JPH05342000A

JPH05342000A - 非単調推論方法

Info

Publication number: JPH05342000A
Application number: JP3216528A
Authority: JP
Inventors: Eiji Ohira; 栄二大平; Masaru Oki; 優大木; Masahiro Abe; 正博阿部
Original assignee: Agency of Industrial Science and Technology
Current assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date: 1991-08-02
Filing date: 1991-08-02
Publication date: 1993-12-24
Anticipated expiration: 2010-10-09
Also published as: JPH0792801B2

Abstract

(57)【要約】【目的】非単調推論において、真理保全処理を高速に実
現し、かつフレーム型の知識表現のデータの修正機能や
外部からの強制的な矛盾の指摘に対する真理保全を可能
にする。【構成】環境管理部３１は、１つの仮定が生成される毎
に、新たな共通格納領域を生成する。共通格納領域管理
部３２は、共通格納領域のデータの管理を共通格納領域
の間の継承順に基づいて行なう。矛盾原因検索部３３
は、矛盾が共通格納領域のデータに直接基づいたものか
外部から通告されたものかによって、前者の場合、代替
の仮定を有する共通格納領域を、後者の場合、通知され
た理由と矛盾関係にある仮定を有する共通格納領域をプ
ッシュダウンスタック３５から検索する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、計算機と人間との間の
対話型のユーザインタフェースのような時間的に状態が
変化する場合の制御を可能とする非単調推論方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】例えば、計算機と人間との間の対話シス
テムを実現するとき、人間は省略した曖昧な要求を行う
ことが多い。このような、曖昧な要求からは複数の解釈
が可能なことが少なくないが、優れた人は、その入力か
ら省略を正しく補足し、利用者の意図をつかむ能力を有
する。すなわち、１を聞いて十を知るわけである。この
逆に、要求のたびに複数の解釈の絞り込みのための問合
せがシステムから行われることは、利用者にとって非常
に煩わしいことである。このため、できるかぎり要求を
１つの解釈に絞り込むことが望ましいが、常に正しい解
釈ができる保証はない。したがって、日常人間が行って
いるように、話しが合わなくなったとき、その原因とな
った間違った解釈を捜し、修正する機能が必要である。

【０００３】このように、以前推論された結果が、後で
くつがえさせられるような問題は、非単調の問題と呼ば
れ、具体的な非単調推論システムとして、ＴＭＳ、ＡＴ
ＭＳが挙げられる。これらは、「Doyle,J.,A truth mai
ntenance system,ArtificialIntelligence 12(1979)」
や「de Kleer,j.,An Assumption-based TMS,Artificial
Intelligence 28(1986)」において論じられている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ＡＴＭＳでは、共通格
納領域に格納するデータをノードと呼び、前提、仮定、
導出の３つのタイプのノードを設けている。前提ノード
は、無条件で成立する常に正しい事実を現す。仮定ノー
ドは、他のノードに依存しないで成立すると仮定された
結果であり、このため正しいという保証はない。それ以
外が導出ノードである。共通格納領域に格納するノード
には、推論結果に加えて、支持理由と呼ばれる導出する
上で直接根拠（参照）としたノードの集合と、ラベルと
呼ばれる仮定ノードの集合が付与される。これにより、
各ノード間の因果関係を記述する。例えば、あるノード
が、仮定ＡをラベルにもつノードＡと仮定Ｂをラベルに
もつノードＢに基づいて（根拠として）生成される場
合、生成されるノードの支持理由は、ノードＡとノード
Ｂであり、ラベルに仮定Ａと仮定Ｂの組合せが登録され
る。すなわち、ラベルを見れば、そのノードは、どの仮
定に基づいて成立しているかが分かる。このため、ある
矛盾が導出されたとき、矛盾導出の根拠となったノード
のラベルにより矛盾原因が分かる。例えば、矛盾が仮定
Ａをラベルにもつノードと仮定Ｂをラベルにもつノード
間で生じたときは、仮定Ａと仮定Ｂの組合せが矛盾を起
こす原因である。仮定が１つの場合は、その仮定が間違
っていることである。また、既に、仮定Ａと仮定Ｂのみ
をラベルにもつノードが存在する場合、そのノードは、
矛盾の発覚時点で信じられない間違ったノードとなる。

【０００５】さて、このような従来技術には、次のよう
な問題点がある。

【０００６】（１）まず、従来技術では、１つの共通格
納領域によりノードの管理を行う。このため、ノードを
１つずつチェックしないと、信じられているノードか否
かを判定できず、処理時間がかかってしまう問題があ
る。

【０００７】（２）次に、従来技術では、ノードは、常
に共通格納領域に追加されるのみである。しかし、記述
性を向上させるためには、例えばノードをフレーム型の
知識表現に拡張し、ノードの内容の一部分のみを変更可
能にする必要がある。このような表現が必要な例として
は、時間と共に変化するようなものを表現する場合があ
る。しかし、内容の変更は支持理由やラベルの変更につ
ながるため従来技術では実現できない。

【０００８】（３）従来技術では、前述したように矛盾
が導出されたときは、矛盾の根拠となった共通格納領域
上のノードのラベルから矛盾原因を決定し、その矛盾原
因と各ノードのラベルから、そのノードが成立している
のか否かを判定する。すなわち、矛盾は必ず共通格納領
域上のノードに依存して生成されることを前提としてい
た。しかし、利用者からの入力のような、システムの外
部から直接矛盾が指摘されるような場合は、その矛盾と
内部のノードとの因果関係が得られず、矛盾原因を正し
く決定することができない問題がある。すなわち、矛盾
が支持理由を持たない前提ノードとなる。

【０００９】本発明の目的は、以上の問題点を解決した
非単調推論を実現することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、１つの仮定が生成される毎に、仮定の生成に際して
参照したデータを格納する共通格納領域名とその仮定を
キィとしてもつ新たな共通格納領域を生成し、生成され
た共通格納領域名をプッシュダウンスタックに格納する
環境管理部を設ける。この共通格納領域のアクセスに関
しては、共通格納領域へデータの登録を行う場合は、プ
ッシュダウンスタックの先頭の最新の共通格納領域のみ
にデータを登録し、共通格納領域からのデータの検索に
際しては、最新の共通格納領域から検索を行う。もし該
当データがない場合は、プッシュダウンスタックの先頭
の共通格納領域のみでなく、その共通格納領域が直接あ
るいは間接的に根拠としている全ての共通格納領域に基
づいてデータの検索を行う共通格納領域管理部を設け
る。もし推論中に共通格納領域のデータに基づいた矛盾
が生じた場合、代替の仮定を有する共通格納領域をプッ
シュダウンスタックをポップしながら検索する矛盾原因
検索部を設ける。

【００１１】さらに、直接には、共通格納領域のデータ
に基づかない矛盾が通知されたときは、この通知された
矛盾理由と直接矛盾の関係にある仮定を有する共通格納
領域をプッシュダウンスタックをポップしながら検索す
る。

【００１２】また、共通格納領域管理に、共通格納領域
に登録するデータとして、全共通格納領域で共有可能な
データと共有不可能なデータを設け、共有可能なデータ
の検索は、全ての共通格納領域で行い、共有不可能なデ
ータの検索は、共通格納領域の因果関係に基づいて行う
機能を設ける。

【００１３】全共通格納領域で共有可能なデータは、別
途共通格納領域設け、そこに格納する。

【００１４】

【作用】仮定毎に共通格納領域を作ることにより、同じ
仮定に基づいて導出されるノードは全て１つの共通格納
領域上に生成される。このため、共通格納領域を削除す
ることにより、全ての同じ仮定に基づいて導出されるノ
ードを削除することができ、真理保全処理の高速化が図
れる。次に、ＸがＹを継承するとは、Ｙの特徴を全てＸ
が持つことをいう。例えば、カナリアは、鳥の概念を継
承する。ここで、鳥の概念に「飛べる」という特徴が記
述されているとする。このとき、ペンギンが鳥の概念を
継承すると「ペンギンが飛べる」ことになってしまう
が、継承関係では、ペンギンに「飛べない」という特徴
を記述しておけば、これが優先される。本発明における
共通格納領域は、因果関係にある共通格納領域の内容を
継承できる。このため、継承している共通格納領域のノ
ードを修正したものを、現在の共通格納領域に作成でき
る。ノードの検索においては、現在の共通格納領域のも
のが優先されて検索されるため、ノードの修正と同じ機
能が得られる。そして、修正前のノードも残すことが可
能である。

【００１５】矛盾の通知により、修正すべき事実が通知
されたとき、この通知された事実と直接矛盾の関係にあ
る仮定を有する共通格納領域を検索することにより、以
前に生成された修正対象となる仮定を見つけだすことが
できる。

【００１６】

【実施例】本発明の一実施例を図１を用いて説明する。
知識ベース１には、ＩＦ−ＴＨＥＮ形式で知識表現され
るプロダクションルールが格納されている。推論部２
は、知識ベース１のうち、条件部が満足するルールをワ
ーキング領域管理部３に問合せながら調べ、満足するル
ールがあれば、それを実行する。例えば、ＩＦ：ワーキング領域３４にデータＸとＹが存在
するならば、ＴＨＥＮ：ワーキング領域３４にデータＺを追加するというルールの場合、推論部２は、ワーキング領域３４
にデータＸとＹが存在するかどうかをワーキング領域管
理部３に問合せ、存在すれば、データＺの追加をワーキ
ング領域管理部３に依頼する。ここで知識ベース１は、
図１に示すように入力部１１、応答部１２、対話制御部
１３および検索部１４のような、それぞれ１個以上のプ
ロダクションルールからなる複数の知識源で構成される
ことが多い。各知識源も、プロダクションルールと同様
に起動するための条件を持ち、各知識源に含まれるプロ
ダクションルールは、該当する知識源が起動されること
により、推論部２によって制御されるようになる。例え
ば、入力部１１の知識源は、利用者から入力があったと
き起動するもので、構文、意味解析などの言語情報処理
を行なうプロダクションルールで構成されている。ま
た、応答部１２の知識源は、検索部１４の知識源により
検索された検索結果がワーキング領域３４に書かれた時
起動する。このような処理は、従来の前向き推論技術で
実現可能である。以上のように、知識ベース１のルール
の実行は、実際には推論部２によって制御されるが、以
降簡単化のため、推論部２の処理を省略して説明する。

【００１７】図２の会話は、行楽地の問合せを行なって
いるときの例である。さて、ワーキング領域３４は、推
論部２から見ると１つにしか見えないが、実際には図１
のように複数の格納領域から構成される。この１つ１つ
の格納領域を、以下では共通格納領域と呼ぶことにす
る。共通格納領域は、環境管理部３１により生成され
る。生成に際しては、生成される上で、根拠となった仮
定（ラベル）と、参照した他の共通格納領域（支持理
由）をキィとして付加する。まず、初期状態として環境
管理部３１は、仮定なしで、無条件に成立する支持理由
（前提）をもつの共通格納領域を作成し、その名前を格
納領域プッシュダウンスタック３５にプッシュする。さ
て、利用者からの問合せｕ１「甲州街道の沿道にある行
楽地は？」が入力すると、知識ベース１の入力部１１
は、構文、意味解析などの言語情報処理を行なった後、
この解析された入力文ｕ１をワーキング領域管理部３に
追加依頼を行なう。これにより、共通格納領域管理部３
２は、図３のように、この入力文ｕ１を格納領域プッシ
ュダウンスタック３５の先頭の共通格納領域（ＣＭ０）
に登録する。この入力文ｕ１が共通格納領域に登録され
ると対話制御部１３が起動する。対話制御部１３は、入
力文の代名詞や省略の補足などの文脈処理を行い、この
解析結果Ａｕ１をワーキング領域に仮定データとして格
納する。このような仮定データが入力された場合は、図
４のように環境管理部３１が起動し、この仮定をラベル
として持つ新たな共通格納領域（ＣＭ１）を作成し、そ
の名前を格納領域プッシュダウンスタック３５にプッシ
ュする。また、この仮定データは、共通格納領域管理部
３２によって共通格納領域（ＣＭ１）上にも登録され
る。この文脈処理は、過去の対話情報を格納する対話ス
タックを用いて行なわれるが、最初の発話であるため、
この時点では対話スタックが共通格納領域にまだ存在し
ない。このため、対話制御部１３は、対話スタックｄ１
を作成し、これに文脈処理された入力文（Ａｕ１）をプ
ッシュした結果を共通格納領域に登録する。検索部１４
は問合せＡｕ１の検索を行ない、その結果（ｓ１）を共
通格納領域に登録する。これにより、応答部１２と再び
対話制御部１３が起動する。対話制御部１３は、検索部
１４の検索結果がスタック先頭の問合せＡｕ１の応答で
あるか否かを判定する。問合せＡｕ１の応答である場合
は、図５に示すように、問合せＡｕ１をスタックから取
り除いた後、新たな問合せＡｕ１’「甲州街道の沿道に
ある行楽地の他の条件は」を作成してプッシュする。応
答部１２は、問合せｕ１の解が多いため、図２のｓ１に
おいて、解の内の条件の良いもの（Ｘ，Ｙ）のみを代表
として名前をあげて提示する。提示する解の優先順位
は、例えば、料金や住まいからの距離、施設が充分かな
どの総合評価で決まる。

【００１８】次に、問合せｕ２「もっと近いところは
？」が入力部１１から共通格納領域に入力されると、対
話制御部１３は、対話スタックに格納された文脈情報と
の関連を調べる。問合せｕ２は、対話スタックに格納さ
れた問合せＡｕ１’「甲州街道の沿道にある行楽地の他
の条件は」を受けての発話であると判定できる。すなわ
ち、会話の流れからは、Ａｕ２１「提示した行楽地
（Ｘ，Ｙ）より、もっと甲州街道に近い行楽地は」であ
ると解釈できる。しかし、利用者は、住まいに近い場所
を望むことが多いため、Ａｕ２２「提示した行楽地
（Ｘ，Ｙ）より、もっと住まいに近い行楽地は」との解
釈も可能であり、検索の条件に関して２つの解釈が成り
立つ。この場合、この２つの推論結果を仮定データとし
てワーキング領域管理部３に転送すると、図６のように
環境管理部３１は、新たに２つの共通格納領域（ＣＭ２
１とＣＭ２２）を作成し、その一方の名前（ＣＭ２１）
を格納領域プッシュダウンスタック３５にプッシュす
る。この２つの共通格納領域は、前述のそれぞれの解釈
をラベルに持ち、どちらも前に作成された共通格納領域
（ＣＭ１）のデータから推論されたものであるため、こ
の共通格納領域を支持理由として持つものである。ま
た、対話制御部１３は、問合せｕ２のように、発話が過
去の問合せ（対話スタックｄ１中のＡｕ１’）に関連し
てなされたものである場合、対話スタックｄ１から過去
の関連した問合せをポップして削除し、代わりに入力さ
れた発話をプッシュする。そして、このように修正した
対話スタックｄ２を共通格納領域に格納する。このと
き、共通格納領域管理部３２は、対話スタックｄ２を共
通格納領域プッシュダウンスタック３５の先頭の共通格
納領域（ＣＭ２１）に登録する。このため、修正前の対
話スタックｄ１は、共通格納領域（ＣＭ１）上に保存さ
れる。

【００１９】さて、格納領域プッシュダウンスタック３
５の先頭の共通格納領域（ＣＭ２１）に、問合せＡｕ２
１「提示した行楽地（Ｘ，Ｙ）より、もっと甲州街道に
近い行楽地は」が格納されると、検索部１４からアクセ
ス可能となる。検索部１４は、この検索を行ない、その
結果行楽地（Ａ，Ｂ）を求め登録する。そして、応答部
１２は、解が２つのみなので、図２のｓ２で行楽地Ａと
行楽地Ｂを提示する。

【００２０】続いて、問合せｕ３「他にないか？」が入
力されたとすると、この問合せの解釈Ａｕ３は「提示さ
れた行楽地ＡとＢ以外に、行楽地（Ｘ，Ｙ）より、もっ
と甲州街道に近い行楽地は」であり、これは在りえない
問合せである。なぜなら、問合せｕ２の応答ｓ２で解が
全て提示されていることを利用者が知っているはずであ
るからである。このため、この要求文は、何らかの誤解
に基づいたものと判断し、これを矛盾であるとワーキン
グ領域管理部３に通知する。具体的には、解釈Ａｕ３を
根拠とした矛盾データをワーキング領域管理部３に登録
する。これにより、矛盾原因検索部３３が起動し、矛盾
原因の検索を開始する。具体的には、このケースのよう
に、矛盾が共通格納領域上のデータを根拠としている場
合は、まず代替となる解釈を持つ共通格納領域を、格納
領域プッシュダウンスタック３５を先頭から順に検索す
る。ここでは、図６の「提示した行楽地（Ｘ，Ｙ）よ
り、もっと甲州街道に近い行楽地は」の解釈を仮定とし
てもつ共通格納領域（ＣＭ２１）が選ばれる。すなわ
ち、この共通格納領域と同じ共通格納領域（ＣＭ１）を
支持理由としてもつ共通格納領域（ＣＭ２２）が存在す
るためである。これにより、例えば、矛盾原因である共
通格納領域（ＣＭ２１）が削除されるまで格納領域プッ
シュダウンスタック３５をポップし、代わりに代替の共
通格納領域（ＣＭ２２）をプッシュする。これにより、
前者の解釈Ａｕ２１が破棄され、その代替案である後者
の解釈Ａｕ２２「提示した行楽地（Ｘ，Ｙ）より、もっ
と住まいに近い行楽地は」が採用され、この解釈に基づ
いて会話が進められる。このように、解釈の間違いを訂
正可能である。ここで、矛盾とされた仮定［Ａｕ２１，
Ａｕ１］は、矛盾の仮定の格納領域を別個に設け、ここ
に格納しておくことにより、再度アクセスされることを
防ぐことが可能である。

【００２１】上述した例は、システム自身が矛盾に気付
いて訂正を行うケースであったが、利用者から矛盾を直
接指摘される場合もある。そのような会話例を次に示
す。

【００２２】Ｕ１１：日野市と八王子市のＪＲの駅は？Ｓ１１：日野駅、八王子駅ほか５駅あります。

【００２３】Ｕ１２：そこに近い行楽地は？Ｓ１２：１０個所あります。

【００２４】Ｕ１３：京王線に近いのは？Ｓ１３：ＸとＹ遊園地です。

【００２５】Ｕ１４：ちがう、駅で！この例は、Ｕ１３で検索の主題を行楽地と解釈して、
「京王線に近い行楽地は？」の検索を行ったら、実は、
利用者はＳ１１で検索された解が多かったため、この解
をさらに絞り込むため、京王線に近い「駅」を問合せた
場合の会話である。この場合、Ｕ１４において指摘され
る矛盾（検索の主題＝駅）は利用者からのものであるた
め、システムは、直接、共通格納領域上のデータとの関
連を知ることができない。ここで、図８は、Ｕ１４が入
力される以前のワーキング領域３４を示す。ここでは、
Ｕ１３の文脈処理において検索の主題を行楽地とする際
に、それを仮定データとしてワーキング領域管理部３に
登録している。

【００２６】さて、Ｕ１４のような、矛盾が共通格納領
域上のデータでない場合、矛盾原因検索部３３は、外部
から指摘された事実（検索の主題＝駅）と矛盾する解釈
を持つ共通格納領域を、格納領域プッシュダウンスタッ
ク３５を先頭から順に検索する。ここでは、図８の「検
索の主題＝行楽地」の解釈を仮定としてもつ共通格納領
域（ＣＭ１３１）が選ばれ、この共通格納領域が削除さ
れるまで格納領域プッシュダウンスタック３５がポップ
される。そして、格納領域プッシュダウンスタック３５
の先頭の共通格納領域（ＣＭ１２）に指摘された事実
（検索の主題＝駅）を登録する。これにより、先の解釈
Ａｕ１３が破棄され、新たな解釈「日野駅、八王子駅な
どのＪＲの５駅に近く、かつ京王線に近い駅は」に基づ
いて会話が進められる。このように、利用者から指摘さ
れた解釈の間違いをも訂正可能である。

【００２７】以上のように、本発明によれば、会話規則
を乱すような会話に対してもフレキシブルな会話制御が
実現できる推論方式を提供できる。

【００２８】また、対話スタックのような修正が行なわ
れるデータと、例えば、利用者から入力される事実のよ
うなデータを区別し、後者のデータは、検索の際、全共
通格納領域を対象に検索することにより、グローバルな
データを実現できる。また、グローバルなデータは、専
用の共通格納領域で管理することにより、高速化が図れ
る。

【００２９】

【発明の効果】本発明によれば、仮定毎に共通格納領域
を作るため、同じ仮定に基づいて導出されるノードは全
て１つの共通格納領域上に生成される。このため、共通
格納領域を削除することにより、全ての同じ仮定に基づ
いて導出されるノードを一度に削除することができ、矛
盾解消処理の高速化が図れる。また、本発明で作成され
る共通格納領域は、因果関係にある共通格納領域の内容
を継承できるため、ノードの修正が可能となる。

【００３０】矛盾が外部から通知されたとき、この通知
された事実と直接矛盾の関係にある仮定を有する共通格
納領域を検索することにより、外部から指摘される矛盾
に対する非単調推論を行なうことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のブロック図である

【図２】本発明を人間と計算機との間の対話制御に用い
た例を説明するための会話例である

【図３】本発明の一実施例のワーキング領域の変化の過
程を示した図である

【図４】本発明の一実施例のワーキング領域の変化の過
程を示した図である

【図５】本発明の一実施例のワーキング領域の変化の過
程を示した図である

【図６】本発明の一実施例のワーキング領域の変化の過
程を示した図である

【図７】本発明の一実施例のワーキング領域の変化の過
程を示した図である

【図８】本発明の一実施例のワーキング領域の変化の過
程を示した図である

【符号の説明】１…知識ベース、２…推論部、３…ワーキング領域管理
部、１１…入力用知識源、１２…応答用知識源、１３…
対話制御用知識源、１４…検索用知識源、３１…環境管
理部、３２…共通格納領域管理部、３３…矛盾原因検索
部、３４…ワーキング領域、３５…格納領域プッシュダ
ウンスタック。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】環境管理部は、１つの仮定が生成される毎
に、仮定の生成に際して参照したデータを格納する共通
格納領域名とその仮定をキィとしてもつ新たな共通格納
領域をワーキング領域に生成し、生成された共通格納領
域名をプッシュダウンスタックに格納する環境管理処理
を行ない、共通格納領域管理部は、共通格納領域へデー
タの登録を行う場合、プッシュダウンスタックの先頭に
登録された最新の共通格納領域のみにデータを登録し、
共通格納領域からのデータの検索に際しては、最新の共
通格納領域から検索を行い、もし該当データがない場合
は、プッシュダウンスタックの先頭の共通格納領域のみ
でなく、その共通格納領域が直接あるいは間接的に根拠
としている全ての共通格納領域に基づいてデータの検索
を行う共通格納領域管理処理を行ない、矛盾原因検索部
は、もし推論中に共通格納領域のデータに基づいた矛盾
が生じた場合、代替の仮定を有する共通格納領域をプッ
シュダウンスタックをポップしながら検索する矛盾原因
検索処理を行なうことを特徴とする非単調推論方法。
【請求項２】直接には、共通格納領域のデータに基づか
ない矛盾が通知されたとき、この矛盾であると通知され
た理由と直接矛盾の関係にある仮定を有する共通格納領
域をプッシュダウンスタックをポップしながら検索する
ことを特徴とする請求項１記載の非単調推論方法。
【請求項３】共通格納領域に登録するデータとして、全
共通格納領域で共有可能なデータと共有不可能なデータ
を設け、共有可能なデータの検索は、全ての共通格納領
域で行い、共有不可能なデータの検索は、共通格納領域
の因果関係に基づいて行うことを特徴とする請求項１記
載の非単調推論方法。
【請求項４】全共通格納領域で共有可能なデータは、別
途共通格納領域設け、そこに格納することを特徴とする
請求項１記載の非単調推論方法。