JP7042545B2 - データ解釈装置、方法及びプログラム、データ統合装置、方法及びプログラム、並びにデジタル都市構築システム - Google Patents
データ解釈装置、方法及びプログラム、データ統合装置、方法及びプログラム、並びにデジタル都市構築システム Download PDFInfo
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Description
[1]オブジェクトの型変換を自動実行するプラットフォームを備えたデータ解釈装置であって、前記プラットフォームは、前記データ解釈装置の制御部に設けられ、獲得部及び解釈部を有しており、前記獲得部が、入力データを前記プラットフォームのオブジェクトとして獲得し;前記解釈部が、前記オブジェクトに対して初期グラフを作成し、グラフの各ノードに関連付けられたオブジェクトの外延側または内包側への型変換を適宜実行しながら、前記初期グラフからグラフを自動成長させることで解釈を行う;ように、制御部を動作させる、データ解釈装置。
[2]前記解釈部は、前記オブジェクト間の外延・内包関係に基づいて前記オブジェクトの外延側への型変換であるダウンキャストを実行し、前記ダウンキャスト後のオブジェクトに関連付けられるノードを前記グラフに追加させることで、前記グラフを自動成長させる、[1]に記載のデータ解釈装置。
[3]オブジェクトの型変換を自動実行するプラットフォームを用いたデータ解釈方法であって、前記プラットフォームは、コンピュータの制御部に設けられ、獲得部及び解釈部を有しており、前記獲得部が、入力データを前記プラットフォームのオブジェクトとして獲得するステップ;前記解釈部が、前記オブジェクトに対して初期グラフを作成し、グラフの各ノードに関連付けられたオブジェクトの外延側または内包側への型変換を適宜実行しながら、前記初期グラフからグラフを自動成長させることで解釈を行うステップ;を実行する、データ解釈方法。
[4]コンピュータが実行するプログラムであって、当該コンピュータの制御部に備えられ、獲得部及び解釈部を有し、オブジェクトの型変換を自動実行するプラットフォームにおいて、前記獲得部が、入力データを前記プラットフォームのオブジェクトとして獲得するステップ;前記解釈部が、前記オブジェクトに対して初期グラフを作成し、グラフの各ノードに関連付けられたオブジェクトの外延側または内包側への型変換を適宜実行しながら、前記初期グラフからグラフを自動成長させることで解釈を行うステップ;を行うように、制御部を動作させる、プログラム。
[5]オブジェクトの型変換を自動実行するプラットフォームを備えたデータ統合装置であって、当該プラットフォームは制御部に設けられ、獲得部及び解釈部を有しており、前記獲得部が、入力データを前記プラットフォームのオブジェクトとして獲得し;前記解釈部が、前記オブジェクトに対して初期グラフを作成し、グラフの各ノードに関連付けられたオブジェクトの外延側または内包側への型変換を適宜実行しながら、前記初期グラフからグラフを自動成長させることで解釈を行い、1以上の前記オブジェクトを統合した統合データを構築する;ように、制御部を動作させる、データ統合装置。
[6]オブジェクトの型変換を自動実行するプラットフォームを用いたデータ統合方法であって、前記プラットフォームはコンピュータの制御部に設けられ、獲得部及び解釈部を有しており、前記獲得部が、入力データを前記プラットフォームのオブジェクトとして獲得するステップ;前記解釈部が、オブジェクトに対して初期グラフを作成し、グラフの各ノードに関連付けられたオブジェクトの外延側または内包側への型変換を適宜実行しながら、前記初期グラフからグラフを自動成長させることで解釈を行い、1以上の前記オブジェクトを統合した統合データを構築するステップ;
を実行する、データ統合方法。
[7]コンピュータが実行するプログラムであって、当該コンピュータの制御部に備えられ、獲得部及び解釈部を有し、オブジェクトの型変換を自動実行するプラットフォームにおいて、前記獲得部が、入力データを前記プラットフォームのオブジェクトとして獲得するステップ;前記解釈部が、オブジェクトに対して初期グラフを作成し、グラフの各ノードに関連付けられたオブジェクトの外延側または内包側への型変換を適宜実行しながら、前記初期グラフからグラフを自動成長させることで解釈を行い、1以上の前記オブジェクトを統合した統合データを構築するステップ;を行うように、コンピュータの制御部を動作させる、プログラム。
[8]データの表現形式を自動変換するプラットフォームであって、
所定の要素プログラムを有し、任意の表現形式の入力及び出力をもつ複数のプログラムが、表現形式の自動変換によってデータを介して疎結合されており、統合データの表現対象が都市又は構造物である、デジタル都市構築プラットフォーム。
また、データ処理プラットフォームを用いて、新規なデータから古い資料までの幅広いデータから情報を抽出するためのデータ解釈装置、方法及びプログラムを、実現することができる。
更に、データ処理プラットフォームを用いて、複数のデータに分散している断片的な情報を統合してデータの表現対象の模型を作成するデータ統合装置、方法及びプログラムを、実現することができる。
はじめに、データ処理プラットフォーム(Data Processing Platform:DPP)について、「1.1.研究の目的と内容」、「1.2.データの表現形式が自動変換されることの意義と重要性」、「1.3.データ間の論理的な同等性の定義」、「1.4.DPPの要件と実装」、及び、「1.5.開発した理論および実装に対する結論」の節(それら節を、以下「本研究及び考案に係る開示」と称する)にて説明する。当該データ処理プラットフォームは、本発明者の研究に係るものであり、デジタル都市を構築するためのインタプリタとして機能する。
1.1.1. デジタル都市の必要性
地震や津波が都市にもたらす被害をスパコンで数値化する試みは、交通や経済に与える影響の評価など、学際的な研究に進展している。そして、その成果となるプログラム群は、高性能計算機とともに利用され、総合的な防災に役立てられることが期待されている。しかし、計算機とプログラムがあっても、災害を模擬する場となるデジタル都市がなければ実際の都市には適用できない。
デジタル都市は、どのようなものであるべきか。少なくとも、被害の数値化に必要な情報を自在に抽出できなければならない。また、「データ爆発」や「計算機性能の指数関数的向上」が生じている中、すぐに陳腐化する固定的なものではなく、柔軟に新データ・新プログラムに対応して、継続的に発展可能なものであるべきである。
デジタル都市構築の課題は、多種多様なデータから自在に情報を抽出することと、デジタル都市の継続的な発展を可能とすることの両立であるが、これは実は容易ではない。従来、自在な情報抽出のためにはデータの表現形式を標準化して統一する方策がとられるが、その表現形式は固定的であるからである。また、実情として、データは作成時の目的に応じた最適な表現形式で記録され、既存のデータの表現形式は統一されていない。
それでも、当面の目的のために必要な標準化を行い、デジタル都市を構築することはできる。しかし、この方法は、目的が変わるたびに、デジタル都市とその構築のためのプログラムを初期段階から開発する必要が生じる非効率なものであり、デジタル都市の複雑さが再開発に耐えられない段階になった時点で、デジタル都市構築技術の発展の頭打ちをもたらすことが予想される。
本来、標準化された機械部品の形状などと異なり、データの表現形式はそのデータの意味・内容が同等であれば柔軟に変更可能であり、特定の表現形式を入力として仮定したプログラムであっても、自動的に表現形式を変更する仕組みがあれば異なる形式で表現されたデータに適用が可能である。例えば、直交座標系で表現された二次元平面上の2点間の距離を計算するプログラムに対して、極座標系など他の座標系で表現された点が与えられた場合に、座標系の自動変換を行うことで一つのプログラムを複数の表現形式に対して共通利用可能とすることができる。もしこの仕組みが汎用的に実現できれば、表現形式に依存しない情報抽出プログラムが容易に作成可能となり、また、データやプログラムの入れ替えも容易となる。
本研究及び考案に係る開示の内容は次のように要約される。デジタル都市の構築においてデータの表現形式が自動変換されることの意義と重要性について「1.2.」で強調し、その変換のための理論、特にデータ間の論理的な同等性について「1.3.」で説明する。そして、その理論に対応する実装について「1.4.」で説明する。「1.5.」では、開発した理論および実装に対する結論を述べる。
1.2.1.この節の目的
この節「1.2.」では、デジタル都市の材料となるデータの表現形式の多様性とその多様性がもたらす利用の際の課題について説明する。また、データの表現形式をデータの意味に基づいて自動変換することによって、通常はデータの表現形式によって制限されるプログラムの適用範囲が拡大し、プログラムの再利用性が向上することを説明する。そして、この再利用性の向上によって、デジタル都市を自動構築するシステムが、要素プログラムを柔軟に追加・変更できる疎結合なシステムとして実現可能であることを説明する。
1.2.2.1.各分野における表現形式に対する工夫
デジタル都市の材料となるデータは、通常、何らかの特定の目的のために個別に作成されたデータであり、その表現形式は、それぞれ目的や使用方法に応じて工夫されている。
デジタル都市の構築と利用は、複数のデータを入力として目標のデータを出力する処理の体系的な適用と捉えることが可能であり、各々の処理は入力データと出力データによって特徴づけられる。一般に、同等な意味・内容をもつ処理に対しても、データの表現形式が異なれば異なるプログラムを実装する必要があり、表現形式が多様であることは著しく開発効率を低下させる恐れがある。例えば、二つの物体の距離を出力する簡単な処理に対しても、図23Aのように入力データの表現形式の組み合わせごとに実装が必要であり、容易に組み合わせ爆発が生じる。
もし、図23Bのように、利用するデータの表現形式を統一し、処理プログラムの実装を標準の表現形式に対してのみ行えば、類似の実装を繰り返すことを避けることができる。しかし、この方法論は、目的に適合した表現形式を設計して利用することを阻害するため、特に高性能計算の分野では実現可能ではない。高性能計算の分野で開発されるプログラムは、多くの場合に、計算性能の向上を目的として開発者が独自に設計した表現形式のデータを入力とするからである。標準化機構によって標準の表現形式が定められることの有用性は言うまでもないが、高性能計算分野で開発された高性能なプログラムを応用した数値シミュレーションをデジタル都市に適用するためには、多種多様な表現形式のデータが取り扱える、データとプログラムの連携に関する新しい方法論が必要である。
1.2.3.1.自動変換による処理プログラムの再利用(経路探索含む)
図23Cに示すように、データの表現形式をデータの意味に基づいて自動変換することで、プログラムの適用範囲を拡大させ、プログラムの再利用性を向上させることが可能である。通常、プログラムの適用範囲はデータの表現形式に依存するが、あらかじめ表現形式間にデータの意味・内容を保つ変換経路を定義し、この変換経路をたどる経路探索が自動で実施される機能を実装しておけば、プログラムの適用範囲は意味・内容に依存する形に拡大する。また、経路探索の方法を適切に定義することで複数の処理プログラムの実装から最適なものを選択して実行することも可能と考えられる。
図24のように、表現形式をノード、変換経路をリンクとするネットワークを考えることができる。ここで、図24は、表現形式と変換経路がつくるネットワークのトポロジーである。図24Aは、標準の表現形式を中心とする星形のネットワークであり、図24Bは、表現形式の自動変換に基づく自由なネットワークである。
近年では、デジタル都市の材料として有用なオープンデータが、クリアリングハウスを通じて数多く公開・共有されている。しかし、オープンデータの表現形式は多種多様であり、応用プログラムの開発者が複数のデータを組み合わせる際には、多くの場合に、データ一つ一つの表現形式を理解して、データから情報を抽出するプログラムを開発することから始める必要がある。もし表現形式の自動変換に基づく方法論を実現するシステムがあり、情報抽出プログラムが共有できれば、オープンデータと既開発の処理プログラムが自動的に結合され、応用プログラムの開発が容易になる。また、そのシステムでは、データの本質的でない詳細、すなわち特定の表現形式に固有の実装を意識せずにデータを取り扱うことができるため、データの利用者の学習負担も低減される。
表現形式の自動変換がデータの実装の詳細を隠蔽する一方で、プログラムの再利用性を高める別の仕組みであるアプリケーションプログラミングインターフェース(API)は、プログラムの実装の詳細を隠蔽する。Web APIによる都市情報の提供は、前述の情報抽出プログラムの共有にあたり、応用プログラムの開発コスト低減が期待される。このため、すでに都市の様々な情報がWeb APIとして提供されており、その数は今後も増加することが想定されるが、この状況は独自形式の有用なデータが増加することと類似している。APIを備えた応用プログラムも、その機能が入力と出力のデータの表現形式で特徴づけられるため、表現形式の自動変換を適用することが可能である。この場合に、入力データはAPIに対する指示を表現したものとなる。
1.2.4.1.デジタル都市の定義
都市の構成要素である構造物の耐用年数は長く、一方で研究開発の進展は速い。このため、設計、施工、維持管理、の各段階で生じるデータを蓄積しておき、後に開発される技術を適用して多目的に利用することが想定される。実際に、既存の構造物に対して膨大なデータが保存されており、そのデータの有効活用が進められている。例えば、数値シミュレーションを用いた地震や津波の被害推定がその一例である。数値シミュレーションを実施するためには、相応の詳細度をもつ都市の模型をコンピュータ上に表現する必要があり、その模型は、複数のデータから、都市の情報を断片として抽出し、現実の都市の構成要素に対する知識を表現したデータへと統合することで構築される。本研究及び考案に係る開示では、この統合された知識としての都市の模型をデジタル都市と定義する。デジタル都市は、数値シミュレーションの入力データなど、目的のデータを作成するための情報源として利用する。
デジタル都市の構築と利用の素朴な形態は、図25Aのように、都市の構成要素をすべて表現可能な標準の形式を定めて、材料となるデータからその形式で表現されたデータを作成し、標準形式のデータに対して実装されたプログラムを適用して目的のデータを作成することである。しかし、この形態が基づいているデータとプログラムの連携に関する方法論は、前述の通り、実際の多様な表現形式に対応できない。また、すべてのプログラムが標準形式に依存するため、標準形式の変更に多大な労力を要する。新しい標準形式に合わせて既存の古い標準形式のデータを手作業で変換する作業も膨大である。その結果として、都市の数値的な表現は固定化され、技術の発展を阻害する。
本研究及び考案に係る開示では、デジタル都市の構築と利用の形態として、図25Bのように、表現形式を自動変換する仕組みをもつ独自創作のインタプリタであるDPPを土台として、デジタル都市を構築するための要素プログラムを蓄積するデジタル都市構築システムを開発し、デジタル都市の材料データと目的データをそれぞれその入力と出力とすることを提案する。このシステムでは、プログラム間がデータを介して結合され、データとプログラムの間の結合がデータの表現形式ではなく、意味・内容に依存する。このことは、意味・内容が同じであれば表現形式の違いに依らず結合を柔軟に変更可能であることを意味する。要素プログラムを柔軟に追加・変更できる疎結合なシステムを利用することで、重複した開発を避けて技術の頭打ちを防ぐ設計を早期から採用することは、デジタル都市構築技術の発展にとってきわめて重要である。
異なる形式で表現された二つのデータが同等であることは、あるデータを異なる形式で表現された別のデータで代用する正しい置き換えが相互に可能であることである。二つのデータが正しく置き換え可能であるための条件について、もし明確な定義がなければ、置き換えたデータから本来と異なる意味・内容が抽出され得る。この節「1.3.」では、論理的に正しい置き換えが常に可能となるように、表現形式が異なるデータ間の論理的な同等性を、述語論理を用いて定義する。
データの表現形式を自動変換する基礎となる、データ表現間の論理的な同等性を定義するため、データ表現全体の集合を議論領域D1とした述語論理L1を考える。ここで、データの各表現形式はL1の1項述語に対応し、その1項述語の値が真となるD1の部分集合がその形式で表せるデータ表現の全体とする。二つのデータ表現が論理的に同等であることは、D1の元であるデータ表現間の外延・内包関係を表すL1の2項述語⇒が双方向に成立することと定義する。なお、「外延」という用語の代わりに「下位概念」、「内包」という用語の代わりに「上位概念」、「外延・内包関係」という用語の代わりに「上位概念・下位概念の関係」という用語がそれぞれ用いられてもよい。
∀x∀y∀z((x ⇒ y)&&(y ⇒ z)→(x ⇒ z))
以降、x ⇒ yが成立していることを、xはyを内包にもつ、あるいは、yはxを外延にもつということにする。また、2項述語⇔を次のように定義し、
∀x∀y((x ⇔ y)←→((x ⇒ y)&&(y ⇒ x)))
x⇔yが成立しているとき、xとyは同等であると定義する。
∀x∀y((x ⇒ y)→(ψ(…, y, …)→ψ(…, x, …))) (式2)
例えばx, yをそれぞれログハウスと家のデータ表現、Roof(a)をaに対してaの屋根のデータ表現を対応させる正則な1項関数とすると、一番目の式から、(x ⇒ y) → (Roof(x) ⇒ Roof(y)) が成り立つ。これは、「ログハウスが家であれば、ログハウスの屋根は家の屋根である。」ということを意味する。また、HasRoof(a)を「aには屋根がある」という属性を表す正則な1項述語とすると、二番目の式から(x ⇒ y) → (HasRoof(y) → HasRoof(x)) が成り立つ。これは、「ログハウスが家であるならば、家に屋根があればログハウスにも屋根がある。」ということを意味する。
前小節「1.3.1.」では、データ表現間の外延・内包関係を定義した。この小節では、L1の1項述語全体の集合を議論領域D2とする述語論理L2を導入し、L1の1項述語間の関係として外延・内包関係を捉えなおす。これは、1項述語名をラベル、各データ表現を指示対象とした記号間の関係としてデータ間の外延・内包関係を捉えることを意味し、データの性質とデータの表現方法を分離して扱うことを可能とする。具体的には、ある情報をデータとして記録する際に、先にそのデータの性質をL2において論じておき、その後にL2で表現された性質をもつようにそのデータの具体的な表現方法を決定することを可能とする。
この式より、L2においてもL1においてと同様に、外延・内包関係について反射律と推移律が成立することがただちにいえる。また、それぞれ条件∀x(T(x)), ∀x(¬F(x))を満たすL1の特殊な二つの1項述語T,Fを考えると、Tはすべての1項述語を外延にもち、Fはすべての1項述語を内包にもつ。
∀A∀B((A ⇒ B)→(ψ(…, B, …)→ψ(…, A, …))) (式5)
∀x(A(x) → (B(B〈A〉(x)) && (x ⇒ B〈A〉(x))))
を満たすAからBへの写像B〈A〉が少なくとも一つ存在し、この写像B〈A〉を自動変換写像と呼ぶこととする。自動変換写像が実装されているとき、データの表現形式を自動変換することが可能となる。自動変換写像とD2の元は、圏論における射と対象に相当すると考えられ、一項正則関数は共変関手に相当すると考えられる。
この節「1.4.」では、DPPの要件と実装について説明し、前節「1.3.データ間の論理的な同等性の定義」で定義したデータ間の外延・内包関係に基づいて、DPPがデータの表現形式を必要に応じて自動変換(すなわち、型変換を自動実行)し、あらかじめ登録された処理プログラムに適用する方法について説明する。
以下に、データ処理プラットフォームと、一般的なオブジェクト指向プログラミングとの特性の差異を示す。
本研究及び考案に係る開示におけるデジタル都市構築システムは、表現形式を自動変換する仕組みをもつ本発明開示のインタプリタ(DPP)を土台として、デジタル都市を構築するための要素プログラム群が蓄積されて構成されており、材料データからデジタル都市を構築し、目的のデータを作成する。このDPPの実装にあたり、次の3点を要件として考慮する。
(要件1)デジタル都市構築システムに処理を指示するためのインタフェースを備えること。
(要件2)既存の処理プログラムのラッパーとして機能すること。
(要件3)処理プログラムを個別開発可能なライブラリとして蓄積可能であること。
表現形式間に定義された自動変換写像を変換経路として辿ることで表現形式の変換が可能である。多様な経路の変換が可能であるが、一般に、あるデータが異なる経路で変換された場合に、同等なデータ表現になるとは限らないことに注意が必要である。データを変換した結果が経路によらずに同等となるためには、変換先の表現形式がL1において次の条件をみたせばよい。
この条件を満たす表現形式を粒状であると定義する。粒状でない表現形式に変換を行う場合には、自動変換写像の定義によっては不要な情報の損失が生じる可能性がある。デジタル都市の材料データについて、既存の表現形式の多くは粒状であるが、そうでないものも存在すると考えられる。従って、DPPにおける表現形式の自動変換機能に対して粒状でない表現形式を考慮した実装を行う一方で、DPPのクラスの実装は原則として粒状とすることが適切である。
異なる形式で表現された二つのデータが同等であるための条件を明確に定義し、その定義に基づいた実装を行うことで、データの表現形式を論理的な間違い生じさせずに自動変換することに成功している。DPPを土台として、デジタル都市を構築するための要素プログラムを蓄積することで、デジタル都市構築技術を効率的かつ継続的に発展させることが可能と考えられる。
以下、発明の実施の形態に係る本開示は、データを活用するための技術を継続的に高度化するために、標準と定められた形式で表現されたデータと、個々の目的に最適化された独自形式のデータの両方が同時に利用可能となる疎結合の方法を提供することを、目的とする。即ち、本開示は、一律的な形式でデータを表現する標準化に替わり、表現形式の自動データ変換に基づいたデータの抽象化によって疎結合を実現し、異種データ・異種プログラム群を柔軟に連携させる方法を提供することを目的とする。
また、そのような疎結合の方法を用いる、新規なデータから古い資料までの幅広いデータから情報を抽出するためのデータ解釈方法を提供することを、目的とする。
更に本開示は、そのような疎結合の方法を用いる、複数のデータに分散している断片的な情報を統合してデータの表現対象の模型を作成するデータ統合方法を提供することを、目的とする。
上述の目的を達成するために、本発明者は、「1.データ処理プラットフォームの研究」にて説明した、データ処理のためのプラットフォーム、及び、当該プラットフォームに基づいて定義され構築されるオブジェクトの考案に到っている。本開示では、発明者の考案に係る当該プラットフォーム(インタプリタとして機能する)を、データ処理プラットフォーム(DPP)と称している。又、DPPに基づいて定義され構築されるオブジェクトを、単にオブジェクトと称することとする。本発明者によるDPP及びオブジェクトの特性について、以下、整理して説明する。
例えば、第1のオブジェクトが(x, y)座標を持つ第1のクラスに属し、第2のオブジェクトが(r, θ)座標(極座標)を持つ第2のクラスに属し、第1のクラスは第1のスーパークラスのサブクラスである、という状況を想定する。これらのクラスがC++により規定されるものである場合、座標表現が同じでないと継承関係は持ち得ないという原則から、第1のスーパークラスと第2のクラスとの間に継承関係は存在しない。これに対して、これらのクラスがオブジェクトを定義するDPPにより規定される場合、外延・内包関係が成立すれば継承関係が生じることから、第1のスーパークラスと第2のクラスとの間に継承関係が存在することになる。
DPPと、一般的なオブジェクト指向プログラミングとの特性の差異は、上記の表に示した通りである。
・改行コードをLFとする表現形式
・改行コードをCR+LFとする表現形式
・改行コードをCRとする表現形式
などの違いがある。
class A { double x; double y; };
class B { double y; double x; };
プログラミング言語もコンピュータへの指示を表現する表現形式の一つであり、C++、C、fortran、pythonなど、プログラミング言語が異なれば表現形式が異なる。
本開示においては、データの解釈と、データの統合が、オブジェクトがノードに関連付けられた木構造(グラフの一例)を構築することで行われる。木構造は、一般に、木構造の構成要素であるノードと、二つのノードの間の親子関係からなり、各ノードが高々一つだけ親子関係の親にあたるノードをもつものである。親子関係の親にあたるノードをもたないノードは特別に根ノードとよばれて木構造にただ一つだけ存在する。本開示における木構造は、各ノードにオブジェクトが一つだけ関連付けられたものであり、また、木構造の異なるノードに同じオブジェクトを関連付けることを可能としている。本開示における木構造の親子関係は、データ処理プラットフォームの述語論理L2で定義された二項関係である。本開示において、ある木構造のノードに関連付けられたオブジェクトにダウンキャストが生じると、ダウンキャスト後の新しいデータ型に対して述語論理L2で定義されている親子関係から、そのノードに対して子ノードが新たに生じ得る。すなわち、木構造の各ノードに関連付けられたオブジェクトのダウンキャストは、木構造を成長させ得る。
続いて、実施の形態1に係るデータ解釈方法及びデータ解釈装置を説明する。
図4は、橋脚構造を示す橋脚構造一般図の例であり、CADデータにより構成されている。CADデータである橋脚構造一般図のデータは、線分や曲線、文字列等を構成要素として含み、構成要素の集まりは、平面図や正面図などの「図」と、各種表などの「表」とに解釈され得る。
設計図面オブジェクトを入力として、図面の要素を表すオブジェクトがノードに関連付けられた木構造を生成する過程であり、生成された木構造を図面の解釈結果とする。図18に示すように、図面に含まれる線分や文字列、円などの要素をすべて同一の階層に配した木構造を初期木構造とし、木構造を順次成長させる。ただし、図面データ中の要素が最初から構造化されている場合にはその構造を反映した木構造を初期木構造としてもよい。一例として図19に、引出線付きテキストバルーンを認識する過程を、木構造の成長の例として示す。図19では、図面内において円が文字列を包含している場合(上段)に、二つをまとめてテキストバルーンと解釈し(中段)、さらに、バルーンに折れ線が連結している場合にはその折れ線を引き出し線とみなしている(下段)。つまり、円要素と文字列要素の包含関係からテキストバルーンを認識し、テキストバルーンと線分要素の接続から引き出し線を認識する。引出線付きテキストバルーンの一部分となった線分要素に「引出線」という役割が割り当てられるように、木構造の親子関係は、図面の要素の使われ方を明示したコンテキストを表している。
図4に示す橋脚構造一般図において、図5に示す「表題欄」を解釈する手順を説明する。「表題欄」は、CAD製図基準(国土交通省)において橋脚構造一般図の右下隅に記載することが規定されている。図4に示す橋脚構造一般図の例においても、右下隅に設けられている。更に、「表題欄」は、CADデータでは線と文字列から構成される。
続いて、図4に示す橋脚構造一般図において、図である「橋脚正面図」を解釈する手順を説明する。なお、図4では、中央上部に「橋脚正面図」が設けられている。
本実施の形態に係るデータ解釈装置及びデータ解釈方法では、2D-CAD図面の意味及び内容を段階的に認識する。
本実施の形態に係るデータ統合装置2'は、複数のデータに分散している断片的な情報を統合してデータの表現対象の模型を作成する。
本開示に係るデジタル橋梁自動構築手法の流れは図17に示される。入力データ群は個別に解釈され、その解釈結果から複数の情報が抽出される。情報がその表現対象ごとにまとめられ統合されることで、デジタル橋梁が構築される。デジタル橋梁自動構築の過程は、次の三つからなる。
(1)データを解釈する過程
(2)情報抽出過程
(3)同定・統合過程
なお、実施の形態1は(1)(2)を含む実施例であり、実施の形態2では、(1)~(3)までを含む。
データを解釈する過程は、「4.2.0.データを解釈する過程」で説明している。
図面の解釈結果から図面で表現している現実の対象を洗い出し、その対象に関する表現の集合として情報をまとめる。ここでは、この過程を簡略化し、対象を特定するためのオブジェクトとして、「P1橋脚」「A2橋台」など、その対象の名称を採用する。
情報抽出過程で得られた複数の情報の統合は、複数の情報から一つのグラフを作成することで行う。このグラフは、情報から洗い出された表現対象(例えば、「P1橋脚」、「A2橋台」)をグラフの一部として含み、各表現対象に関する情報もグラフの一部として集約され統合されている。この統合の過程で図面の解釈時と同様に木構造の成長による自動構造化を実施する。自動構造化の対象となる木構造はグラフの一部であり、木構造の親子関係はノード間の全体と部分の関係(例えば、橋脚とその基礎の関係)とすることができる。初期木構造は、表現対象を抽象的に表現した単一のノード(例えば、橋脚であることだけがわかっている場合のオブジェクトがノードに関連付けられたもの)であってもよい。木構造の成長は、オブジェクト間の外延・内包関係に従い、より詳細な外延側のオブジェクトを内包側のオブジェクトから作成することにより行う。これは、オブジェクト指向プログラミングにおけるダウンキャストに相当し、オブジェクトの内部データしか考慮しない通常のダウンキャストでは、情報が足りないために適切に実行できない。しかし、この過程においては、図面から抽出した情報を反映したグラフの一部を参照することにより適切に実行可能な場合がある。この場合に作成されたより詳細なオブジェクトは、グラフとして表現された情報を統合したものとみなすことができる。また、作成されたオブジェクトに応じて木構造(と、それを含むグラフ)が成長するため、その成長ごとにその時点でのグラフに応じたダウンキャストが試行される。なお、3次元モデルのオブジェクトを作成するためには、図面から抽出した情報だけでは不十分な場合がある。この場合には、例えば、工学知や何等かの推定技術によりグラフを修正すればよい。
本開示に係るデジタル橋梁自動構築手法の検討のため、線分や文字列等の図面の要素がベクター形式で記録されている2次元CAD(DXF形式)の図面を対象として自動解釈と表現対象の自動構築を試行した。図20は、試行により橋脚の3次元モデルが自動構築された例を示している。図面の解釈結果として、「橋脚正面図」、「橋脚平面図」、及び「橋脚側面図」が解釈される。それら「橋脚正面図」、「橋脚平面図」、及び「橋脚側面図」から、構造物の投影面が自動作成されて、更に構造物の投影面から3次元モデルが自動作成される。図12Aは、正面図、平面図、及び側面図から、構造物の投影面が自動作成される様子を示す図であり、図12Bは、構造物の投影面から3次元モデルが自動作成される様子を示す図である。
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、実施の形態1及び2を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用可能である。
Claims (8)
- オブジェクトの型変換を自動実行するプラットフォームを備えたデータ解釈装置であって、
前記プラットフォームは、前記データ解釈装置の制御部に設けられ、獲得部及び解釈部を有しており、
前記獲得部が、入力データを前記プラットフォームのオブジェクトとして獲得し;
前記解釈部が、前記オブジェクトに対して初期グラフを作成し、グラフの各ノードに関連付けられたオブジェクトの下位概念側または上位概念側への型変換を適宜実行しながら、前記初期グラフからグラフを自動成長させることで解釈を行う;
ように、制御部を動作させる、データ解釈装置。 - 前記解釈部は、
前記オブジェクト間の上位概念・下位概念の関係に基づいて前記オブジェクトの下位概念側への型変換であるダウンキャストを実行し、前記ダウンキャスト後のオブジェクトに関連付けられるノードを前記グラフに追加させることで、前記グラフを自動成長させる、請求項1に記載のデータ解釈装置。 - オブジェクトの型変換を自動実行するプラットフォームを用いたデータ解釈方法であって、
前記プラットフォームは、コンピュータの制御部に設けられ、獲得部及び解釈部を有しており、
前記獲得部が、入力データを前記プラットフォームのオブジェクトとして獲得するステップ;
前記解釈部が、前記オブジェクトに対して初期グラフを作成し、グラフの各ノードに関連付けられたオブジェクトの下位概念側または上位概念側への型変換を適宜実行しながら、前記初期グラフからグラフを自動成長させることで解釈を行うステップ;
を実行する、データ解釈方法。 - コンピュータが実行するプログラムであって、
当該コンピュータの制御部に備えられ、獲得部及び解釈部を有し、オブジェクトの型変換を自動実行するプラットフォームにおいて、
前記獲得部が、入力データを前記プラットフォームのオブジェクトとして獲得するステップ;
前記解釈部が、前記オブジェクトに対して初期グラフを作成し、グラフの各ノードに関連付けられたオブジェクトの下位概念側または上位概念側への型変換を適宜実行しながら、前記初期グラフからグラフを自動成長させることで解釈を行うステップ;
を行うように、制御部を動作させる、プログラム。 - オブジェクトの型変換を自動実行するプラットフォームを備えたデータ統合装置であって、
当該プラットフォームは制御部に設けられ、獲得部及び解釈部を有しており、
前記獲得部が、入力データを前記プラットフォームのオブジェクトとして獲得し;
前記解釈部が、前記オブジェクトに対して初期グラフを作成し、グラフの各ノードに関連付けられたオブジェクトの下位概念側または上位概念側への型変換を適宜実行しながら、前記初期グラフからグラフを自動成長させることで解釈を行い、1以上の前記オブジェクトを統合した統合データを構築する;
ように、制御部を動作させる、データ統合装置。 - オブジェクトの型変換を自動実行するプラットフォームを用いたデータ統合方法であって、
前記プラットフォームはコンピュータの制御部に設けられ、獲得部及び解釈部を有しており、
前記獲得部が、入力データを前記プラットフォームのオブジェクトとして獲得するステップ;
前記解釈部が、オブジェクトに対して初期グラフを作成し、グラフの各ノードに関連付けられたオブジェクトの下位概念側または上位概念側への型変換を適宜実行しながら、前記初期グラフからグラフを自動成長させることで解釈を行い、1以上の前記オブジェクトを統合した統合データを構築するステップ;
を実行する、データ統合方法。 - コンピュータが実行するプログラムであって、
当該コンピュータの制御部に備えられ、獲得部及び解釈部を有し、オブジェクトの型変換を自動実行するプラットフォームにおいて、
前記獲得部が、入力データを前記プラットフォームのオブジェクトとして獲得するステップ;
前記解釈部が、オブジェクトに対して初期グラフを作成し、グラフの各ノードに関連付けられたオブジェクトの下位概念側または上位概念側への型変換を適宜実行しながら、前記初期グラフからグラフを自動成長させることで解釈を行い、1以上の前記オブジェクトを統合した統合データを構築するステップ;
を行うように、コンピュータの制御部を動作させる、プログラム。 - オブジェクトの型変換を自動実行するプラットフォームと要素プログラムを備えたシステムであって、
前記プラットフォームは、オブジェクト同士の上位概念・下位概念の関係に基づく型変換の経路探索と自動実行により、要素プログラムの入力形式を抽象化して適用範囲を拡大することで要素プログラム間の疎結合を実現している、デジタル都市構築システム。
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2022168681A1 (ja) * | 2021-02-03 | 2022-08-11 | 国立研究開発法人理化学研究所 | データ統合装置、データ統合方法及びプログラム、並びにデジタル都市構築システム |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN116127556B (zh) * | 2022-11-29 | 2023-08-22 | 安徽省交通规划设计研究总院股份有限公司 | 一种基于标准图的简支t梁桥数字化出图方法 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001028016A (ja) | 1999-05-24 | 2001-01-30 | Parametric Technology Corp | モデリングシステムと外部アプリケーションプログラムとの間でデータをパラメトリック交換する方法 |
US20070220022A1 (en) | 2001-03-26 | 2007-09-20 | Risto Lankinen | Declarative data transformation engine |
JP2007534068A (ja) | 2004-04-21 | 2007-11-22 | 株式会社エヌ・ティ・ティ・ドコモ | 環境状態解析 |
JP6149907B2 (ja) | 2012-10-16 | 2017-06-21 | Tdk株式会社 | パルストランス |
Family Cites Families (18)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5278946A (en) | 1989-12-04 | 1994-01-11 | Hitachi, Ltd. | Method of presenting multimedia data in a desired form by comparing and replacing a user template model with analogous portions of a system |
JPH0430265A (ja) | 1990-05-28 | 1992-02-03 | Hitachi Ltd | ダイジェストの作成方法 |
JPH04275684A (ja) | 1991-03-01 | 1992-10-01 | Fuji Xerox Co Ltd | 図形情報データベース構築方法およびその方法が適用される装置 |
JPH04312142A (ja) | 1991-04-11 | 1992-11-04 | Mitsubishi Electric Corp | オブジェクト情報管理方式 |
JPH06149907A (ja) * | 1992-11-16 | 1994-05-31 | Hitachi Ltd | 異機種cadシステム間データ交換方式 |
JPH07114464A (ja) * | 1993-10-20 | 1995-05-02 | Fujitsu Ltd | オブジェクト指向データ処理システム |
US5970490A (en) * | 1996-11-05 | 1999-10-19 | Xerox Corporation | Integration platform for heterogeneous databases |
WO2002021259A1 (en) * | 2000-09-08 | 2002-03-14 | The Regents Of The University Of California | Data source integration system and method |
US6826568B2 (en) * | 2001-12-20 | 2004-11-30 | Microsoft Corporation | Methods and system for model matching |
US7373612B2 (en) * | 2002-10-21 | 2008-05-13 | Battelle Memorial Institute | Multidimensional structured data visualization method and apparatus, text visualization method and apparatus, method and apparatus for visualizing and graphically navigating the world wide web, method and apparatus for visualizing hierarchies |
JP2011123644A (ja) | 2009-12-10 | 2011-06-23 | Nec Corp | データ処理装置、データ処理方法およびデータ処理プログラム |
CN102592005B (zh) * | 2011-12-29 | 2013-11-13 | 北京煜邦电力技术有限公司 | 一种单线图生成方法和装置 |
CN102862395B (zh) * | 2012-08-03 | 2015-03-04 | 中科英华湖州工程技术研究中心有限公司 | 三维模型自动生成系统及方法 |
IN2013MU02617A (ja) * | 2013-08-08 | 2015-06-12 | Subramanian JAYAKUMAR | |
US10095689B2 (en) * | 2014-12-29 | 2018-10-09 | International Business Machines Corporation | Automated ontology building |
FR3061576A1 (fr) | 2016-12-29 | 2018-07-06 | Atos Integration | Procede et plateforme pour l'elevation des donnees sources en donnees semantiques interconnectees |
JP6897595B2 (ja) | 2018-02-14 | 2021-06-30 | 京セラドキュメントソリューションズ株式会社 | 画像処理装置 |
CN109448794B (zh) * | 2018-10-31 | 2021-04-30 | 华中农业大学 | 一种基于遗传禁忌和贝叶斯网络的上位性位点挖掘方法 |
-
2020
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Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001028016A (ja) | 1999-05-24 | 2001-01-30 | Parametric Technology Corp | モデリングシステムと外部アプリケーションプログラムとの間でデータをパラメトリック交換する方法 |
US20070220022A1 (en) | 2001-03-26 | 2007-09-20 | Risto Lankinen | Declarative data transformation engine |
JP2007534068A (ja) | 2004-04-21 | 2007-11-22 | 株式会社エヌ・ティ・ティ・ドコモ | 環境状態解析 |
JP6149907B2 (ja) | 2012-10-16 | 2017-06-21 | Tdk株式会社 | パルストランス |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2022168681A1 (ja) * | 2021-02-03 | 2022-08-11 | 国立研究開発法人理化学研究所 | データ統合装置、データ統合方法及びプログラム、並びにデジタル都市構築システム |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
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