JP3299164B2

JP3299164B2 - 計算機システム

Info

Publication number: JP3299164B2
Application number: JP01027698A
Authority: JP
Inventors: 佳秀田森
Original assignee: Japan Science and Technology Corp
Current assignee: Japan Science and Technology Agency
Priority date: 1998-01-22
Filing date: 1998-01-22
Publication date: 2002-07-08
Anticipated expiration: 2018-01-22
Also published as: JPH11212795A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、注意機構を取り入
れた新しい計算機システムに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】このような分野における発明者による先
行文献として、例えば、（１）生体の科学４６（１），
Ｐ６０〜６６「脳の情報処理はいかにして機械の情報処
理と区別されるのか」に開示されるものがある。

【０００３】「脳の情報処理」をコンピューターの情報
処理と大きく異なるものにしている機能は、「能動的選
択」である。すなわち、外界の入力に注目したり、特定
の思索に集中／注目したりする機能である。このような
情報処理機構のことは、脳科学で、「注意機構（Ａｔｔ
ｅｎｔｉｏｎ）」と呼ばれるが、この注意機構は、昔か
ら良く知られるＷｉｎｎｅｒ−Ｔａｋｅ−Ａｌｌ（ＷＴ
Ａ）メカニズムによって実現されていると最近考えられ
るようになってきた。

【０００４】このＷＴＡメカニズムは、一番大きな入力
を与えるニューロンからの入力以外の入力が抑制される
ことにより、数ミリ秒後には、そのニューロンだけが活
動をするような状態ができあがるという神経機構であ
る。要するに、最大値の検出を行い、最大の入力を与え
る情報処理だけを許容するというアルゴリズムである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】現在のコンピューター
にも、条件判断をプログラムに組み込む仕組みは備わっ
ているが、これはその条件判断の内容が任意であるた
め、条件判断の内容をプログラマーが詳細にわたり記述
しなければならない。

【０００６】しかしながら、脳における条件判断である
注意機構は、たった一種類のＷＴＡメカニズムによって
いるというのである。

【０００７】一方、近年、コンピューター産業におい
て、プログラムを部品化することのできる、エージェン
トやオブジェクトを指向するコンピューター言語が応用
されるようになってきている。これらのプログラミング
における部品に相当する単位は、エージェント／オブジ
ェクト（以下、オブジェクトと言う）と呼ばれる。この
オブジェクト同士がメッセージを交換し合うことによっ
て、処理が行われるのが、オブジェクト指向である。こ
こで使われるメッセージの内容が、任意に実装される関
数（メソッド）であるため、このメソッドの内容を詳細
にプログラマーが記述することが必要となる。このこと
が、プログラマーに大きな負担を強いてきているのは、
周知の事実である。

【０００８】本発明は、上記問題点を解決するために、
脳の情報処理に学び、注意機構を、コンピューターの情
報処理に組み込んだ、新しい計算機システムを提供する
ことを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、〔１〕演算処理を行う演算手段と記憶手段とを有し、記
憶手段に記憶されているプログラムに従って記憶手段に
格納されているデータを演算手段で演算する計算機シス
テムであって、複数のＪＯＢの間に上位・下位の関係が
あり、各ＪＯＢはそれぞれ、下位ＪＯＢの重要度を表す
重みのリストであるウェイト・リストと、全てのＪＯＢ
に付けられる通し番号であるＩＤと、下位ＪＯＢのＩＤ
リストであるＩＤ・イン・リストと、プログラム本体
と、ＪＯＢの持つ値であるバリューと、上位ＪＯＢのＩ
ＤリストであるＩＤ・アウト・リストとを記憶手段に記
憶するとともに、各ＪＯＢは前記重みとバリューの増減
処理を前記演算手段を用いて行うとともに、上位ＪＯＢ
から起動要求を受けると、自身の下位にある下位ＪＯＢ
の各々の前記バリューとその下位ＪＯＢに対応付けられ
ている前記重みの積を演算手段で演算して当該積の値が
最大となる下位ＪＯＢに起動要求を送るとともに、自身
が有するプログラム本体を実行するか否かを決定するた
めの閾値と自身が有する前記バリューとを前記演算手段
を用いて比較し、比較結果に応じて前記プログラム本体
を実行する処理を行うメソッドを記憶手段に記憶してい
るようにしたものである。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て詳細に説明する。

【００１１】図１は本発明の実施例を示す注意機構を有
する計算機システムのＪＯＢ（ジョブ）の構成図、図２
はそのＪＯＢの情報処理のフローチャート、図３はその
ＪＯＢの連鎖例を示す図である。

【００１２】本発明は、注意機構（Ａｔｔｅｎｔｉｏ
ｎ）を取り入れた新しい計算機システムを構築してお
り、この新しいコンピューター言語の名前については、
ここでは、ＡＯＰＬ（ＡｔｔｅｎｔｉｏｎＯｒｉｅｎ
ｔｅｄＰｒｏｇｒａｍｍｉｎｇＬａｎｇｕａｇｅ）と
いう省略名を用いる。

【００１３】このＡＯＰＬの構成単位は、ＪＯＢと呼ば
れるメソッドが画一化されたオブジェクトの一種であ
り、ＡＯＰＬにおいて、ＪＯＢ以外の構成単位は存在し
ない。

【００１４】そこで、図１に示すように、本発明のＪＯ
Ｂは、ウエイト・リスト（Ｗｅｉｇｈｔｌｉｓｔ）
（１）、ＩＤ（２）、ＩＤ・イン・リスト（ＩＤＩＮ
ｌｉｓｔ）（３）、プログラム本体（Ｐｒｏｇｒａｍ
ｂｏｄｙ）（４）、バリュー（Ｖａｌｕｅ）（５）、
ＩＤ・アウト・リスト（ＩＤＯＵＴｌｉｓｔ）
（６）からなる。

【００１５】ここで、ＩＤ（２）は全てのＪＯＢに付け
られる通し番号、ＩＤ・イン・リスト（３）は関連する
下位ＪＯＢのＩＤのリスト、ＩＤ・アウト・リスト
（６）は上位ＪＯＢのＩＤリスト、バリュー（５）はＪ
ＯＢの持つ値であって、０〜１までの実数で示される。
ウエイト・リスト（１）は、下位ＪＯＢの重要度を表す
重みのリストであり、０〜１までの実数で示される。プ
ログラム本体（４）は通常のオブジェクトと同様なプロ
グラム本体から構成される。

【００１６】次に、あるＪＯＢの情報処理の流れを図２
を参照しながら説明する。

【００１７】（１）まず、上位ＪＯＢからの実行要求を
受けたか否かをチェックする（ステップＳ１）。

【００１８】（２）上位ＪＯＢからの実行要求を受けた
場合には、ＩＤ・イン・リストに列記された下位ＪＯＢ
に値（バリュー）請求を出す（ステップＳ２）。

【００１９】（３）得られたバリュー値とウェイトを掛
けた値の中で最大の値を持つ下位ＪＯＢに実行要求を出
す（ステップＳ３）。

【００２０】（４）上記ステップＳ３の下位ＪＯＢの実
行の終了のメッセージを待つ（ステップＳ４）。

【００２１】（５）下位ＪＯＢの実行が終了したか否か
をチェックする（ステップＳ５）。

【００２２】（６）正常に終了した場合は、上記ステッ
プＳ３で選ばれた下位ＪＯＢの番号に対応するウエイト
を増加させる（ステップＳ６）。

【００２３】（７）バリュー値が閾値以上であるか否か
をチェックする（ステップＳ７）。

【００２４】（８）ステップＳ７において、ＹＥＳの場
合には、プログラム本体を実行する（ステップＳ８）。

【００２５】（９）ステップＳ８において、プログラム
が実行された場合は、バリューの値を増加させ、上位Ｊ
ＯＢに正常終了メッセージを送出する（ステップＳ
９）。

【００２６】（１０）ステップＳ７において、ＮＯの場
合には、上位ＪＯＢに異常終了メッセージを送出する
（ステップＳ１０）。

【００２７】なお、「実行要求」は、待ち状態の時のみ
受け取り、「バリュー請求」はいつでも受け取るものと
する。すなわち、ＪＯＢは実行要求待ちの状態にある時
のみ実行要求を受け取る。もし、ＪＯＢが実行要求待ち
の状態に無いときに、上位ＪＯＢからの実行要求があっ
た場合は、「異常終了メッセージ」を上位ＪＯＢに返
す。

【００２８】一方、ＪＯＢは、上位ＪＯＢからバリュー
請求を受けた時は、いつでも、現在のバリューの値を請
求を出した上位ＪＯＢに返す。

【００２９】また、ステップＳ８のプログラム本体の実
行は、全てのＪＯＢに共通な実数値として設定されてい
る閾値とバリュー値との比較において、バリュー値が閾
値より大きい時にのみ実行され、実行されなかった場合
は「異常終了のメッセージ」が、実行要求を出したプロ
グラムに返される。一方、実行された場合は、「正常終
了のメッセージ」が返される。

【００３０】また、ステップＳ９におけるバリュー値の
増加も、プログラム本体が実行されなかった時は行わな
い。閾値の値としては、０〜１までの実数値であればよ
い。例えば、０．５くらいが考えられる。

【００３１】次に、ＡＯＰＬのプログラミングについて
説明する。

【００３２】ＡＯＰＬにおけるプログラミングは、必要
なＪＯＢを記述してゆくだけの作業となる。ＪＯＢの記
述は、そのＪＯＢが選択されたとき実行されるプログラ
ム本体の記述と、そのプログラムを起動すること（呼び
出すこと）のできる上位ＪＯＢの選択と、そのプログラ
ムを実行するために予め必要な処理を行うＪＯＢをリス
トすることである。バリューの値や、ウエイト（重み）
の値は一律（０．１程度の初期値を与えておく）。この
ようにして、図３に示すようなＪＯＢの連鎖を構成する
ことが、プログラミング作業である。

【００３３】ここで、図３において、下に位置するＪＯ
Ｂ程、「上位」であり、上に位置するＪＯＢ程、「下
位」である。一番下のＪＯＢ（一番上位のＪＯＢ）６か
ら中間（二段目）の一番左に位置するＪＯＢ４では、Ｉ
Ｄ・イン・リストにリストされた下位ＪＯＢ達（図では
一番上に並んでいるＪＯＢ）に対して「バリュー請求」
が行われる。

【００３４】例えば、図では、ＪＯＢ１からは、０．２
というバリューがＪＯＢ４に対して返され、ＪＯＢ２か
らは、０．４というバリューがＪＯＢ４の「バリュー請
求」に対して返されてくるはずである。この下位ＪＯＢ
から返されたバリューに、それぞれ対応するウエイト
（ＪＯＢ４のウエイトリストにリストされている重み）
を掛けた値のうち最大となる下位ＪＯＢ（図の例では、
ＪＯＢ２、すなわち、最上段の左から２番目のＪＯＢ）
に対して、「実行要求」が送られる。この「実行要求」
が送られたＪＯＢ２では、ＪＯＢ４と同様な手順の処理
が行われるのである。

【００３５】このように、「上位」から「下位」に対し
て（図では、下に位置するＪＯＢから、上に位置するＪ
ＯＢに対して）は、「実行要求」や、「バリュー請求」
が送られる。一方、「下位」から「上位」に対しては、
請求された「バリュー」や、「プログラム本体の終了メ
ッセージ（プログラム本体が実行されなかった時は異常
終了となる）」が返される。

【００３６】「下位ＪＯＢ」において、主に入出力等、
具体的な概念に相当する詳細な記述がプログラム本体で
なされるべきであり、「上位ＪＯＢ」では、（「あれを
しなさい」とか「これをしなさい」と言った）抽象的な
概念がプログラム本体に記述されるべきである。

【００３７】このようなＪＯＢの連鎖は、通常図３のよ
うな木構造をとるが、必要に応じて、下位ＪＯＢが上位
ＪＯＢの下位に来るようなプログラミングを禁止するも
のではない。すなわち、ＪＯＢの連鎖が、ループや網の
構造をとることもあり得る。

【００３８】また、ＪＯＢの実行は、「実行要求」や
「バリュー請求」を受け付けることのできるような、Ｊ
ＯＢの状態や、待ち状態に入るタイミングが規定されて
いるので、非同期並列的に行われてもよいことに注意す
る。

【００３９】また、各ＪＯＢ内に記述されるプログラム
の本体を記述する言語の仕様はどのようなものであって
もよい。例えば、Ｃ言語を用いるという仕様でも、本質
は変わらない。

【００４０】更に、重みは、基本的に「獣道のルール」
（何度も通ると増強される）に従う。すなわち、一度実
行される度に、少しずつ増加するようになっている。ま
た、全ての重みは自動的に少しずつ減少してゆくので、
この増加がどこまでも起きることはない。

【００４１】また、バリューは、何も指定しなければ、
一度実行される度に増加するように規定しているが、こ
の規定は、プログラム本体の中で自由に設定することが
可能である。

【００４２】なお、単純な神経回路網においては、ＷＴ
Ａ機構が期待するような注意機構を持つことが報告され
ている。しかしながら、神経回路網では、特定の情報処
理そのものにＷＴＡ機構が働くというものではなかっ
た。ＡＯＰＬは、ある下位ＪＯＢの中に記述されたプロ
グラム本体が実行されるかどうかが、競合する下位ＪＯ
Ｂの持つ値と、その下位ＪＯＢの重みが大きいかどうか
で決定される。

【００４３】通常のプログラムのように、プログラマー
が指定した仕事をするとは限らないが、これはＡＯＰＬ
で書かれたプログラムが自ら判断と選択を行うことを期
待しているのであるから当然のことである。因みに、プ
ログラマーが指定した仕事をするという用途には、これ
までのコンピューターを用いればよい。

【００４４】本発明によれば、重みやバリューの増減機
構によって、神経回路網と同様な自己組織化が生じ、プ
ログラマーが指定しなくても、期待したような情報処理
を行うことができる。

【００４５】エージェントとは、自立性を持ったオブジ
ェクトのことであるから、本発明は、いわゆるエージェ
ントを実現するためのコンピューター言語を提供するも
のであると言い換えることもできる。従来のエージェン
ト指向プログラミングと大きく異なる点は、プログラマ
ーがエージェントメソッドのプログラミングを、行う必
要がないという点である。エージェントプログラミング
においては、オブジェクト指向プログラミングと同様
に、自立するメソッドのプログラミングを一々プログラ
マーが行なわなければならなかった。ＡＯＰＬではメソ
ッドが画一化されて言語のエンジンに組込まれているた
め、メソッドの自己組織化が起こるので、それが必要な
いのである。

【００４６】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能
であり、これらを本発明の範囲から排除するものではな
い。

【００４７】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、重みやバリューの増減機構によって、神経回路
網と同様な自己組織化が生じ、プログラマーが指定しな
くとも、期待したような情報処理を行うことができる。

【００４８】また、メソッドが画一化されているため、
オブジェクト指向プログラミングでいうメソッドのプロ
グラミングの必要がない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す注意機構を有する計算機
システムのＪＯＢ（ジョブ）の構成図である。

【図２】本発明の実施例を示すＪＯＢの情報処理のフロ
ーチャートである。

【図３】本発明の実施例を示すＪＯＢの連鎖例を示す図
である。

【符号の説明】

１ウエイト・リスト（Ｗｅｉｇｈｔｌｉｓｔ）２ＩＤ３ＩＤ・イン・リスト（ＩＤＩＮｌｉｓｔ）４プログラム本体（Ｐｒｏｇｒａｍｂｏｄｙ）５バリュー（Ｖａｌｕｅ：値）６ＩＤ・アウト・リスト（ＩＤＯＵＴｌｉｓ
ｔ）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献今井、永嶋，「ロボットとの状況依存インタラクションに関する研究」，情報処理学会研究報告，日本，社団法人情報処理学会・発行，1996年７月27日，Ｖｏｌ．96，Ｎｏ．74（96−ＳＬＰ−12）, ｐｐ．25−32，特許庁ＣＳＤＢ文献番号：ＣＳＮＴ200000592005 橋本、福島，「選択的注意機構による顔の部分パターンの認識と切出し」，電子情報通信学会論文誌，日本，社団法人電子情報通信学会・発行，1997年８月25 日，Ｖｏｌ．Ｊ80−Ｄ−ＩＩ，Ｎｏ. ８，ｐｐ．2194−2202，特許庁ＣＳＤＢ文献番号：ＣＳＮＴ199700171018 和田、岡田，「グラフ最短路問題における自律型エージェントモデルの研究（４）−鉄道網の最適経路探索システムの構築」，電子情報通信学会技術研究報告，日本，社団法人電子情報通信学会・発行，1995年３月14日，Ｖｏｌ．95，Ｎｏ．575（ＫＢＳＥ95−50〜57），ｐｐ. 25−32，特許庁ＣＳＤＢ文献番号：ＣＳＮＴ199900838003 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G06N 1/00 - 7/00 G06F 9/44 G06F 9/46 ＪＳＴファイル（ＪＯＩＳ) ＣＳＤＢ（日本国特許庁)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】演算処理を行う演算手段と記憶手段とを
有し、記憶手段に記憶されているプログラムに従って記
憶手段に格納されているデータを演算手段で演算する計
算機システムであって、複数のＪＯＢの間に上位・下位
の関係があり、各ＪＯＢはそれぞれ、下位ＪＯＢの重要
度を表す重みのリストであるウェイト・リストと、全て
のＪＯＢに付けられる通し番号であるＩＤと、下位ＪＯ
ＢのＩＤのリストであるＩＤ・イン・リストと、プログ
ラム本体と、ＪＯＢの持つ値であるバリューと、上位Ｊ
ＯＢのＩＤリストであるＩＤ・アウト・リストとを記憶
手段に記憶するとともに、各ＪＯＢは前記重みとバリュ
ーの増減処理を前記演算手段を用いて行うとともに、上
位ＪＯＢから起動要求を受けると、自身の下位にある下
位ＪＯＢの各々の前記バリューとその下位ＪＯＢに対応
付けられている前記重みの積を演算手段で演算して当該
積の値が最大となる下位ＪＯＢに起動要求を送るととも
に、自身が有するプログラム本体を実行するか否かを決
定するための閾値と自身が有する前記バリューとを前記
演算手段を用いて比較し、比較結果に応じて前記プログ
ラム本体を実行する処理を行うメソッドを記憶手段に記
憶していることを特徴とする計算機システム。