JPH0233627A - ルール関連図の生成方式 - 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、知識ベースシステムの高速処理方式に関し、
特に、ルール音用いて、前向きＪＩＫ論，後向き推論お
よび双方向推論を行なう機能を有する推論システムに好
適な、高速双方向１イｈ論のためのルール関連図の生成
方式に関する。

〔従来の技術〕

条件の真偽判定を高速に行なう方法としては、ルール条
件部を弁別ネットワークに類したネットワークで表わし
、これを用いて条件成立判定を行なう方式が知られてい
る。なお、これについては、「多パターン・多オブジェ
クト高速マツチアルゴリズム”Ｒｅｔｅ”　　（人工知
能、第１９巻、第１号。

１９８２年）　Ｊ　（Ｒｅｔｅ　：　Ａ　Ｆａｓｔ　Ａ
ｌｇｏｒｉｔｈｍ　ｆｏｒｔｈｅ　　Ｍａｎｙ　　Ｐａ
ｔｔｅｒｎ／Ｍａｎｙ　　０ｂｊｅｃｔ　　Ｐａｔむｅ
ｒｎ　　ＭａｔｃｈＰｒｏｂｌｅｍ、Ａｒｔｉｆｊｃｉ
ａｌ　Ｊ、ｎｔｅ］ｌｉｇｅｎｃＣ，ｖｏＲ，１９，＆
ｌ。

＋９８２）の記載を参考にすることができる。

上記方法は、現況データと呼ばれる現況データ名および
単数または複数の属性名と属性（＋Ｉｌ！どの対からな
る構造体データに関する条件をネットワークに変換し、
それを用いて条件の真偽判定を行なうものである。

現況データに関する条件は、現況データの属性に関する
複数個の条件項から構成されている。条ぞトの成立判定
を行なうには、現況データをネットワークに流し、各ノ
ードに記憶されている条件項を満足するかを調べ、満足
されていれば次のノードへと流し、満足されていなけれ
ば処理を中止するという処理を繰り返し、＃端ノードま
で到達すると、そのノードに記述されている条件部（ル
ール名）が成立したと判定する方法である。この方法は
高速性に優れている。

以上説明した方法は、前向き推論の高速化アルゴリズム
であるが、双方向推論の高速化アルゴリズムは存在しな
い。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし５条件部が対象の状態を記述したパターン、結論
部が導くことのできる対象の状態を記述したパターンで
表わされるルールを、ルール条件部を構成するパターン
内の個々の条件を１つのノードで、それらの関連をアー
クで表わし、頂点ノードを持つ弁別ネットに類したネッ
トワークに変換し得られるルール条件部を表わすネット
ワークと、ルールの結論部を構成するパターン内の個々
の記述をノードで、それらの関連をアークで表わし、頂
点ノードを持つ弁別ネットに類したネットワークに変換
して得られるルール結論部を表わすネットワークとを得
、これらのネットワークをそれぞれの終端ノードで結合
して、ルール条件部。

結論部を表わす２つのｒａ点ノードを有する１つのネッ
トワークを作成し、ルール条件部、結論部に共通する部
分を飛び越す、「条件部ネットワーク内と結論部ネット
ワーク内を結ぶショートカットアーク」を設けたルール
関連図が生成できれば。

このルール関連図を用いて、双方向推論の高速化がはか
れる。すなわち、ｉｆｆ向き推論は条件部のネットワー
クの頂点ノードから、結論部ネットワークの頂点ノード
に向けて対象世界の状態量を流し、条件部が成立したル
ールを判定し、さらに、結合している結論部のネットワ
ークに流し、導くことにできる結論を得ることで実現で
き、後向き推論は前記結論部のネットワークの頂点から
条件部の頂点ノードへ向けて、検証すべきゴールを流す
ことにより、ゴールを専くルールを特定し、更に、結合
している条件部のネットワークに流し、新たなサブゴー
ルを得ることで実現でき、加えて、ショートカットアー
クを通して、対象世界の状態。

検証すべきゴールを流すことにより高速化できる。

しかし、このルール関連図を生成するためには、条件部
ネットワークの生成、結論部ネットワークの生成に加え
、それぞれのネットワークを結ぶショートカットアーク
を設定する必要がある。

条件部ネットワーク、結論部ネットワークは。

弁別ネットであるから、効率化するということは。

少ない条件判定で、パターンの成立・不成立判定が行な
えること、即ち、共通に現れる条件を１つにまとめるこ
とに対応する。また、ショートカットアークは、事前解
析により、パターンマツチがｎｆ能と判定されたネット
ワークにのみ、データを流すように設定しなければなら
ない。

ショートカットアークは、条件部ネットワーク。

結論部ネットワークを結合するアークであるから。

効率的なアークができるかどうかは、条件部ネットワー
ク、結論部ネットワークの構造に影響される。つまり、
効率のよい結論部１条件部ネットを生成したとしても、
効率のよいショートカットアークが設定できるとは限ら
ないのである。即ち、条件部ネットワーク、結論部ネッ
トワーク、ショートカットアークの生成を統合して行な
わなければならない。

さらに、ショートカットアークを設定するということは
、パターン間におい゛Ｃ，マツチするかどうかの判定を
行なう必要がある。しかし、この判定処理は、基本的に
、条件部パターンと結論部パターンのすべての組に対し
て行なう必要があり、処理量が莫大になる。

以上のように、基本的に、ルール条件部、結論部を統合
して解析しなければならず、ルール関連図の生成自体も
困難で、かつ、処理量も大きくなってしまうという問題
点があった。

本発明の目的は、効率的な条件部ネットワーク。

結論部ネットワーク、ショートカットアークからなるル
ール関連図を高速に生成するアルゴリズムを提供するこ
とにある。

〔課題を解決するための手段〕

効率的な条件部ネット、結論部ネット、ショートカット
アークを生成するためには、パターン間の関連を解析す
る必要がある。例えば、ある結論部パターンで生成され
たデータは、ある条件部パターンを常に満たす／満たさ
ない／満たす可能性がある等を解析する必要がある。

パターンとは、対象の状態（例えば、プロダクションシ
ステムでは、ワーキングメモリの状１０Ａ）を規定する
ものであり、対象の状態が満たすべき条件記述である。

全ての状態の集合をＴとするとパターンＰａ、Ｐｂの示
す意味は、パターンマツチする状態の集合で表わすこと
ができる。

パターンＰａ、Ｐｂを満たす状態の集合をそれぞれＳａ
、Ｓｂとすると、 Ｓ　ａ　＝（ｘ　ｌ　ｘＥＴ、　ｘはＰａを満足する）
Ｓ　ｂ　−（ｘ　ｌ　ｘ　Ｅ　Ｔ＋　ｘはｐｂを満足す
る）と定義でき（以下では、Ｓａ、Ｓｂ≠φである、つ
まり、恒偽パターンが存在しないとする）、交わりがな
い場合　　：５ａｎＳｂ＝φ部分的に交わる場合　：　
　５ａｎｓｂ≠φ。

５ａｎＳｂ≠Ｓａ、５ａｎＳｂ≠ｓｂ 包含される場合　　　：　Ｓａつ５ｂ ｏｒ　　５ａＣ８ｂ 等しい場合　　　　　：　　Ｓ、］＝Ｓｂの４種に分類
できる。これに対応して、パターン間の関係は、以下の
ように定義できる。

（１）ディファレンス（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ）関係（
←０−＋）ＳａｎＳｂ＝φの場合、ＰａとＩ）　ｂには
、［）関係があるといい、Ｐａ＋Ｄ→　ｐｂと記述する
。

（２）マンチャプル（Ｍａｔｃｈａｂｌｅ）関係（←Ｍ
→）ＳａｎＳｂ≠φ、５ａｎＳｂ：＃Ｓａ、５ａｎｓｂ
≠ｓｂの場合、ＰａとＰ　ｂには、Ｍ関係があるといい
、Ｐ　ａ　　＋Ｍ−＋　Ｐ　ｂと記述する。

（：３）スーパーサブ（Ｓｕｐｅｒ　−ｓｕｂ　）関係
（←５−−８→） Ｓ、１つ５ｈｏｒＳａＣ８ｂの場合、ＰａとＰ　ｂには
、Ｓ関係があるといい、ＳａつｓｂならばＰ　ａ　４−
　Ｓ　−Ｐ　ｂ　、　Ｓ　ａ　ＣＳ　ｂならばｐｂ　４
−８−Ｐａと記述する。

Ｐａ（−８−Ｐｂの場合、Ｐａは、Ｐｂの上位（ｓｕｐ
ｅｒ）パターン、Ｐｂは、Ｐａの下位（Ｓｕｂ）パター
ンと呼ぶ。

（４）イコール（Ｅｑｕａｌ）関係（４−Ｅ−＋　）Ｓ
ａ＝Ｓｂの場合、ＰａとＰｂには、Ｅ関係があるといい
、Ｐａ４−Ｅ→　Ｐｂと記述する６Ｅ関係を持つパター
ンは、意味的にみて全く等しいので、１つのパターンと
してみなすことにし、以下Ｍ関係は考慮しない。

これらの関係を解析すると、以上のようにパターンマツ
チを減少させるための情報が得られる。

Ｐａ　　＋Ｅ−＋　Ｐｂであれば、Ｐａを満たす状態は
、常にｐｂを満し、Ｐｂを満たす状態は、常にＰ　ａを
満す。

Ｐ　ａ　　’−１）→ｐｂであれば、Ｐａを満たす状態
は、常にｐｂを満たさない。また、ｐｂを満たす状態は
、常にＰａを満たさない。

Ｐａ５ｓ−Ｐｂであれば、Ｐａを満たすデータは、ｐｂ
を常に満たすとは限らないが、Ｐ　ｂを満たすデータは
、常にＰａを満たす。

Ｐａ４−Ｍ→　ｐｂであれば、Ｐａを満たすデータは、
ｐｂを常に満たすとは限らない。また、Ｐ　ｂを満たす
データは、常にＰａを満たすとは限らない。

しかし、このパターン間の関係を得るためには、すべて
のパターンの組合せに対して、その関係を判定しなけれ
ばならず、処理量がパターン数の２乗に比例して増加し
てしまう。

ところが、４種の関係には、以下に示す性質がある。

（ａ）　　Ｓ関係は、トランシツテイブ（ｔｒａｎｓｉ
ｔｉｖＣ）である。

（ｂ）　　Ｐｒｒ　　４−Ｍ→　Ｐ　ｂであり、Ｐ　ａ
　　４７Ｓ−Ｐ　ｂを満たすＰｃとＰａにＳ関係がない
ならば、Ｐ　ａ　　４−Ｍ４　　Ｐ　ｃが成立する。

（ｃ）　Ｐａ　←■）→　Ｉノｂであり、Ｐａ＋５−Ｐ
ｃならば、Ｐａ　４−ｒ）→　ＰＣが成立する。

（ａ）の性質より、パターン間を、Ｓ関係により１階層
グラフで表わせることがわかる。また、このＳ関係の階
層グラフにおいて、（ｂ）の性（６により、Ｐａとｐｂ
にＭ関係が存在すれば、その上位パターン間にも、Ｓ関
係が存在しない限り、Ｍ関係が成立する。つまり、Ｍ関
係が、階層グラフの上位に伝播できることを示している
。さらに。

（ｃ）の性質により、ＰａとｐｂにＤ関係が存在すれば
、その下位パターン間にも、Ｄ関係が成立する。つまり
、Ｄ関係が、階層グラフの下位に伝播できることを示し
ている。

即ち、性質（ａ）を用いて、Ｓ関係の階層を表わすグラ
フを作成し、そのグラフ内に、Ｄ関係。

Ｍ関係を部分的に表現すれば、性質（ｂ）（Ｑ）により
、パターン間の関係を知ることができる。

Ｓ関係の階層グラフは、高速に生成でき、Ｄ関係１Ｍ関
係は、性質（ｂ）（ｃ）を用いれば、部分的に設定する
だけですむ。

そこで、全ての状態が満足する仮想的なパターンを頂点
とするＳ関係を用いたパターンの階層グラフを生成し、
あるパターンに直接結合した下位パターンが複・数あり
、それらのパターン間に１Ｍ関係がある場合、それらを
結合するアーク（Ｍアークと呼び、点線で表わす）を設
定する。このグラフをＴＭグラフと呼ぶ。

このグラフにおいて、パターンＰａとバタ、−ンｐｂが
、直接Ｓ関係で結合されている場合、つまり、Ｐ　ａ　
４−　Ｐ　ｂのアークが存在する場合、このアークにパ
ターンＰａとｐｂの条件の差を表わすノードを生成し、
すべてのパターンからターミナルノードを出すと、［Ｍ
グラフ内に存在するパターンに関する弁別ネットが生成
できる。即ち１Ｍグラフから、弁別ネットを直接生成で
きる。

上位のパターンは、下位のパターンにとって、共通の条
件を表わしている。即ち、１Ｍグラフの構造に沿って、
直接弁別ネットを生成することは。

共通条件を１つのノードで表わすことに対応し。

効率的ネットワークとなっている。

また、条件部パターン、結論部パターンをすべて１つの
１Ｍグラフとして表わすことにより、以トに示す、ショ
ートカットアークの設定に関する情報が得られる。

あるルールの実行によりＰｘにマツチする状態が生成さ
れた場合、Ｐｘの上位パターンは必ず満たされ、また、
Ｐｘの下位パターンに対しては、Ｐ　ｘと下位パターン
との差をチエツクするだけでド位パターンが満足される
かを判定できることを表わしている。即ち、Ｐｘの上位
パターンはパターンマツチの処理なしに、Ｐｘとパター
ンマツチすると判定できるパターンであり、ショートカ
ットアークによって直接結合でき、Ｐｘの下位パターン
、部分的なパターンマツチの処理後、パターンマツチで
きるかどうか判定できるパターンであり、ショートカッ
トアークによって、必要となるパターンマツチ条件を表
わすネットワークに結合する。

また、Ｐｘおよび、Ｐｘの上位パターンとＭアークで結
合しているパターンは満たされる可能性がある。そのた
め、下位パターンと同様に、ショートカットアークによ
って、必要となるパターンマツチ条件を表わすネットワ
ークに結合する。

力、Ｐｘおよび、Ｐｘの上位パターンとＭアークで結合
していないパターンは、満たされないことになり、Ｐｘ
とは、ショートカットアークで結合する必要はないこと
がわかる。

即ち、上記目的は以下の構成により達成される６手段１
：条件部パターン、結論部パターンの包含関係により、
パターン間の階層を表わすグラフを生成し、同一上位パ
ターンを持つパターンｔｔ■に成立するマツチ可能関係
を表わすアークを設定する。

手段２：生成されたグラフから、条件部を構成するパタ
ーンと、包含関係を表わすアークを取りだし、アークで
結合されたパターンの条件の差を、そのアークにノード
として表現することにより１条件部ネットワークを生成
する。

手段３：生成されたグラフから、結論部を構成するパタ
ーンと、包含関係を表わすアークを取りだし、アークで
結合されたパターンの条件の差を、そのアークにノード
として表現することにより、結論部ネットワークを生成
する。

手段４：条件ネットワーク、結論ネットワークの。

各パターンの成立を表わすターミナルノードへの枝と、
そのパターンに結合している下位パターンの条件判定の
ためのノードへの枝が、それぞれ、条件部ネットワーク
、結論部ネットワークにまたがって存在した場合、およ
び、マツチ０ｆ能アークで結合されているパターンへの
枝が、それぞれ１条件部ネットワーク、結論部ネットワ
ークにまたがって存在した場合、それらを結ぶようにシ
ョートカットアークを設定する。

以上の方式で、ルール関連図を生成し、さらに、このル
ール関連図内を流れる情報（対象世界の状態、および、
検証すべきゴール）の流れる方向に関して以下の方式で
単方向アークを設定することにより、達成される。

手段５：ルール関連図において、条件部ネットワークの
頂点ノードから最初のショートカットアークが現れるま
でのアークに対して、頂点ノードへのデータの流れを禁
止する属性を設定する。

手段６：ルール関連図において、結論部ネットワークの
頂点ノードから最初のショートカットアークが現れるま
でのアークに対して、頂点ノードへのデータの流れを禁
止する属性を設定する。

手段７：ルール関連図において、複数アークが合流する
場合、それらのアークの１つ以外のアークに対して、合
流方向のデータの流れを禁止する属性を設定する。

〔作用〕

手段１は、パターン間の包含関係を用いて、パターン間
の階層グラフを生成し、そのグラフ内に。

他の関係を表現することにより、部分的なパターン間の
関係を求めるだけで、ルール関連図の生成を可能とした
。

手段２，３により、共通に現れる条件は、１つのノード
として表現されるため、効率のよい、条件部ネット、結
論部ネットを生成できる。

手段４により１条件判定処理が必要となるネットワーク
にだけ情報（対象世界の状態、検証すべきゴール）が流
れるようにショー１〜カツトアークが設定できる。

手段Ｆ）、６．７により、無駄な情報の流れを止めるよ
うに、ルール関連図を生成できる。

〔実施例〕

以下１本発明の一実施例を第１図により説明す机 第１図に示すように、本システ１１１は、与えられたル
ール２をルール関連９図３に変換し、双方向推論を行な
うシステムに出力するシステムである。

まず、この双方向推論システムについて説明する。双方
向推論システムは、ルールを記憶するルールベース３．
ワーキングメモリエレメント（Ｗ　Ｍ　Ｅ　）を記憶す
るワーキングメモリ４．＋ｆｆｌ論磯構５より構成され
る。ルールベース３は１本システム１により生成された
ルール関連図である。

知識表現のシンタックスを第２図に示す。

ＷＭＥＬＯは、述語を用いて表わし、述語名１１と、複
数の引き数１２より構成される。

例えば、第３図に示したＷＭＥ３０は、ポンプという述
語名３１で、第１引き数がＡ、％統３２、第２引き数が
、高い３３、第３引き数が、ポンプ３号３４であること
を表わしている。これらの弓き数は、それぞれ、系統名
９回転数９代替機器を表わしている。

ルール１３は、ＷＭＥの状態に関する記述よりなる条件
部（Ｌ　ＨＳ　：　Ｌｅｆｔ　Ｈａｎｄ　５ｉｄｅ）　
　１４と、条件部が成立した場合に生成できるＷＭＥ記
述よりなる結論部（ＲＩ−Ｉ　Ｓ　：　Ｒｉｇｈｔ　１
ｌａｎｄ　５ｉｄｅ）　１５より構成される。１つのＷ
ＭＥに関する記述をパターンと呼ぶ。Ｌ　ＨＳは、複数
のパターンより構成され、尺Ｈ３は、１つのパターンよ
り成る。

第４図に示すルール５０は、Ａ系統のポンプで、回転数
が高く、回し系統のタービンが正常である場合、ＲＨＳ
のパターンを生成することを示している。”７ｘ”５１
は、変数を表わし、同一ルール内では、同一値となる。

ルール５０にＷＭＥ３０゜４０がマツチした場合は１診
断結果（Ａ系統、ポンプ３号）のＷＭＥが生成されるこ
とになる。

本システムには、初期値として、ＷＭＥが与えられ、実
行可能ルールを順次実行する前向き推論、および、ゴー
ルとして、第５図に示すＷＭＥ６０を与え、これが成立
するかを検証する後向き推論を行なうことができる。さ
らに、前向き推論において、必要なＷ　Ｍ　Ｅが未知で
ある場合、自動的にそれを後向きにより確認する推論等
の、前向き推論と後向き推論が協調した推論を行なうこ
とができる。

本システムは、上記の双方向推論システムが高速に処理
できるように、例えば、第６図に示したルールを、第７
図に示したルール関連図に変換する。ここで、第７図に
おいて、Ｏ印はコンスタントノード、・印はバリアプル
ノード、０印はターミナルノード、片方のみに矢印をも
つ線はｍ方向アーク、両端に矢印をもつ線は双方向アー
ク、破線はショートカットアークをそれぞれ表わしてい
る。

まず、ルール関連図の概要を説明する。

ルール条件部は、フォワードルート（ｆｏｒｗａｒｄ　
−ｒｏｏｔ　）ノード８０を頂点とし、定値との比較を
、述語名が八である条件を表わす「述語名＝ＡＪコンス
タントノード８１、第１引き数が８１であることをｒ＄
１＝ａｌＪ８２のように表わし、変数との比較を、第３
引き数が？Ｘと等しいことを表わすｒ＄３＝？ＩＪバリ
アプルノード８３で表わし１条件が成立したことをター
ミナルノード８４で表わすことにより、条件ネットワー
クが生成される。

一方、ルール結論部は、バックワードルート（ｂａｃｋ
ｗａｒｄ　−ｒｏｏｔ）ノード９０を頂点とし、定植と
の比較を、述語名がＣである条件を表わす「述語名＝Ｃ
Ｊコンスタントノード９１．第１引き数がｏｌであるこ
とをｒ＄１＝ｃＬＪ　９２のように表わし、変数との比
較を、第；３引き数が？Ｘと等しいことを表わすｒ＄３
＝？ＸＪバリアプルノード９３で表わし、条件が成立し
たことをターナミルノード８４で表わすことにより、条
件ネットワークが生成する。

これらのネットワークは、ターミナルノードで結合して
いる。

次に、ショートカットアークについて説明する。

第６図のルールＣ７３が実行された場合、その結果、Ｄ
（ｄ　１．ｄ　２．？Ｙ）７５が生成される。これによ
り、新たに実行可能になるルールを捜す必要があるが、
明らかに、ルールＡ７１，８７２゜０７３の条件部は、
無関係であり、ルールＩ）　７４に対しては、第３引き
数がｄ３であることだけ確Ｌ２すれば、実行可能である
と判定できる。後向き推論においても同様のことがｉえ
る。例えば、ルールＣ７３を用いた場合、Ｃ（ｃ　１．
ｃ　２．？Ｙ）７６のサブゴールが生成され、これを導
くルールを捜す必要があるが、ルールＣ７３，０７４は
適用不能、ルールＡ７１は、常に（何も確認することな
く）適用可能、ルールＢ７２は、？Ｙが０３であれば適
用可能であると判断できる。

即ち、ルール間の関連を解析しておけば、前者の場合、
「第３引き数＝ｄ３」以外の判定処理を不要にでき、後
者の場合、ｒ？Ｙ＝ｃ３Ｊ以外の判定処理を不要にでき
る。

これを、ショートカットアークで表現する。例えば、シ
ョートカットアーク９４は、上記、「第６図のルールＣ
７３が実行された場合、ルールＤ７４に対して、第３引
き数がｄ３であることだけ確認すれば、実行可能である
と判定できる」を表わしている。

以下、本システムにおけるルール関連図生成アルゴリズ
ムについて説明する。

ルール関連図の生成は、■ＬＨ３，ＲＨＳパターンを構
成要素とする階層グラフを生成、■得られた階層グラフ
を用いて、ＬＨＳネットワーク。

ＲＨＳネットワーク、ショートカッ１〜アークを生成、
の２段階で行なう。

第８図に階層グラフの生成フローを示す。階層グラフと
しＣ−Ａ１Ｓｉするパターンに通し番号（１〜）を割当
てる。全てのパターンの上位となる仮想的パターンとし
てルートパターンを設け、これをパターン０とする。即
ち、パターン０がト）り層グラフの頂点となる。パター
ン１から順々に解析し、階層グラフを生成する。新たに
階層グラフに登録するパターン番珍を、Ｎ　ＯＶとし、
解析中の階層グラフ内パター　ンの位置をＰＯＳとする
。あるパターンの直ドのパターンとは、あるパターンに
直接結合している下位パターンを、直上のパターンとは
、あるパターンに直接結合しＣいる上位のパターンを表
わすものとする。

まず、初期化として、ルートパターンをパターンＯとし
、Ｎ０Ｖ＝１．ＰＯ８＝Ｏとする（１００゜１０１）。

次に、ＰＯＳのパターンの直下パターンを＋３　Ｅ　Ｌ
　ＯＷにいれる（１０２）。

例えば、第９図のグラフが既に生成されており、現在の
ｐｏｓが１である場合、ＢＥＬＯＷは、（２，４，７）
となる。ＢＥＬＯＷが、空である場合は、ＰＯＳパター
ンがグラフのリーフ（葉）であることに対応し、ＮＯＷ
パターンの直上としてＰ　ＯＳパターンと結合するＢｏ
３）。例えば、第９図で、ＰＯ２−４，Ｎ０Ｖ＝８の場
合、第１０図のようになる。ここで１図の実線はＳアー
ク、破線はＭアークを示す。

ＲＥＬＯＷが空でなければ、Ｂ　Ｌ！：　Ｌ○Ｗのパタ
ーンとＮＯＶパターンでパターンマツチを行なう（１０
４）。Ｂ　ｌ３ＬＯＷの中には、ＮＯＶの上位であるパ
ターンと下位であるパターンが混在して現れることはな
いので、以下の３つの場合を考えれば良い。

（］）ＢＥＬＯＷ中に、Ｎ０Ｗ（７）上位に位置すべき
パターンがある場合 上位に位置すべきパターンから、１つ選択しＰＯＳに代
入し、残りを５ＴＡＣＫにブツシュする（１０５）。例
えば、２，４．７のうち２，４が、ＮＯＷの上位に位置
すべきパターンである場合、Ｐ　ＯＳ　＝　２とし、５
ＴＡＣＫに４をブツシュする。

（２）　ＨＥ　ＬＯＷ中に、ＮＯＷのド位に位置すべき
パターンがある場合 一ド位に位置すべきパターンとＩＪＯＳパターンを結ぶ
アークを削除し、それらのパターンとＮ　ＯＷを結び、
ＮＯＷとＰＯＳを結ぶ（１０６）、例えば、２，４．７
の内２，４がＮ　ＯＷの下位に位置すべきパターンであ
る場合、第１１図のように結合する。この場合Ｍアーク
の虹新が必要になる。

＋３１！：　Ｌ　ＯＷ中で、下位に位置すべきパターン
をＰｌとし、以外のパターンをＰ２とする。Ｐｌに含ま
れるパターンとＰ２に含まれるパターン間のＭアークを
消去し、ＮＯＷパターンとＭ関係を有するＰ２内のパタ
ーンをＭアークで結合する（１０７）。例えば、上記の
例で、パターン２と４、パターン４と７にＭアークがあ
った場合は、パターン４と７を含ぶＭアークが消去され
、パターン８と７にＭ関係がある場合は、パターン−８
と７を結ぶＭアークが生成されることになる。

（：１）ＢＥＬＯＷ中に、Ｎ　０Ｖ（７）上位あルイは
下位に位置すべきパターンがない場合 ＮＯＶとＰＯＳを結合する（１０８）。例えば。

例えば、２，４．７と上位、下位の関係がない場合、第
１２図のように結合する。この場合Ｍアークの更新が必
要になる。ＮＯＷパターンとＭ関係を有するＢＥＬＯＷ
内のパターンをＭアークで結合する（１．０９）。

これらの処理を、Ｓ　Ｔ　Ａ　ＣＫが空になるまで行な
い（１１０，ｌ　１１）、５ＴＡＣＫが空になった場合
は（１１２）　、ＮＯＶをインクリメントしく１１３）
、次のパターンを階層グラフに追加する。これをすべて
のパターンについて行なう。

以上の処理で階層グラフが生成できる。次に、このグラ
フからルール関連図を生成する。ルール関連図の生成ア
ルゴリズムを第１３図に示す。

まず、生成したＬ　ＨＳパターン、ＲＨＳパターンを構
成要素とする階層グラフを生成しく１２０）。

グラフ内の各パターンにターミナルノードを対応付ける
（１２１）。得られたグラフの例を第１４図に示す。こ
の階層グラフにおいて、ＬＨＳパターンは、丸で囲み、
ＲＨＳパターンは四角で囲み。

それぞれのパターンが成立したことを示すターミナルノ
ードを◆印で表わしている。また破線はＭアークを表し
ている。

まず、ショートカット設定のために、階層グラフ内にＳ
Ｃアークを張る（１２２，１２３）。

ＳＣアークは、 （−１）　　ターミナルノードへの枝と、そのターミナ
ルノードを持つパターンの直下パターンへの枝を結合す
るアーク ａ＞　　Ｍアークで結合されたパターンへの枝どうしを
結合するアーク である。第１４図の階層グラフの場合は、第１５図のよ
うにＳ　Ｃアークが設定される。例えば、ＳＣＣアーク
１４０は、Ｐ３のターミナルノードへの枝と、Ｐ３の直
下パターンＰ４への枝を移ぶアークであり、上記■のＳ
Ｃアークである。ＳＣＣアーク１４１は、第１４図内の
Ｍアーク１３０で結合されたＰ３とＰ４への枝を結ぶア
ークであり、上記■のＳＣアークである。

次に、Ｌ　ＨＳネット、ＲＨＳネットを生成するために
、このグラフを２つに分解する。ＬＨＳネットを生成す
るためには、ＬＨＳパターンだけを含む階層グラフが必
要であるので、階層グラフのリーフよりＬ　ＨＳパター
ンを表わすノードが現れるまで、ノードを消去、即ち、
ＲＨＳパターンを表わすノードがリーフノードまで連続
している部分を消去し、ＲＨＳパターンのターミナルノ
ードおよびそのアークを消去する。このグラフをＬ　１
１　Ｓグラフと呼ぶ。同様にしてＲＨＳグラフを生成す
る（１２４）。第１６図において、ターミナルノード１
７０より上のグラフがＬ　Ｓ　Ｉ（グラフ、−ドがＲＨ
Ｓグラフに対応している。

次に、ショートカット（ＳＣ）アークを生成する。階層
グラフ内に設定したＳＣアークの端点が、そ・れぞれＬ
ＳＨグラフ、ＲＨＳグラフ内にあれば。

つまり、両方のグラフにまたがれば、それをショートカ
ットアークとして設定する（１２５）、この操作により
第１６図に点線で示したショートカットアークが生成で
きる。例えば、第１５図のＳＣＣアーク１４０の両端、
つまり、Ｐ３のターミナルノードへの枝とＰ　３の直下
パターンＰ　４への枝は、どちらもＬＨＳグラフ内にし
かないのでショートカットアークとはならない。ＳＣＣ
アーク１４２の両端、つまり、Ｐ３のターミナルノード
への枝と１）３の直下パターンＰ５への枝は、それぞれ
、ＬＨＳグラフ、ＲＨＳグラフにあるので、ショートカ
ットアークＹ１６０となる。ＳＣＣアーク１４１は、Ｐ
；３への枝、Ｐ６への枝をその両端としており、この枝
は、ＬＨ８，ＲＨＳグラフの双方にあるので、ＬＨＳグ
ラフ内のＰ３への枝とＲＨＳグラフ内の２６への枝を結
ぶ２つのショー１へカットアークＺａ１６１、および、
Ｌ　ＨＳグラフ内のＰ６への枝とＲＨＳグラフ内のＦ）
　３への枝を結ぶショートカットアークＺｂ１６２とな
る。

次に、アークが持つ「情報（ＷＭＥ、ゴール）の流れる
ｈ向」に関する属性を設定する。

Ｌ　ＨＳグラフのルートノードから最初に現れるショー
トカットアークまでのアークは、ルートノードへの情報
の流れを禁止したｍ方向アークとする（１２６）。倒え
ば、第１６図のＬ　ＨＳグラフにおいて、Ｐｌの上位ア
ークにショートカットアークがないとすると、Ｐ２から
ＰＬ、Ｐ９から２１への情報の流れは禁止する。即ち、
アーク１６３．１６４．１６５は単方向アークとなる。

同様に、ＲＨＳグラフのルートノードから最初に現れる
ショートカットアークまでのアークは、ルートノードへ
の情報の流れを禁止した単方向アークとする（１２７）
。例えば、第１６図のＲＨＳグラフにおいて５Ｐ１の上
位にショートカットアークがないとすると、Ｐｌより上
位への情報の流れは禁＋１：、される。即ち、アーク１
６６は貼ノＪ向アークとなる。

ショートカットアークが現れないということは、そのデ
ータを生成しても、他のルールの実行に何の影響も及ぼ
さないことを表わしているから、この方向への情報の流
れを禁止するということは、不要な情報の流れを禁止す
ることを意味する。

また１階層グラフは、ツリー（Ｔｒｅｅ）構造ではなく
、グラフ（Ｇｒａｐｈ）構造である。そのため、第１７
図に示す構造が現れる。例えば、この構造がＲＨＳグラ
フに現れ、Ｐａの上位、即ち、アーク１８０からＷＭＩ
Ｅが流れるとすると、アーク１８２゜１８４を通って、
Ｐｂで合流するため、ＦＪ　ｂよりｆ位のパターンには
、同−ＷＭＥが二度流れてしまうことになり、同一の処
理を一度行なってしまう。これは、逆り向でも同様であ
るから、Ｐ　Ｒ＋１）　ｂで情報の合流が起こらないよ
うに、合流するアークのうち１つを除い゛Ｃ１合流ノｌ
向の流れを禁止する（１２８）。この場合、アーク１８
１゜１８２を双方向アーク、アーク１．８３，１８４を
Ｉｌｉツノ向アークに設定する。

最後に、第１６図のグラフにおいて、Ｓアークで結合さ
れたパターン間の条件の差を、そのアークにノードとし
て表現する（１２９）。例えば、第１８図において、パ
ターン１．９０と１９１の条件の差は、＄２＝２である
から、ノード１９２のように表現し、グラフ１９３を、
ネットワーク１９４のように変形するように、グラフを
弁別ネットに変形する。

以上の処理方式により、ルール関連図を生成することが
できる。

本実施例によれば、高速な双方向推論に適したルール関
連図を効率よく生成することが可能となる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、Ｌ　ＨＳネットワーク、ＲＨｓネット
ワークは、それぞれ、パターンの包含関係に基づいた階
層グラフから生成され、その結果、上位パターンの条件
は、共通化され、効率的なネットワークとなっている。

さらに、事前解析によりパターンマツチが可能と判定さ
れたネットワークにのみ、データを流すようにショート
カットアークが生成される。以上のように、本アルゴリ
ズムを用いれば、効率のよいＬＨＳネット、ＲＨＳネッ
ト、ショートカットアークからなる高速双方向推論に適
した効率のよいルール関連図を生成できる。

さらに、階層グラフを用いる本アルゴリズムは、パター
ンの個数をＮ１階層グラフの平均分岐数をｍとすると、
階層グラフを生成するために必要なパターンマツチの回
数は、階層グラフの深さがＱ　Ｏｇｍ　Ｎに比例するこ
とから考えて、Ｏ（Ｎ串ＱｏｇＮ）になる。一方、ＩＭ
グラフからＳＴ−ＭＥＴへの変換は、０（Ｎ）であるの
で、全体としては。

０（Ｎ串Ｑｏｇ　Ｎ）の計算域となり、効率のよい生成
アルゴリズムである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例のシステム構成を表すブロック
図、第２図は本発明の実施例のシステムの知識表現のシ
ンタックスの説明図、第３図、第４図、第５図は実施例
の上記表現による記述例を示す説明図、第６図はルール
の記述例を示す説明図、第７図は上記ルールの関連図、
第８図はパターン間の関係を表すグラフの生成フロー図
、第９図、第１０図、第１１図、第１２図はパターンの
関係を表すグラフ、第１３図は本発明の実施例になる、
グラフからルール関連図を生成させる処理のフロー図、
第１４図は各パターンにターミナルノードを付した階層
グラフの例示図、第１５図はショートカットアークを設
定した階層グラフの例示図、第１６図はＬＨＳグラフお
よびｒ＜　ＨＳグラフを示す例示図、第１７図は階層グ
ラフの部分構造図、第１８図はグラフを弁別ネットワー
ク変形図 ０コシスタ；トノード ・バリアフ゛ルノー１ ０２−ミナルノーに′ ５ｈσｆｔｃｒＪｔ７−り 第 開殆 舅 図 閉略 終了 図 冨 ｌθ 図 冨 ノー 図 第 図 一工＝、イ」ロ一 ロＲＨＳハ２クーレ 鴫−−）Ｍアーク Ｃ７−７ｒ す ／４２ −−−．ＳＣア一フ 冨 ／７ 図 図 ロクーミｔルＦト

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、条件部が対象の状態を記述したパターン、結論部が
   導くことのできる対象の状態を記述したパターンで表わ
   されるルールを、ルール条件部を構成するパターン内の
   個々の条件を１つのノードで、それらのつながりをアー
   クで表わし、頂点ノードを持つ弁別ネットに類したネッ
   トワークに変換して、ルール条件部を表わすネットワー
   クを得、一方、ルールの結論部を構成するパターン内の
   個々の記述をノードで、それらのつながりをアークで表
   わし、頂点ノードを持つ弁別ネットに類したネットワー
   クに変換して、ルール結論部を表わすネットワークを得
   、これらのネットワークをそれぞれの終端ノードで結合
   して、ルール条件部、結論部を表わす２つの頂点ノード
   を有する１つのネットワークを作成し、ルール条件部、
   結論部に共通する部分を飛び越す、条件部ネットワーク
   内と結論部ネットワーク内を結ぶショートカットアーク
   を設けたルール関連図を用いて高速に双方向推論を行な
   う知識ベースシステムにおいて、ルール条件部、結論部
   に記述されるパターン間の包含関係、排他関係、等の関
   係を、条件部のパターンおよび結論部のパターンの２種
   のパターンを構成要素とする１つのグラフとして表現し
   、このグラフを用いて、生成することを特徴とするルー
   ル関連図の生成方式。 ２、上記グラフとして、パターン間の「パターン１が成
   立すれば、かならずパターン２が成立する」というパタ
   ーン間の包含関係をアークとして表わした、条件部のパ
   ターンおよび結論部のパターンの２種のパターンを構成
   要素とする１つの階層グラフを用いて生成することを特
   徴とする請求項第１項記載のルール関連図の生成方式。 ３、上記のグラフとして、パターン間の「パターン１が
   成立すれば、かならずパターン２が成立する」というパ
   ターン間の包含関係をアークとして表わした、条件部の
   パターンおよび結論部のパターンの２種を構成要素とす
   る１つの階層グラフに、同一の上位パターンを持つパタ
   ーン間に、「パターン１が満たされればパターン２も満
   たされる可能性がある」という関係を持つパターン間に
   マッチ可能アークを設定したグラフを用いて生成するこ
   とを特徴とする請求項第１項記載のルール関連図の生成
   方式。 ４、上記のパターン間の包含関係をアークとして表わし
   た、条件部のパターンおよび結論部のパターンの２種の
   パターンを構成要素とする１つの階層グラフから、条件
   部を構成するパターンのみを抽出し、アークで結合され
   たパターン間の条件の差を、そのアークにノードとして
   表現し、パターンが成立したことを表わすターミナルノ
   ードを設定することにより、条件部ネットワークを生成
   することを特徴とする請求項第２項記載のルール関連図
   の生成方式。 ５、上記のパターン間の包含関係をアークとして表わし
   た、条件部のパターンおよび結論部のパターンの２種の
   パターンを構成要素とする１つの階層グラフから、結論
   部を構成するパターンのみを抽出し、アークで結合され
   たパターン間の条件の差を、そのアークにノードとして
   表現し、パターンが成立したことを表わすターミナルノ
   ードを設定することにより、結論部ネットワークを生成
   することを特徴とする請求項第２項記載のルール関連図
   の生成方式。 ６、上記のグラフから、条件部を構成するパターンと、
   包含関係を表わすアークを取りだし、アークで結合され
   たパターン間の条件の差を、そのアークにノードとして
   表現し、パターンが成立したことを表わすターミナルノ
   ードを設定することにより、条件部ネットワークを生成
   することを特徴とする請求項第１項あるいは第２項記載
   のルール関連図の生成方式。 ７、第１項記載あるいは、第３項記載のグラフから、結
   論部を構成するパターンと、包含関係を表わすアークを
   取りだし、アークで結合されたパターン間の条件の差を
   、そのアークにノードとして表現し、パターンが成立し
   たことを表わすターミナルノードを設定することにより
   、結論部ネットワークを生成することを特徴とする請求
   項第１項あるいは第３項記載のルール関連図の生成方式
   。 ８、第３項記載のグラフにおいて、マッチ可能アークで
   結合されているパターンへの上位パターンからのアーク
   が、それぞれ、条件部ネットワークと結論部ネットワー
   ク、あるいは、結論部ネットワークと条件部ネットワー
   ク内に存在する場合、および、各パターンの成立を表わ
   すターミナルノードのアークと、そのパターンの下位パ
   ターンの条件判定のためのノードへのアークが、それぞ
   れ、条件部ネットワークと結論部ネットワーク、あるい
   は、結論部ネットワークと条件部ネットワーク内に存在
   する場合、それらを結ぶようにショートカットアークを
   生成することを特徴とする請求項第３項記載のルール関
   連図の生成方式。 ９、上記条件部ネットワークの頂点ノードから最初のシ
   ョートカットアークが現れるまでのアークに対して、頂
   点ノードへ向かうデータの流れを禁止する属性を設定す
   ることを特徴とする請求項第８項記載のルール関連図の
   生成方式。 １０、上記結論部ネットワークの頂点ノードから最初の
   ショートカットアークが現れるまでのアークに対して、
   頂点ノードへ向かうデータの流れを禁止する属性を設定
   することを特徴とする請求項第８項記載のルール関連図
   の生成方式。 １１、複数アークが合流する場合、それらのアークの１
   つ以外のアークに対して、合流方向のデータの流れを禁
   止する属性を設定することを特徴とする請求項第８項記
   載のルール関連図の生成方式。