at the production site in Example 3. Figure 22 is a diagram showing time series data of variables correlated with the personnel deployment plan at the production site in Example 3. Figure 23 is a diagram showing time series data of the estimated value of the personnel deployment plan at the production site by the existing model 102 in Example 3. Figure 21 lists variables that are related or correlated with the number of personnel deployed at the production site. Figure 22 shows time series data of the variables listed in Figure 21. Figure 23 is time series data of the estimated value y2 (people) of the number of personnel deployed at the production site output by the existing model 102 using the time series data of the variables shown in Figure 21 as input.

図24は、実施例3に係る生産現場における人員配置計画との相関が推定される追加変数を示す図である。図25は、実施例3に係る生産現場における人員配置計画との相関が推定される追加変数の時系列データを示す図である。実施例3では、図24に示す追加変数は、図21に示す変数と比較して、ユーザ等からの変数追加の要望に応じて追加された異なる種類の変数である。このため、「入力情報の追加要望があるケース」となり、先の要件定義に基づいて取得及び加工された時系列データを基に既存モデル102が構築され、後の追加の要件定義に基づいて取得及び加工された時系列データを基に追加モデル103が構築される。 Fig. 24 is a diagram showing additional variables estimated to have a correlation with a personnel deployment plan at a production site according to Example 3. Fig. 25 is a diagram showing time series data of additional variables estimated to have a correlation with a personnel deployment plan at a production site according to Example 3. In Example 3, the additional variables shown in Fig. 24 are different types of variables that are added in response to a request for additional variables from a user or the like, compared to the variables shown in Fig. 21. This results in a "case where there is a request for additional input information", and an existing model 102 is constructed based on time series data acquired and processed based on the previous requirements definition, and an additional model 103 is constructed based on time series data acquired and processed based on the later additional requirements definition.

実施例3では、実現象101の観測値y1は、生産業務における最適計画上の時系列データである。既存モデル102は、既に学習済みのモデルである。既存モデル102は、生産現場における人員配置数と相関がある変数を含む最適計画上の時系列データのうちの観測値y1と同時に取得された入力信号x1,x2,…,xnを入力として、観測値y1の推定値y2を演算し出力する。 In Example 3, the observed value y1 of the actual phenomenon 101 is time-series data in an optimal plan for production operations. The existing model 102 is a model that has already been trained. The existing model 102 receives input signals x1, x2, ..., xn acquired simultaneously with the observed value y1 in the time-series data in the optimal plan that includes a variable correlated with the number of personnel deployed at the production site, and calculates and outputs an estimated value y2 of the observed value y1.

追加モデル103(追加モデル候補)は、出力信号zを演算する。追加モデル103(追加モデル候補)は、生産現場における人員配置数と相関があると推定される追加変数を含む最適計画上の時系列データのうちの後日の要件定義において追加された入力信号u1,…,ukを用いて出力信号zを演算し出力する。 The additional model 103 (additional model candidate) calculates the output signal z. The additional model 103 (additional model candidate) calculates and outputs the output signal z using input signals u1, ..., uk that are added in a later requirements definition from the time series data in the optimal plan that includes an additional variable that is estimated to be correlated with the number of personnel deployed at the production site.

モデル更新システム2のモデル誤差演算部213は、観測値y1と推定値y2との第1誤差e1に基づくモデル誤差J1を演算することで、先の要件定義のみに基づいて構築された既存モデル102の精度を測定する。 The model error calculation unit 213 of the model updating system 2 measures the accuracy of the existing model 102 constructed based only on the previous requirements definition by calculating the model error J1 based on the first error e1 between the observed value y1 and the estimated value y2.

モデル更新システム2の追加モデル誤差演算部214は、第1誤差e1と出力信号zとの誤差である第2誤差e2に基づく追加モデル誤差J2を演算する。これにより、追加モデル誤差演算部214は、後日の追加の要件定義に基づく追加モデル103(追加モデル候補)を既存モデル102に追加した場合の誤差を測定する。 The additional model error calculation unit 214 of the model updating system 2 calculates the additional model error J2 based on the second error e2, which is the error between the first error e1 and the output signal z. In this way, the additional model error calculation unit 214 measures the error when the additional model 103 (additional model candidate) based on a later additional requirement definition is added to the existing model 102.

モデル更新システム2の追加モデル誤差最小値演算部215は、追加モデル誤差J2を最小化するパラメータθを求める。モデル更新システム2の追加モデル誤差最小値演算部215は、追加モデル誤差J2を最小化するパラメータθ及びそのときの追加モデル誤差J2の最小値J2´を演算する。 The additional model error minimum value calculation unit 215 of the model updating system 2 determines the parameter θ that minimizes the additional model error J2. The additional model error minimum value calculation unit 215 of the model updating system 2 calculates the parameter θ that minimizes the additional model error J2 and the minimum value J2' of the additional model error J2 at that time.

モデル更新システム2のモデル改善度判定部216は、モデル誤差J1と最小値J2´の差であるモデル改善度Eを求めることで、追加の要件定義に基づく追加モデル103(追加モデル候補)の追加によって、予測精度が向上するかを判定する。モデル更新システム2のモデル更新部217は、モデル改善度判定部216によってモデル改善度Eが所定閾値Th1より大であると判定された場合に、予測精度が向上するとして、追加モデル103(追加モデル候補)を既存モデル102に追加する。 The model improvement degree determination unit 216 of the model updating system 2 determines whether the prediction accuracy will be improved by adding the additional model 103 (additional model candidate) based on the additional requirements definition by calculating the model improvement degree E, which is the difference between the model error J1 and the minimum value J2'. If the model improvement degree determination unit 216 determines that the model improvement degree E is greater than a predetermined threshold value Th1, the model updating unit 217 of the model updating system 2 adds the additional model 103 (additional model candidate) to the existing model 102, assuming that the prediction accuracy will be improved.

予測システム3の推定部311は、追加モデル103(追加モデル候補)が既存モデル102に追加されると、観測値y1の推定値yを出力する。推定値yは、入力信号x1,…,xnに対して既存モデル102が出力する推定値y2と、追加の入力信号u1,…,ukに対して追加モデル103が出力する出力信号zとの合算値である。 When the additional model 103 (additional model candidate) is added to the existing model 102, the estimation unit 311 of the prediction system 3 outputs an estimate y of the observed value y1. The estimate y is the sum of the estimate y2 output by the existing model 102 for the input signals x1, ..., xn, and the output signal z output by the additional model 103 for the additional input signals u1, ..., uk.

実施例3によれば、既存モデル102の構築後に追加で変数が要件定義された場合でも、既存モデル102を保持したまま、後に要件定義された追加変数のみで追加モデル103を構築する。そして追加モデル103を既存モデル102に追加することでモデル精度が向上する場合に、追加変数及び追加モデル103を追加することで、要件定義における変数追加に際しても、低コストで高精度なモデルを作成し、モデル精度の低下を抑制することができる。 According to the third embodiment, even if additional variables are defined as requirements after the construction of the existing model 102, the existing model 102 is retained and the additional model 103 is constructed using only the additional variables defined later as requirements. Then, if adding the additional model 103 to the existing model 102 improves model accuracy, adding the additional variables and the additional model 103 makes it possible to create a highly accurate model at low cost and suppress a decrease in model accuracy even when variables are added in the requirements definition.

以上、本発明の一実施形態について詳述したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、上記の実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また上記実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。 Although one embodiment of the present invention has been described above in detail, the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications are possible without departing from the gist of the invention. For example, the above embodiment has been described in detail to clearly explain the present invention, and is not necessarily limited to having all of the configurations described. In addition, it is possible to add, delete, or replace part of the configuration of the above embodiment with other configurations.

また上記の各構成、機能部、処理部、処理手段等は、それらの一部または全部を、例えば、集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリやハードディスク、SSD(Solid State Drive)等の記録装置、ICカード、SDカード、DVD等の記録媒体に置くことができる。 Furthermore, the above-mentioned configurations, functional units, processing units, processing means, etc. may be realized in part or in whole in hardware, for example by designing them as integrated circuits. Furthermore, the above-mentioned configurations, functions, etc. may be realized in software by a processor interpreting and executing a program that realizes each function. Information on the programs, tables, files, etc. that realize each function can be stored in a memory, a hard disk, a recording device such as an SSD (Solid State Drive), an IC card, an SD card, a DVD, or other recording media.

また上記の各図において、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、必ずしも実装上の全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。例えば、実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。 In addition, in each of the above figures, the control lines and information lines shown are those that are considered necessary for explanation, and do not necessarily show all of the control lines and information lines in the implementation. For example, in reality, it can be considered that almost all components are interconnected.

また以上に説明したモデル生成システム1、モデル更新システム2、及び予測システム3の各種機能部、各種処理部、各種データベースの配置形態は一例に過ぎない。各種機能部、各種処理部、各種データベースの配置形態は、モデル生成システム1、モデル更新システム2、及び予測システム3が備えるハードウェアやソフトウェアの性能、処理効率、通信効率等の観点から最適な配置形態に変更し得る。 The above-described layout of the various functional units, processing units, and databases of the model generation system 1, model updating system 2, and prediction system 3 is merely an example. The layout of the various functional units, processing units, and databases can be changed to an optimal layout in terms of the performance, processing efficiency, communication efficiency, etc. of the hardware and software provided in the model generation system 1, model updating system 2, and prediction system 3.

また前述した各種のデータを格納するデータベースの構成(スキーマ(Schema)等)は、リソースの効率的な利用、処理効率向上、アクセス効率向上、検索効率向上等の観点から柔軟に変更し得る。 In addition, the structure of the database (schema, etc.) that stores the various types of data mentioned above can be flexibly changed from the perspective of efficient use of resources, improved processing efficiency, improved access efficiency, improved search efficiency, etc.

1:モデル生成システム、2:モデル更新システム、3:予測システム、102:既存モデル、103,103-1,103-2,…:追加モデル、132:モデル、211:データ前処理部、212:追加モデル候補生成部、213:モデル誤差演算部、214:追加モデル誤差演算部、215:追加モデル誤差最小値演算部、216:モデル改善度判定部、217:モデル更新部、218:モデル改善度判定条件決定部、232:モデル改善度判定条件。
1: model generation system, 2: model updating system, 3: prediction system, 102: existing model, 103, 103-1, 103-2, ...: additional models, 132: model, 211: data pre-processing unit, 212: additional model candidate generation unit, 213: model error calculation unit, 214: additional model error calculation unit, 215: additional model error minimum value calculation unit, 216: model improvement degree judgment unit, 217: model updating unit, 218: model improvement degree judgment condition determination unit, 232: model improvement degree judgment condition.

Claims (16)

モデル更新装置が実行する、システムの出力又は実現象の観測値を推定するためのモデルを更新するモデル更新方法であって、
前記観測値と、第1入力情報を前記モデルに入力して出力された該観測値の推定値である第1出力情報と、の差分である第1誤差に基づくモデル誤差を演算するモデル誤差演算ステップと、
前記第1誤差と、前記第1入力情報とは異なる第2入力情報を所定パラメータを含む所定関数で表される追加モデル候補に入力して出力された第2出力情報と、の差分である第2誤差に基づく追加モデル誤差を演算する追加モデル誤差演算ステップと、
前記追加モデル誤差を最小化する前記所定パラメータの特定値及び該特定値のときの該追加モデル誤差の最小値を演算する追加モデル誤差最小値演算ステップと、
前記モデル誤差と、前記追加モデル誤差の前記最小値と、の差分であるモデル改善度を演算するモデル改善度演算ステップと、
前記モデル改善度が所定条件を充足するかを判定するモデル改善度判定ステップと、
前記モデル改善度が前記所定条件を充足すると判定された場合に、前記モデルが前記第1入力情報及び前記第2入力情報を入力として前記第1出力情報と前記第2出力情報の和を出力するように、前記特定値を代入した前記追加モデル候補を追加モデルとして該モデルに追加して更新するモデル更新ステップと、
を有することを特徴とするモデル更新方法。
A model updating method for updating a model for estimating an output of a system or an observed value of an actual phenomenon, the method comprising:
a model error calculation step of calculating a model error based on a first error which is a difference between the observed value and first output information which is an estimate of the observed value outputted by inputting first input information to the model;
an additional model error calculation step of calculating an additional model error based on a second error which is a difference between the first error and second output information outputted by inputting second input information different from the first input information to an additional model candidate represented by a predetermined function including predetermined parameters;
an additional model error minimum value calculation step of calculating a specific value of the predetermined parameter that minimizes the additional model error and a minimum value of the additional model error at the specific value;
a model improvement degree calculation step of calculating a model improvement degree which is a difference between the model error and the minimum value of the additional model error;
a model improvement degree determining step of determining whether the model improvement degree satisfies a predetermined condition;
a model updating step of adding the additional model candidate into which the specific value has been substituted as an additional model to the model so that the model receives the first input information and the second input information as input and outputs the sum of the first output information and the second output information when it is determined that the model improvement degree satisfies the predetermined condition, and updating the model;
13. A method for updating a model, comprising:
請求項1に記載のモデル更新方法であって、
前記所定パラメータは、線形結合の係数及びバイアス項であり、
前記追加モデル候補は、前記第2入力情報のそれぞれを入力した各関数の前記線形結合で表される、ことを特徴とするモデル更新方法。
2. A model updating method according to claim 1, comprising:
the predetermined parameters are coefficients and bias terms of a linear combination;
A model updating method, characterized in that the additional model candidate is represented by the linear combination of each function inputted with each of the second input information.
請求項2に記載のモデル更新方法であって、
前記追加モデル候補は、1つの前記第2入力情報を入力した関数の一次関数の形式で表され、
前記追加モデル誤差演算ステップにおいて前記第2入力情報を1つずつ選択し、選択した1つの前記第2入力情報をもとに前記追加モデル誤差を演算し、前記追加モデル誤差最小値演算ステップ、前記モデル改善度演算ステップ、前記モデル改善度判定ステップ、及び前記モデル更新ステップを繰り返し実行する、ことを特徴とするモデル更新方法。
3. A model updating method according to claim 2, comprising:
The additional model candidate is expressed in the form of a linear function of a function to which one of the second input information is input,
a step of selecting the second input information one by one in the additional model error calculation step, calculating the additional model error based on the selected one piece of second input information, and repeatedly executing the additional model error minimum value calculation step, the model improvement degree calculation step, the model improvement degree determination step, and the model updating step.
請求項3に記載のモデル更新方法であって、
ある前記第2入力情報についての前記追加モデル候補を前記モデルに追加した場合に一定以上のモデル精度の向上が得られた時点で、前記繰り返し実行を終了する、ことを特徴とするモデル更新方法。
4. A model updating method according to claim 3, comprising the steps of:
a step of terminating the repeated execution when a certain level of improvement in model accuracy is obtained when the additional model candidate for a certain piece of second input information is added to the model.
請求項1に記載のモデル更新方法であって、
前記所定条件は、前記モデル改善度が前記モデル誤差に対する所定割合を超過することである、ことを特徴とするモデル更新方法。
2. A model updating method according to claim 1, comprising:
2. A model updating method, comprising: the predetermined condition being that the model improvement exceeds a predetermined ratio to the model error.
請求項1に記載のモデル更新方法であって、
前記所定条件は、前記モデル改善度が、前記モデル誤差に対する所定割合を前回の前記モデルの更新からの経過時間で除算した値を超過することである、ことを特徴とするモデル更新方法。
2. A model updating method according to claim 1, comprising:
11. A method for updating a model, comprising: the predetermined condition being that the degree of model improvement exceeds a value obtained by dividing a predetermined ratio of the model error by the elapsed time since the previous update of the model.
請求項1に記載のモデル更新方法であって、
前記第1誤差を演算する第1誤差演算ステップを有する、ことを特徴とするモデル更新方法。
2. A model updating method according to claim 1, comprising:
A model updating method comprising: a first error calculation step of calculating the first error.
請求項1に記載のモデル更新方法であって、
前記モデル誤差は、前記観測値及び前記第1出力情報の時系列データのデータ期間にわたる前記第1誤差の二乗和誤差である、ことを特徴とするモデル更新方法。
2. A model updating method according to claim 1, comprising:
2. A model updating method, comprising: a step of: updating a model based on a time series data of the first output information and the observed value;
請求項1に記載のモデル更新方法であって、
前記追加モデル誤差は、前記観測値、前記第1出力情報、及び前記第2出力情報の時系列データのデータ期間にわたる前記第2誤差の二乗和誤差であり、
前記追加モデル誤差最小値演算ステップでは、
前記第2誤差の二乗和誤差を最小化する前記特定値と前記最小値を、正規方程式を用いて演算する、ことを特徴とするモデル更新方法。
2. A model updating method according to claim 1, comprising:
the additional model error is a sum-of-squares error of the second error over a data period of the time series data of the observation value, the first output information, and the second output information;
In the additional model error minimum value calculation step,
a specific value and a minimum value that minimize a square sum error of the second error are calculated using a normal equation.
請求項1に記載のモデル更新方法であって、
前記モデルは、第1期間に取得及び加工された学習データに基づいて構築されたものであり、
前記追加モデル候補は、前記第1期間よりも後の第2期間に取得及び加工された学習データに基づいて構築されたものである、ことを特徴とするモデル更新方法。
2. A model updating method according to claim 1, comprising:
The model is constructed based on learning data acquired and processed during a first period,
The model updating method, characterized in that the additional model candidate is constructed based on learning data acquired and processed in a second period after the first period.
請求項10に記載のモデル更新方法であって、
前記学習データは、前記モデル及び前記追加モデル候補の構築の際に加工の工数が一定以上に大きいために、少なくとも前記第1期間と前記第2期間とに時期を分けて加工することが必要な業務記録である、ことを特徴とするモデル更新方法。
11. A model updating method according to claim 10, comprising the steps of:
the learning data is business records that need to be processed at least in separate periods into the first period and the second period because the amount of processing effort required to construct the model and the additional model candidate is greater than or equal to a certain amount.
請求項1に記載のモデル更新方法であって、
前記モデルは、第1期間に取得及び加工された学習データに基づいて構築されたものであり、
前記追加モデル候補は、前記第1期間よりも一定期間経過後の第2期間に、前記システム又は前記実現象の環境条件が変更又は変化したことに応じて取得及び加工された学習データに基づいて構築されたものである、ことを特徴とするモデル更新方法。
2. A model updating method according to claim 1, comprising:
The model is constructed based on learning data acquired and processed during a first period,
the additional model candidate is constructed based on learning data acquired and processed in response to a change or transition in an environmental condition of the system or the real phenomenon during a second time period that is a certain period after the first time period.
請求項12に記載のモデル更新方法であって、
前記学習データは、製造現場における生産品の品質管理に関する情報である、ことを特徴とするモデル更新方法。
13. A model updating method according to claim 12, comprising the steps of:
A model updating method, characterized in that the learning data is information regarding quality control of products at a manufacturing site.
請求項1に記載のモデル更新方法であって、
前記モデルは、第1期間に定義された要件定義に基づいて取得及び加工された学習データに基づいて構築されたものであり、
前記追加モデル候補は、前記第1期間よりも後の第2期間に、追加で定義された要件定義に基づいて取得及び加工された学習データに基づいて構築されたものである、ことを特徴とするモデル更新方法。
2. A model updating method according to claim 1, comprising:
The model is constructed based on learning data acquired and processed based on a requirements definition defined in a first period,
a model updating method, characterized in that the additional model candidate is constructed based on learning data acquired and processed based on an additional requirement definition defined in a second period after the first period.
請求項14に記載のモデル更新方法であって、
前記学習データは、生産業務における最適計画に関する情報である、ことを特徴とするモデル更新方法。
15. A model updating method according to claim 14, comprising the steps of:
A model updating method, characterized in that the learning data is information regarding an optimal plan for production operations.
システムの出力又は実現象の観測値を推定するためのモデルを更新するモデル更新装置であって、
前記観測値と、第1入力情報を前記モデルに入力して出力された該観測値の推定値である第1出力情報と、の差分である第1誤差に基づくモデル誤差を演算するモデル誤差演算部と、
前記第1誤差と、前記第1入力情報とは異なる第2入力情報を所定パラメータを含む所定関数で表される追加モデル候補に入力して出力された第2出力情報と、の差分である第2誤差に基づく追加モデル誤差を演算する追加モデル誤差演算部と、
前記追加モデル誤差を最小化する前記所定パラメータの特定値及び該特定値のときの該追加モデル誤差の最小値を演算する追加モデル誤差最小値演算部と、
前記モデル誤差と、前記追加モデル誤差の前記最小値と、の差分であるモデル改善度を演算し、該モデル改善度が所定条件を充足するかを判定するモデル改善度判定部と、
前記モデル改善度が前記所定条件を充足すると判定された場合に、前記モデルが前記第1入力情報及び前記第2入力情報を入力として前記第1出力情報と前記第2出力情報の和を出力するように、前記特定値を代入した前記追加モデル候補を追加モデルとして該モデルに追加して更新するモデル更新部と、
を有することを特徴とするモデル更新方法。
A model updating device for updating a model for estimating an output of a system or an observed value of an actual phenomenon,
a model error calculation unit that calculates a model error based on a first error that is a difference between the observed value and first output information that is an estimate of the observed value outputted by inputting first input information to the model;
an additional model error calculation unit that calculates an additional model error based on a second error, which is a difference between the first error and second output information outputted by inputting second input information different from the first input information to an additional model candidate represented by a predetermined function including predetermined parameters;
an additional model error minimum value calculation unit that calculates a specific value of the predetermined parameter that minimizes the additional model error and a minimum value of the additional model error at the specific value;
a model improvement degree determining unit that calculates a model improvement degree, which is a difference between the model error and the minimum value of the additional model error, and determines whether the model improvement degree satisfies a predetermined condition;
a model updating unit that, when it is determined that the model improvement degree satisfies the predetermined condition, updates the model by adding the additional model candidate into which the specific value has been substituted as an additional model so that the model receives the first input information and the second input information as input and outputs the sum of the first output information and the second output information;
13. A method for updating a model, comprising:
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