JPH01144128A - 数式処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、人工知能の一分野である知識工学を応用した
数式処理システムに係り、特に知識ベース内に予め記憶
されている数式処理のための数式変換ルールの探索を高
速に行うのに好適な数式処理装置に関する。

〔従来の技術〕

発明の対象としている数式処理装置は、エキスパートシ
ステムの一応用分野である。従来の技術としては特開昭
６１−５０２３５８号公報（基本的エキスパートシステ
ムツール）に記載の公知例がある。

エキスパートシステムは、数式処理システムにおける数
式変換ルールのような利用目的に応じたルールを記憶し
ておく知識ベース、エキスパートシステム利用者の質問
に応じて知識ベース内のルールを探索し利用者に対する
回答を導出する推論エンジン、利用者から得た情報等を
記憶しておくデータベース、利用者との通信手段となる
利用者インタフェース、及びエキスパートシステムの専
門家が知識ベース内のルールを作成するためのツールど
なる専門家インタフェース等から成っている。

エキスパートシステムでは、一般に推論処理時間の９０
％以上がルール探索に使われており、ルール探索の処理
速度がエキスパートシステムの性能を決める重要な要素
となる。１つのルールは条件部と結果部から成っており
、ルール探索においては、利用者の質問と内容が一致す
る条件部を備えているルールを選択し、対応する結果部
を新たな質問として、さらに別のルールを探索し最終的
に得られた結果を回答として利用者に表示する。

従来のルール探索では、質問と条件部の内容をそれぞれ
文字列で表わし、１文字ずつ比較して条件部の内容を判
断していた。したがって、複雑な推論処理を高速に実行
することができなかった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来技術はエキスパートシステムを用いて数式処理
システムを構築する場合におけるルール探索の高速化の
点について配慮がされておらず、複雑な数式処理を高速
に行なえない等の問題があった。

本発明の目的は、数式変換のルール群のそれぞれのルー
ルを数値コードとして作成することによりルール探索を
高速に行なえる数式処理装置を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記問題点は、数式処理における数式変換のルール群を
作成する専門家インタフェースと、該ルール群を記憶す
る知識ベースと、該数式処理を行うデータを入力する利
用者インタフェースと、該データを記憶するデータベー
スと、前記ルール群を用いて前記データの前記数式処理
を実行する推論エンジンとから成る数式処理装置におい
て、前記専門家インタフェースに前記ルール群のそれぞ
れのルールを数値コードとして作成する知識コード作成
手段と、前記利用者インタフェースに前記データをコー
ド化するデータコード作成手段と、を設けた数式処理装
置または、この数式処理装置に前記それぞれのルールを
該数値コードの値の大きさの順に並べる知識変換手段を
設けた数式処理装置によって解決される。

〔作用〕

数式処理を行うための数式変換のルール群をそれぞれ数
値コードとして作成すると共にその数式処理を行うデー
タもコード化してその数値コードを比較することによっ
て前記数式処理を行う。又、その数値コードを数値の大
きさの順に並べて前記ルール群の探査を行う。

〔実施例〕

以下、本発明による第１の実施例を第１図、第２図によ
り説明する。

第１図は本実施例の構成を示しており、専門家インタフ
ェース１．知識ベース２．利用者インタフェース３．デ
ータベース４．推論エンジン５、及び制御装置６から構
成されている。

専門家インタフェース１は、知識ベース２に蓄える数式
処理に必要な知識を専門家が作成するためのツールであ
り、専門家が操作する知識入力装置７、入力された知識
を保持しておくための原始知識ベース８．及び入力知識
をコード化し知識ベース２に転送する知識コード化装置
９で構成されている。

利用者インタフェース３は、利用者が数式処理システム
を使用するための環境を提供するものであり、データ入
力部とデータ出力部から成っている。データ入力部は、
処理すべき入力式及び入力式に含まれているパラメータ
のうち導出すべきパラメータすなわちターゲットを利用
者が入力するためのデータ入力装置１０、入力されたデ
ータ（入力式、ターゲット）を保持しておくための原始
データベース１１、及び知識ベース２に蓄えられている
演算子、関数識別知識を利用して入力データをコード化
しデータベース４に転送するデータコード化装置２で構
成されている。またデータ出力部は、知識ベース２に蓄
えられている演算子・関数識別知識を利用してデータベ
ース４に保持されている数式処理後のコード化数式を解
読し利用者が理解できる表示形式に変換するデータフー
ド解読装置１５９表示形式に変換された数式データを保
持しておく表示データベース１４、及び表示データベー
ス１４に保持されているデータを表示するデータ表示装
置１３で構成されている。

データベース４は、入力されたデータを蓄える入力デー
タベース１６及び数式処理後のデータを蓄える出力デー
タベース１７から成っており、推論エンジン５は、知識
ベース２に蓄えられている演算子・関数識別知識及び数
式変換ルールを利用し、また導出すべきターゲットを原
始データベース１１より取り込み入力データベース１６
における入力データを数式処理により変換し出力データ
ベース１７に出力する。

また、制御装置６は数式処理装置としての機能を実現す
るために各装置を運用する。

第２図は、制御装置６の働きをフロー図で表わしたもの
である０図の判断ブロック１８．１９はデータまたは知
識が入力されたかどうかを判断するためのものであり、
知識が入力された場合、処理ブロック２０により知識コ
ード化装置ｉ９を動作させる。また、データが入力され
た場合は、処理ブロック２１，２２，２３，２４により
データコード化装置１２．推論エンジン５．データフー
ド解読装置１５．及びデータ表示装置１３を順に動作さ
せる。

次に、数式処理過程おける各装置の動作を説明する。第
１図における知識コード化装置９は、専門家が知識入力
装置７により演算子・関数識別知識原始ファイル及び数
式変換ルール原始ファイルを原始知識ベース８に作成し
た後に起動され、上記二つのファイルの内容をコード化
し知識ベース２の中に演算子・関数識別知識ファイル及
び数式変換ルールファイルを作成する。

第１表、第２表は、それぞれ演算子・関数識別知識原始
ファイル及びコード化後の演算子・関数識別知識ファイ
ルの内容を示しており、第１表のファイルの各行は（１
）式の形式で入力されている。

第　　１　　表 第　　２　　表 Ｐｘｔ　（Ｐｔｚ＊　　Ｐｚａｙ　　Ｐｔ４）　　　　
　　　　　　・・・（１）ここで、Ｐｔｉ＊　Ｐｔ工、
Ｐｔ３及びＰｔａは次のように定義したパラメータであ
る。

Ｐｌｌ：演算子・関数の記号 Ｐｔｚ：演算子・関数識別フラグ （ＰＬ怠＝０のとき演算子、Ｐｔｚ：：１のとき関数）
ＰＩ３：演算実行時の優先度 （０，１，２，・・・９：０のとき最優先）Ｐｔ４：演
算時の入力パラメータ数 また、第２表の演算子・関数識別知識ファイルは第１表
のファイルにおける各パラメータをテーブル化し、さら
に行番号を付けたものである。

第３表、第４表は、それぞれ数式変換ルール原始ファイ
ル及びコード化後の数式変換ルールファイルの内容を示
しており、第３表のファイルの各行は（２）式の形式で
入力されている。

ｉｆ　　　条件部　ｔｈａｎ　　結果部　　　　・・・
（２）また、その表わす意味は、例えば最初の知識、ｒ
　ｉ　ｆ　　ａ　＝　ｂ　＋　ｃ　　ｔｈｅｎ　　ｂ　
＝　ａ　−ｃ　Ｊの場合、条件部が［演算子が＋″、出
力パラメータがａ、入力パラメータがす、ｃかっ求める
べき文字すなわちターゲットがｂ」のとき、結果部が「
演算子が′−′またはａｔ　ｂｓ　ｃをそれぞれ第１．
第２゜第３パラメータとすると、パラメータの並びが第
２、第１．第３パラメータである」ということを表わし
ている。

第　　３　　表 ここで、演算子の種類を表わすコードを演算子・関数識
別知識ファイルの行番号とし、入力パラメータｂ、ｃに
ついてのコードとして第５表に示す内容を設定する。

第４表 第５表 このとき、条件部は、行番号、入力パラメータｂのコー
ド、入力パラメータＣのコードの順に数字を並べて次の
ように４ケタの数値コードで表現できる。

条件部：　０２８２ また、結果部は演算子の記号、変換後のパラメータの並
びの順にパラメータＰｚｔ、　Ｐｚｚ、　Ｐｚａ。

Ｐｔ４の列として次のように表現できる。

結果部ニー２１３ 以上の考え方でコード化を行うと、第４表の第１行のよ
うなコードが得られる。他の行についても同様である。

第４表の知識ファイルでは、ルールの条件部が数値コー
ド化されているので、数値比較によりルール検索を高速
に行える。

第１図におけるデータコード化装置１２は、利用者がデ
ータ入力装置１０により入力データ原始ファイルを原始
データベース１１に作成した後に起動され、入力データ
原始ファイルにおける入力式をコード化しデータベース
４の中にコード化入力データファイルを作成する。

第６表、第７表は、入力式を（ｋ傘Ｘ＋Ω＝ｍ）。

またターゲットをＸとした場合の入力データ原始ファイ
ル及びコード化入力データファイルの内容をそれぞれ表
わしており、データコード化装置１２は、知識ベース内
の演算子・関数識別知識ファイルにより入力式における
演算子及び関数の演算優先順位を判断して数式を演算子
・関数単位に分割する。すなわち、演算子・関数識別知
識ファイルから演算子′傘′及び′＋′の演算優先度が
それぞれ８，９であることがわかるので、演算子′串′
を優先し、まず式（＃１＝に申ｘ）を作成する。ここで
＃１は、数式を演算子・関数単位に分割するために設け
た変数である。

次に変数＃１を用いて式（ｍ　＝　８１　＋　Ｑ　）を
作成し、それぞれの式を演算子、出力変数、第１人力変
数、第２人力変数をパラメータＰａ１．　Ｐａｚ。

Ｐａｎ、　ＰＨ１としてテーブル化し、第７表のコード
化入力データファイルを作成する。

第１図における推論エンジン５は、まず第４表の数式変
換ルールファイルにおける数値コードの作成手順と同じ
方法で第７表のコード化入力データファイル上に数値コ
ードを作成する。すなわち、式（＃　１　＝　ｋ串ｎ）
に関しては、ターゲットをＸとし数値コード（０１２８
）を作成し、式（ｍ＝＃１＋Ω）に関しては、＄１＝に
＊ｘかられかるようにターゲットＸが＃１で表わす式に
含まれているので、＃１を新たなターゲットとして数値
コード（０２８２）を作成する。

第６表 第　　７　表 次に、第８表はコード化入力データ中間ファイルであり
このファイルにおける各数値コードと数値コードが一致
する数式変換ルールを第４表の数式変換ルールファイル
の中から選択し、選択したルールに従って各゛数式を変
換し第９表のコード化出力データファイルを出力データ
ベース１７内に作成する。

第　　９　　表 次に、第１図におけるデータコード解読装置１５は、出
力データファイル内の各行から、式Ｘ＝＃１／ｋ及びｔ
ｔｌ＝ｍ−Ｑを解読して二つの式を結合し、第１０表に
示す出力式ｘ＝（ｍ−Ｑ）／ｋを導出し、出力データフ
ァイルとして表示データベース１４へ転送する。またデ
ータ表示装置１３は、表示データベース内の出力式を表
示する。

第　　１０　表 このように専門家インタフェース１は、専門家が作成す
るルールを知識コード化装置９により数値コード化し知
識ベース２内に格納する。

利用者インタフェース３は、利用者が入力するデータを
データコード化装置１２により数値コード化し入力デー
タベース１６内に格納する。また推論エンジン５は数値
コード化されたデータを基に数値コード化されたルール
を数値比較で探索する。すなわち本実施例によれば、数
式変換ルールの条件部が数値コード化されているため、
ルール探索を数値比較により高速に行なえる。

次に、第３図、第４図により本発明による第２の実施例
を説明する。

第３図は、第１図の実施例における知識コード化装置９
の次段に、数式変換ルールにおける数値コードの値の大
きさを判断し数値コードの大きさの順にルールが並ぶよ
うにする知識変換装置２５を設けたものである。この場
合、第２図に示した制御装置６の動作を表わすフロー図
も第４図のように変更され処理ブロック２６が付加され
る。

第１１表は、第４図における数式変換ルールファイルの
各ルールを知識変換袋［２５により数値コードの値が小
さい順に並べかえた場合の数式変換ルールファイルを表
わしている。

第１１表のようにルールを並べると、各ルールが数値コ
ードの大きさの順に並んでいることを利用したルール探
索が行える。

例えば、数値コード０６８０のルールを選び出す場合、
まず中間に位置する数値コード（０３２８）と０６８０
を比較し、０６８０の方が大きいことから数値コード（
０３８２，０４２８，・・・０６８０）のルール群を選
択し１次に（０３８２，０４２８゜・・・０６８０）の
数値コードの中で中間の値０４８２を選び０６８０との
大きさ比較を行い、０５８０゜０６８０のコード群を選
択し、最後に数値コード０６８０のルールを選択する。

このようにすると、数値比較の回数を減らすことができ
るため、ルール探索がさらに高速に行なえる。このよう
な方法は、ルールの個数が多くなればなるほど効果が大
となる。

本発明による第３の実施例を第５図及び第６図により説
明する。

第５図は、演算処理装置を用いて本発明を実現する場合
の構成を示しており、入力装置２７．演算処理装置２８
、及び出力装置２９から成っている。第５図の入力装置
２７は第１図における知識入力装置７及びデータ入力装
置１０の働きをしており、出力装置２９はデータ表示装
置１３に対応している。

また、第１図におけるその他の装置は演算処理装置２８
で実現している。演算処理装置２８の処理内容は、第４
図のフロー図に対応して第６図のフロー図となっている
。

このように演算処理装置を用いる数式処理装置の構成を
簡略化でき暮。

〔発明の効果〕

本発明によれば、数式処理における数式変換のルール群
をそれぞれ数値コードとして作成すると共にその数式処
理を行うデータもコード化することにより、その数式変
換のルール群の探索を数値コードの比較で行うことがで
きるので所望の数式処理を高速に行えるという優れた効
果がある。また、前記数値コードをその数値の大きさの
順に並べることによって、より一層数式処理を高速化で
きるという効果もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による第１の実施例を示す数式変換装置
のブロック図、第２図は第１図の制御装置の働きを示す
フローチャート図、第３図は本発明による第２の実施例
を示す数値変換装置のブロック図、第４図は第３図の制
御装置の働きを示すフローチャート図、第５図は本発明
による第３の実施例を示す数式変換装置のブロック図、
第６図は第５図に示す演算処理装置の処理内容を示すフ
ローチャート図である。 １・・・専門家インタフェース、２・・・知識ベース、
３・・・利用者インタフェース、４・・・データベース
、５・・・推論エンジン、６・・・制御装置、７・・・
知識入力装置、９・・・知識コード化装置、１０・・・
データ入力装置、１２・・・データコード化装置、１３
・・・データ表示装置、２５・・・知識変換装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、数式処理における数式変換のルール群を作成する専
   門家インタフェースと、該ルール群を記憶する知識ベー
   スと、該数式処理を行うデータを入力する利用者インタ
   フェースと、該データを記憶するデータベースと、前記
   ルール群を用いて前記データの前記数式処理を実行する
   推論エンジンとから成る数式処理装置において、前記専
   門家インタフェースに前記ルール群のそれぞれのルール
   を数値コードとして作成する知識コード作成手段と、前
   記利用者インタフェースに前記データをコード化するデ
   ータコード作成手段と、を設けたことを特徴とする数式
   処理装置。 ２、前記数値コードに条件部と結果部を組み合せて成る
   前記それぞれのルールの条件部の表わす意味を含ませた
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の数式処理
   装置。 ３、数式処理における数式変換のルール群を作成する専
   門家インタフェースと、該ルール群を記憶する知識ベー
   スと、該数式処理を行うデータを入力する利用者インタ
   フェースと、該データを記憶するデータベースと、前記
   ルール群を用いて前記データの前記数式処理を実行する
   推論エンジンとから成る数式処理装置において、前記専
   門家インタフェースに前記ルール群のそれぞれのルール
   を数値コードとして作成する知識コード作成手段と、前
   記利用者インタフェースに前記データをコード化するデ
   ータコード作成手段と、前記それぞれのルールを該数値
   コードの値の大きさの順に並べる知識変換手段と、を設
   けたことを特徴とする数式処理装置。 ４、前記数値コードに条件部と結果部を組み合せて成る
   前記それぞれのルールの条件部の表わす意味を含ませた
   ことを特徴とする特許請求の範囲第３項記載の数式処理
   装置。