JPH0350632A - 大規模知識データベースシステムにおける遺伝方式 - 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】 〔概　　要〕 オブジェクトの属性へのアクセスの基本的機能である遺
伝を高速化するための大規模知識データベースシステム
における遺伝方式に関し、オブジェクトの属性の補助情
報をも含めた遺伝属性情報を作成し、次の検索時にはそ
の遺伝属性情報を利用して遺伝処理の高速化を実現する
ことを目的とし、 電子計算機および外部記憶手段からなり、オブジェクト
指向言語を用いて大規模なデータを取扱う知識データベ
ースシステムにおいて、前記オブジェクト指向言語にお
ける下位クラスと該下位クラスの上位クラスとが持つ同
じ属性である遺伝属性情報を、該遺伝属性情報を有する
下位クラスから順次上位クラスを検索し、該遺伝属性の
補助情報をも含めて求める遺伝属性情報作成手段と、該
遺伝属性情報作成手段が作成した情報を、前記大規模知
識データベースシステムの検索の高速化のために記憶す
る遺伝属性情報記憶手段とを有するように構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、オブジェクト指向言語を用いた知識データベ
ースシステムにおけるオブジェクトの属性へのアクセス
方式に係り、さらに詳しくは、オブジェクトの属性への
アクセスの基本的機能である遺伝を高速化するための大
規模知識データベースシステムにおける遺伝方式に関す
る。

〔従来の技術〕

電子計算機の技術進歩、普及に伴い、ソフトウェア生産
量も加速度的に増加してきている。ソフトウェアの開発
人口が不足しているために、ソフトウェア生産は需要に
追いつかないのが現状であり、生産性の向上が情実に要
求されている。

そのための−解決策としてオブジェクト指向言語の利用
が進みつつある。オブジェクト指向言語は、Ｃ０ＢＯＬ
やＦＯＲＩＲＡＮ、　ＢＡＳＩＣといった従来の構造的
プログラミング言語よりもプログラムを自然に記述でき
るという特徴があり、また、プロトタイピングやソフト
ウェアの再利用にも向いているからである。

オブジェクト指向言語によるプログラミングの基本単位
はオブジェクトであり、オブジェクトはデータと、その
データに対する手続きを構成要素とする。オブジェクト
にメソセージを送ることによって、オブジェクト自らが
そのメツセージに８亥当する手続きを実行し、ユーザ所
望の処理の実現が可能になる。オブジェクトにはクラス
とインスタンスがあり、インスタンスが具体的な値やデ
ータであるのに対して、クラスはよく似た性質を持つオ
ブジェクトの集合である。また、クラス間に上位下位関
係を定義することも可能である。

第１０図はクラスの説明図である。医者というクラスが
あり、その下位のクラスとして歯科医、内科医、外科医
等の各科の医者のクラスが定義できる。また、各科の医
者のクラスは、その科の一人一人の医者をインスタンス
とする集合である。

同じクラスに属するインスタンスは、そのクラスに記述
された属性を継承して共通にもつ。例えば、同図におい
て、内科医のクラスのインスタンスは内科医ｌ、内科医
２等、−人一人の内科医の情報で、内科医のクラスに記
述された属性（名前、免許番号、患者名）を内科医のク
ラスに属する各インスタンスが共通にもっている。すな
わちインスタンス内科医１の名前属性は佐藤、免許番号
は８３、患者名属性は患者Ａ、患者Ｂ、患者Ｃ、インス
タンス内科医２０名前属性は鉛末、免許番号は１０３、
患者名属性は患者Ｗ、患者Ｘ、患者Ｙ、患者Ｚである。

さらにこのような上位クラスと下位クラスの間の関係と
して遺伝がある。遺伝は上位クラスの属性を下位クラス
も持つことであり、例えば第１１図に示すように人間ク
ラスの上位クラスが哺乳類クラスであるとすると、哺乳
類の性質である　“授乳゛を人間のクラスも持つことに
なり、この属性“授乳°は哺乳類クラスより遺伝すると
いわれる。

従来のオブジェクト指向言語における遺伝処理では、第
１１図に示すように、属性名“授乳゛をキーとして上位
クラスをたどりながら一致する属性の検索が行われてい
た。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述のような遺伝処理はオブジェクトの属性にアクセス
するための基本的機能であって、知識データベースの検
索に際して頻繁に使用されるが、一般に検索のたびに遺
伝の探検処理が行われるためにそれに要する時間が非常
に長いという問題点があった。

次に第２の問題点として遺伝処理によって得られる情報
が少ない、すなわち処理の機能が低いという問題点があ
った。すなわち遺伝処理に時間がかかるために、それに
よってより多くの情報を得ようとするとさらに時間がか
かり、実質的に多（の情報を得ることができないという
問題である。

第１２図はこの問題点を説明するものであり、前述の授
乳という属性に関連して°乳頭の数”　というような補
助情報があったとすると、その数は人間の場合は２で、
牛の場合は８である。このような場合、人間と牛および
その上位クラスである哺乳類の授乳情報について、従来
の遺伝方式では初めに見つかる属性のみを遺伝の対象と
しているために、補助情報までを含めた遺伝ができない
という問題点があった。

本発明の課題は、上述の問題点に鑑み、オブジェクトの
属性の補助情報をも含めた遺伝属性情報を作成し、次の
検索時にはその遺伝属性情報を利用して遺伝処理の高速
化を実現することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

第１図は本発明の原理ブロック図である。同図において
オブジェクト指向言語を用いた大規模知識データベース
システムは電子計算機ｌと外部記憶手段２とによって構
成されている。

電子計算ｍｌ内の遺伝属性情報作成手段３はオブジェク
ト指向言語における下位クラスとその上位クラスが持っ
ている同じ属性、例えば第１１図における授乳の属性を
示す遺伝属性情報を、その遺伝属性情報の補助情報、例
えば第１２図における乳頭の数をも含めて下位クラスか
ら順次検索して求める。遺伝属性情報記憶手段４は遺伝
属性情報作成手段３の作成した遺伝属性情報を、次回の
知識ベース検索にそなえて、例えばハツシュ表の形式で
記憶する。

〔作　　　用〕

本発明においては、前述のように、遺伝属性情報がその
補助情報をも含めて求められる。すなわち最初の遺伝処
理要求に対しては、第１図における遺伝属性情報作成手
段３によって下位クラスからその属性の有無が調べられ
、属性が存在する場合にはその属性の補助情報が、例え
ばテンポラリ−な作業領域にコピーされる。各クラスに
ついてこの処理が順次行われ、例えば上位クラスがなく
なった時点で遺伝属性情報の作成が終了する。次に遺伝
属性情報記憶手段４、例えばハツシュ表に求められた遺
伝属性情報が格納される。この格納は次回以降の検索の
高速化を実現するためのものである。なお遺伝属性情報
作成手段３の下位クラスからの探検に先立ってハツシュ
表が調べられ、その属性についてのハツシュ表が存在す
る場合には再度ハツシュ表を作ることなくそのハツシュ
表を用いて検索が行われることは当然である。

以上のように、本発明によれば、オブジェクトの属性の
補助情報までを含めた遺伝処理が可能となる。

〔実　　施　　例〕

第２図は本発明の遺伝方式を用いる大規模知識データベ
ースシステムの全体構成ブロック図である。同図におい
て、システムは汎用大型コンピュータ等の電子計算機１
、磁気ディスク装置、光デイスク装置等の外部記憶装置
６、および端末装置７から構成される。また、電子計算
機１はＣＰＵ８を中心とし１、ＣＰＵ８は主記憶９およ
び入出力制御部ＩＯ１外部記憶制御部１１と接続されて
いる。端末装置７はユーザによって操作され、オブジェ
クトの作成や格納、検索、手続きの実行等のコマンドや
データを電子計算機１に入力し、また電子計算機１から
のオブジェクト情報や処理結果を受けてデイスプレィ等
に出力する。また外部記憶装置６は、多数のオブジェク
トを格納し知識データベースを構成する。

また、入力制御部１０は端末装置７及びＣＰＵ８、主記
憶９と接続され、電子計算機ｌと端末装置７等の入出力
装置をつなぐ入出力インターフェースの役目をする。ま
た、外部記憶制御部１１は外部記憶装置６およびＣＰＵ
８、主記憶９と接続され、主記憶９−外部記憶装置６間
での知識データの入出力を制御する。

一方、電子計算＠１内の主記憶９には、知識データベー
スの核となる知識データベース（Ｊａｓｍｉｎｅ）１２
が格納され、そのプログラムに従ってＣＰＵ８が知識ベ
ースに対する各種処理を実行する。さらに主記憶９内に
は一部の知識データ１３が格納され、本発明の遺伝方式
はこの知識データ１３に適用される。

第３図は、知識ベースシステムＵａｓｍｉｎｅ）　１２
の構成図である。システムはモジュール化されており、
先制ｉｌ１機構１４、解析機構１５、最適化機構１６、
コード生成機構１７、インタプリタ１８、オブジェクト
管理機構１９、データ管理機構２０からなる。次に各モ
ジュールの役割を簡単に説明する。

本実施例の知識ベースシステムは、ユーザにオブジェク
ト指向のプログラミング言語と会話型処理システムを提
供する。そして、主制御機構１４はこれらオブジェクト
指向プログラムと会話型処理システムの実行制御を行う
。また解析機構１５はオブジェクト指向プログラミング
言語で記述されたプログラミングの構文を解析し中間コ
ードを生成するとともに、会話型処理システムは会話型
処理により入力されるオブジェクト操作文を解析し、実
行可能な形にする。実行可能な形に変換されたオブジェ
クト操作文はインタプリタ１８が実行する。

前述の解析機構１５によって生成された中間コードは最
適化機構１６に送られ最適化される。すなわち、最適化
機構１６は例えばジョインの順序変更による高速化など
の最適化を施し、選択演算、結合演算などの演算プロ・
νりを時間情報として作成し、コード生成機構１７に引
き渡す。コード生成機構１７は、最適化機構１６で最適
化された中間コードからＣソース・プログラムを生成す
る。

生成されたＣソース・プログラムは、電子計算機１の主
記憶９に本知識ベースシステムとは別に格納されている
Ｃコンパイラによってコンパイルされ、知識ベースシス
テムの実行ライブラリをリンクして実行可能ファイルを
構成し、デバガがこれを実行する。

一方、オブジェクト管理機構１９はオブジェクトの管理
を実行する。クラスとインスタンスの管理や、クラス−
インスタンス間あるいは上位下位関係があるクラス間で
属性や手続きを継承する遺伝の管理、プログラムの管理
を実行する。すなわち、本発明の遺伝処理はオブジェク
ト管理機構１９の内部にプログラムとして実現されてい
る。

データ管理機構２０は例えば拡張関係データベースを管
理するものであり、非正規形のテーブルを管理でき、ま
たインデックス検索やハツシュジヨイントという高速ア
クセスメソッドを持っている。さらにタプル、すなわち
関係データベースの表における行ごとの処理を述語関数
やマツピング関数というコンパイルコードで与え、それ
を実行できる高速かつ汎用的なデータベースシステムエ
ンジンである。また、オブジェクト管理機構１９は例え
ばアクティブオブジェクトスペースを用いてデータ管理
機構２０とのインターラクションが少なくなるようにな
っている。

本発明においては補助情報までを含む遺伝が実現される
ために知識ベースシステムにおけるきめ細かい処理が可
能になる。第４図はフォーマットの異なる伝票のクラス
の実施例であり、伝票Ａと伝票Ｂとのフォーマットがそ
れぞれフォーマットＡ　（ｆｏｒｍ　Ａ）　、フォーマ
ットＢ　（ｆｏｒｍ　Ｂ）とじて指定され、これらのク
ラスの上に伝票クラスがある。同図において、伝票の内
容や計算方法は同であり、フォーマットのみが異なるク
ラスが定義されている。

第５図は、第４図の伝票クラスに対するハツシュ表作成
時のデータの流れの実施例を表す。図において■で伝票
Ａのクラスの属性°印刷”について以前にハツシュ表が
作成されているか否かが検索される。ここでは以前にハ
ツシュ表が作成されていないものとし、その作成が開始
される。すなわち■で伝票への属性が検索され、属性“
印刷゛があるために、その属性についてテンポラリ−な
作業領域２１が作られ、そこに属性“印刷°の補助情報
であるｆｒｏｍ　Ａ”　がコピーされる。次に■で上位
クラスである伝票クラスが検索され、属性°印刷°があ
るので、その補助情報“計算゛がテンポラリ−領域２２
にコピーされる。なおここでテンポラリ−領域２２と２
１は全く同じものであり、領域２１の上に伝票クラスの
補助情報“計算”がコピーされたものが領域２２として
示されている。ここで伝票クラスは最上位のクラスであ
るので■で検索は終了し、■で結果がハツシュ表に登録
される。以上で補助情報を含めた遺伝処理が終了するが
、次回以後の検索においては遺伝属性情報はハツシュ表
から検索される。すなわちハツシュ関数を用いて、ハツ
シュパケット２３の示すポインタにより、伝票Ａの属性
“印刷゛を示すセル２４からハツシュ表の示す内容が検
索される。

第６図はキャッシング情報としてのハツシュのセルのデ
ータ構造である。同図において、キャッシング情報はコ
ンフリクト、すなわち２つのキーが同じハツシュ番地を
持つ衝突が起った場合の次のポインタとしてのネクスト
ポインタ、クラス情報へのポインタ、属性名を表す文字
列、及びその属性情報へのポインタからなる。

第７図はハツシングアルゴリズムの概要である。

同図においてステップ２５でクラスアドレスと属性名を
キーとしてハツシュ関数が動かされ、ハツシュパケット
のインデックスが求められる。そしてステップ２６で、
そのインデックスを用いてハツシュ・コンフリクト・リ
ストがたどられ、マツチするセルが求められる。

第８図はキャッシングの具体例を示す。同図において、
ハツシュパケット２７のインデックスからハツシュ・コ
ンフリクト・リストとしてのポインタがたどられ、ここ
では２つのセル２８．２９のうちセル２９がマツチする
セルとして求められる。

第９図は遺伝属性情報作成処理の詳細アルゴリズムの実
施例である。このアルゴリズムは第５図のハツシュ表作
成時のデータの流れの実施例をさらに詳しく説明するも
のである。まず遺伝属性情報をコピーするための作業領
域がＯにされた後に処理がスタートし、ステップ３０で
ハツシュ表が調べられ、対象となっている属性について
ハツシュ表があるか否かがステップ３１で判定される。

最初の検索時ではハツシュ表は存在しないのでステップ
３２に移行し、クラス内の属性か調べられ、ステップ３
３で同じ属性があるか否かが判定される。ある場合には
ステップ３４で作業領域があるか否かが判定され、作業
領域がなければステップ３５で作業領域が新しく作られ
る。

その後ステップ３６で作られた作業領域へ補助情報を含
む遺伝属性情報がコピーされ、ステップ３７で例えばデ
フォルト値やデーモン（その属性にアクセスした時に特
別の手続きが起動されるもの）などの属性情報があるた
びに対応するフラグが１とされ、ステップ３７′で上位
クラスをクラスとした後に、ステップ３８に移行する。

これは後述するように、その属性に必要なフラグが全て
１となった時点で作業領域の情報が満たされたと判断し
、遺伝属性情報を求める処理を終了するためである。

ステップ３３でクラス内の属性がない場合には、ステッ
プ３４〜３７の処理を行うことなく、直ちにステップ３
８に移行する。またステップ３４ですでに作業領域があ
る場合には、ステップ３５の処理を経ることなくステッ
プ３６に移行する。これは上位クラス内の属性を調べる
時にすでに下位クラスに対する処理において作業領域が
作られている場合に対応する。

その後ステップ３８で全ての上位クラスについて調べら
れたか否かが判定され、まだ調べるべき上位クラスが残
っている場合には、ステップ３９で前述のフラグ、すな
わち必要なフラグが全て１となっているか否かによって
作業領域の情報が満たされたか否かが判定される。ステ
ップ３８で上位クラスについての調べが残っており、し
かもステップ３９で作業領域が満たされていない場合に
は、次の上位クラスに対してステップ３０以降の処理が
繰り返される。ここでステップ３０で再びハツシュ表が
調べられるのはハツシュ表がクラスアドレスと属性名を
キーとしてアクセスされるためであり、上位クラスに対
しては再度ハツシュ表へのアクセスが必要となる。

ステップ３８で全ての上位クラスについて調べ終わった
と判定されるか、あるいはステップ３９で作業領域が満
されたと判定された時にはステップ４０に移行し、ステ
ップ３６で各クラスについて作業領域にコピーされた遺
伝属性情報の結果がハツシュ表に登録され、ステップ４
１でその結果が遺伝処理要求元に返されて処理が終了す
る。

ステップ３０でハツシュ表が調べられ、ステップ３１で
あると判定されると、ステップ４２で遺伝属性情報がコ
ピーされた作業領域があるか否かが判定される。これは
下位クラスの属性に対してハツシュ表がなく、上位クラ
スの属性に対してハツシュ表がある場合に対応する処理
であり、ステップ３６で下位クラスに対して作業領域ヘ
コピーされた遺伝属性情報の内容と、上位クラスの属性
に対するハツシュ表とを一緒にして遺伝処理要求元へ返
す必要があるからである。そのような作業領域がある場
合にはその内容がステップ４３でコピーされた後に、ま
たない場合には直ちにステップ４１に移行し、結果が遺
伝処理要求元に返されて処理が終了する。ステップ４２
で作業領域がないときにはステップ４２′で作業領域を
作った後で作業領域の内容をコピーし、以下、上述と同
様の処理を行う。

〔発明の効果〕

以上詳細に説明したように、本発明によれば、オブジェ
クトの検索で基本となる遺伝処理が高速になり、また補
助情報までを含む遺伝処理が可能になる。これによって
システム全体の処理が効率化し、さらにきめ細かくなる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の原理ブロック図、 第２図は、本発明の遺伝方式を用いる大規模知識データ
ベースシステムの全体構成を示すブロック図、 第３図は、知識ベースシステムＪａｓｍｉｎｅの構成を
示すブロック図、 第４図は、フォーマットの異なる伝票のクラスの実施例
を示す図、 第５図は、ハツシュ表作成時のデータの流れの実施例を
示す図、 第６図は、キャッシング情報としてのハツシュのセルの
データ構造を示す図、 第７図は、ハツシングアルゴリズムの概要を示す図、 第８図は、キャッシングの具体例を示す図、第９図は、
遺伝属性情報作成処理の詳細アルゴタズムの実施例を示
す図、 第１０図は、クラス−インスタンスの説明図、第１１図
は、オブジェクト指向言語における遺伝方式の従来例を
示す図、 第１２図は、オブジェクト指向言語における遺伝方式の
従来例の問題点を説明する図である。 １　・・・　電子計算機、 ６　・・・　外部記憶装置、 ８　・・・　ＣＰＵ。 ９　・・・　主記憶、 １２　・・・　知識ベースシステム（Ｊａｓｍｉｎｅ）
、１３　・・・　知識データ、

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 電子計算機（１）および外部記憶手段（２）からなり、
   オブジェクト指向言語を用いて大規模なデータを取扱う
   知識データベースシステムにおいて、 前記オブジェクト指向言語における下位クラスと該下位
   クラスの上位クラスとが持つ同じ属性である遺伝属性情
   報を、該遺伝属性情報を有する下位クラスから順次上位
   クラスを検索し、該遺伝属性の補助情報をも含めて求め
   る遺伝属性情報作成手段（３）と、 該遺伝属性情報作成手段（３）が作成した情報を、前記
   大規模知識データベースシステムの検索の高速化のため
   に記憶する遺伝属性情報記憶手段（４）とを有すること
   を特徴とする大規模知識データベースシステムにおける
   遺伝方式。