JPH06175849A

JPH06175849A - 分散協調型推論装置

Info

Publication number: JPH06175849A
Application number: JP4329577A
Authority: JP
Inventors: Seiichiro Wazumi; 誠一郎和住
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1992-12-09
Filing date: 1992-12-09
Publication date: 1994-06-24
Anticipated expiration: 2016-07-11
Also published as: JP3187172B2

Abstract

(57)【要約】【目的】複数の推論装置ユニットが生成するプラン間の
順序関係や整合性を集中的に管理するシステムを用意す
ることなく、干渉のないプランを各推論装置ユニットで
生成させることが可能な分散協調型推論装置を提供す
る。【構成】各推論装置ユニット１₁，１₂…１_nに、問題
解決における情報の生成順序関係の知識２６をもとに推
論の対象となる情報が実際に推論に利用可能か否かを判
断する情報診断手段２９と、この情報診断手段２９で情
報の順序関係が不適切と判断されたときに順序の調節を
行う情報調節手段３０とを設け、情報の生成順序関係を
情報伝達手段２を通して各推論装置ユニット１₁，１₂
…１_nに共通に持たせることにより、互いに干渉のない
解を各推論装置ユニットで生成させるようにしている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、単一の推論装置ユニッ
トでは対応不可能な問題に対して、複数の推論装置ユニ
ットの協調推論によって解を生成する分散協調型推論装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】分散協調型推論装置は、相互に情報交換
の可能な複数の推論装置ユニットから構成されている。

【０００３】ところで、このような分散協調型推論装置
では、各エージェントの生成したプラン間に干渉の発生
しないことが重要である。干渉を回避できるようにした
マルチエージェントプランニングには、大きく分けて次
の２つの方式がある。

【０００４】すなわち、その１つは、各々のエージェン
トがプランを生成し、１つのエージェントが各エージェ
ントの生成したプランの同期をとってプラン間の干渉を
解消する方式である。

【０００５】他の１つは、各エージェントがプランニン
グを行う際に相互に情報を交換し、各々のエージェント
が相互に干渉しないプランを生成する方式である。この
方式のプランニングとしては、文献１「Osawa “Collab
orative Plan Constructionfor Multiagent Mutual Pla
nning”,The Third European Workshop on ModelingAut
onomous Agents and Multi Agnet Worlds,(1992)」や文
献２「大沢，“共同プラン生成における合理的行為選
択”第１回マルチエージェントと協調計算ワークショッ
プ，（1992）」で提案されている方法や、特願平４−２
２２５３４号で提案されている方法などがある。

【０００６】後者の方式のうち、文献１や文献２の方式
では、各々のエージェントが与えられた目標に対してプ
ランニングを行う。ただし、プランニングに際してオペ
レータ（アブダクションと呼ばれている。）を選択する
場合には、仮説を設定することにより、前提条件が成立
していない場合でも適用できるオペレータを利用してプ
ランニングを行う。そして、各エージェントがアブダク
ションを含むプランを生成した後に、各エージェントの
生成したプランを組合せ、各々のプランに含まれるアブ
ダクションを相互に補完することによって単一のエージ
ェントでは達成不可能な目標に対するプランを生成す
る。

【０００７】一方、特願平４−２２２５３４号の方式で
は、あるエージェントが問題を解く場合、問題を解く過
程で発生した行き詰まりを検出し、その行き詰まりを解
消する副目標を他のエージェントに依頼することによっ
て問題解決を行う。すなわち、この方式において、各々
のエージェントはプランニングにおいて発生した行き詰
まった状態から目標状態までのプランニングを副問題と
して他のエージェントに依頼し、依頼の結果として得ら
れるプランと自分が先に生成したプランとを結合するこ
とによって目標を達成するためのプランを生成する。し
たがって、各エージェントが作業環境に関する不完全な
情報しか持っていない場合でもプランを生成することが
できる。

【０００８】しかしながら、このような方式を採用した
従来の分散協調型推論装置にあっては次のような問題が
あった。

【０００９】すなわち、前者の方式を採用したもので
は、各エージェントの生成したプラン間に発生する干渉
を解消するための作業を行うエージェントを必要とし、
そのエージェントに各エージェントの生成したプランを
集めることになる。したがって、干渉解消作業を行うエ
ージェントに不都合が生じた場合、干渉のないプランの
生成が不可能となる。

【００１０】また、後者の方式のうち、文献１や文献２
の方式を採用したものでは、各エージェントがオペレー
タをルールとして持ち、後向きに推論を行なう。この方
式では、プランに対するコストを導入し、コストのよい
プランを組合せの対象として選択するため、選択したプ
ランの組合せで相互補完が完全にできる保証はなく、ま
た相互補完を完全に実現できる組合せが選択から洩れて
いないことも保証されない。したがって、各エージェン
トの協調によって目標を達成するプランの生成が可能か
否かを判断できない問題がある。

【００１１】また、特願平４−２２２５３４号の方式を
採用したものでは、各エージェントの生成したプランを
順番に結合することによって全体のプランが生成される
ため、各エージェントは他のエージェントと並行に実行
が可能なプランを生成することが困難であった。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の分散協
調型推論装置の弱点を纏めると次のようになる。すなわ
ち、複数のプランの同期をとる作業を集中的に行なうエ
ージェントを用意する方式を採用したものでは、上記作
業を行なうエージェントの故障によってプランの生成が
不可能になる虞がある。また、各々のエージェントが生
成したプランを選択し、プランの組合せを生成し、各々
のプランの補完を行なう方式を採用したものでは、各エ
ージェントの協調によって目標の達成が可能か否かの判
断ができない問題があった。

【００１３】また、複数のエージェントが相互に行き詰
まった状態からのプランニングを依頼する方式では、エ
ージェントが、他のエージェントが生成するプランと並
列に実行可能なプランを生成することが困難であった。

【００１４】そこで本発明は、従来のマルチエージェン
トプランニングの弱点を克服できる分散協調型推論装置
を提供することを目的としている。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、複数の推論装置ユニットと、これらの推
論装置ユニットを結合して各推論装置ユニット間での情
報交換を行わせる情報伝達手段とを備えた分散協調型推
論装置において、各推論装置ユニットに、問題解決にお
ける情報の生成順序関係をもとに推論の対象となる情報
が実際に推論に利用可能か否かを判断する情報診断手段
と、この情報診断手段で情報の順序関係が不適切と判断
されたときに順序の調節を行う情報調節手段とを設け、
上記情報の生成順序関係を前記情報伝達手段を通して複
数の推論装置ユニットに共通に持たせることにより、互
いに干渉のない解を各推論装置ユニットで生成させるよ
うにしている。

【００１６】さらに詳しく説明すると、各推論装置ユニ
ットは、少なくとも推論に利用する問題解決知識および
推論の対象となる情報の間の順序関係知識を格納した知
識格納手段と、推論装置ユニット間で交換した情報およ
び推論で生成した情報を各情報間の生成順序関係と一緒
に格納する情報格納手段と、この情報格納手段に格納さ
れている情報に適用可能な知識を前記知識格納手段から
検索する適用知識検索手段と、知識を適用する情報間の
生成順序関係が前記適用知識検索手段で検索された知識
の適用条件を満たしているか否かを確認する情報診断手
段と、この情報診断手段においてそのままでは知識の適
用が不適切であると診断された情報間の関係を調整して
知識を適用できる状態にする情報調節手段と、前記適用
知識検索手段が検索した知識を実際に適用して新しい情
報を生成し、この生成された情報を前記情報格納手段に
格納する情報生成手段と、前記情報伝達手段を通して情
報の送受信を行う通信手段とを備えている。

【００１７】

【作用】適用知識検索手段は、推論の対象とする情報に
対して適用可能な知識を検索する。利用可能な知識があ
る場合、検索した知識を適用し、新しい情報を生成して
もよいかを推論の対象である情報の生成順序に関する情
報をもとに情報診断手段で確認する。その結果、適用可
能と判断された場合には、検索した知識と対象の情報か
ら情報生成手段で新しい情報を生成する。一方、診断の
結果、情報の生成順序を修正する必要があると判断され
た場合には、情報調節手段で生成順序に関する情報を修
正し、その後に情報生成手段で新しい情報を生成する。
生成された情報は、生成の順序関係と一緒に情報格納手
段に格納される。

【００１８】

【実施例】以下、図面を参照しながら実施例を説明す
る。

【００１９】図１には本発明の一実施例に係る分散協調
型推論装置のブロック構成図が示されている。

【００２０】この分散協調型推論装置は、複数の推論装
置ユニット１₁，１₂，……１_nと、これら推論装置ユ
ニットを結合して互いの間で情報交換を行わせる情報伝
達装置２とで構成されている。

【００２１】推論装置ユニット１₁，１₂，……１
_nは、それぞれ他の推論装置ユニットとの間で情報交換
を行うための通信手段１１と、問題解決を行う推論手段
１２と、外部から与えられた問題の入力と問題解決の結
果を外部へ出力するための入出力手段１３とから構成さ
れている。この実施例に係る分散協調型推論装置では、
各推論装置ユニット１₁，１₂，……１_nが問題を解決
する際に、各推論装置ユニット１₁，１₂，……１_nは
問題解決において発生する不都合の解消を副問題として
生成し、この副問題に対する問題解決を他の推論装置ユ
ニットに依頼する方式を採用している。

【００２２】推論手段１２は、通信手段１１を介して他
の推論装置ユニットから送られてきた情報や入出力手段
１３を介して与えられた情報や問題解決で生成した情報
を格納する情報格納手段２１と、推論に必要な知識を格
納した知識格納手段２２と、この知識格納手段２２に格
納されている知識を使って実際の問題解決を行う問題解
決手段２３と、この問題解決手段２３で発生した行き詰
まりを解消する副問題を生成する副問題生成手段２４と
で構成されている。

【００２３】知識格納手段２２には、推論に利用する問
題解決知識２５と、推論の対象となる情報の間の生成順
序関係について記述した順序関係知識２６と、推論での
行き詰まりを解消するための副問題を生成する際に利用
する副問題生成知識２７とが格納されている。

【００２４】問題解決手段２３は、情報格納手段２１に
格納されている情報に適用可能な知識を知識格納手段２
２の問題解決知識２５から検索する適用知識検索手段２
８と、知識を検索する対象となった情報の生成順序関係
が検索した知識の適用に適しているか否かを順序関係知
識２６に基いて診断する情報診断手段２９と、この情報
診断手段２９で生成順序関係が適切でないと診断された
ときに知識が適用できるように生成順序の関係を調節す
る情報調節手段３０と、検索した知識と検索の対象とな
った情報から新しい情報を生成し、これを情報格納手段
２１に格納する情報生成手段３１とから構成されてい
る。

【００２５】問題解決手段２３は、問題解決知識２５と
順序関係知識２６とを利用し、副問題生成手段２４は副
問題生成知識２７を利用する。問題解決手段２３は行き
詰まりに関する情報を情報格納手段２１に格納し、副問
題生成手段２４は情報格納手段２１に格納された行き詰
まりに関する情報をもとに副問題の生成を行う。

【００２６】次に、上記のように構成された分散協調型
推論装置によって問題を解決するときの各推論装置ユニ
ットにおける処理の流れを図２を参照しながら説明す
る。

【００２７】まず、入出力手段１３を介して与えられた
問題を情報格納手段２１で受け取る。そして、この問題
に記述されている初期情報を基準に生成順序を管理す
る。

【００２８】適用知識検索手段２８は、情報格納手段２
１に格納されている情報から推論の対象となる情報を選
択し、選択した情報に適用可能な知識を見出すために問
題解決知識２５を検索する（step 1）。

【００２９】適用可能な知識のないときには、副問題生
成手段２４によって副問題を生成し、副問題への解決を
他の推論装置ユニットに依頼する（step 2）。適用可能
な知識のあるときには、推論の対象である情報の生成順
序関係がstep 1で検索した知識の適用に適した関係にな
っているかを順序関係知識２６を利用して情報診断手段
２９で調べる（step 3）。

【００３０】診断の結果、順序関係に問題のない場合に
は、step 1で検索した知識を利用し、情報生成手段３１
で新しい情報を生成する（step 5）。一方、診断の結
果、順序関係が知識の適用に適さないと診断された場合
には、順序関係知識２６を利用し、情報調整手段３０で
情報の生成順序の関係を調整した後（step 4）、情報生
成手段３１で新しい情報を生成する（step 5）。情報生
成手段３１で新しく生成された情報は、情報格納手段２
１に格納される（step 6）。

【００３１】なお、step 2で副問題を生成する場合に
は、副問題の生成に利用する情報の生成順序を維持した
まま生成する。

【００３２】次に、この分散協調型推論装置で協調プラ
ンニングを行なわせる例を説明する。この場合、各推論
装置ユニットが持つ情報は、プランを生成する対象の情
報を表すものとする。

【００３３】今、図３(a) に示すように、テーブルＴ1
，Ｔ2 の上にそれぞれ載置されている２つの積木ブロ
ックＸ，ＹをハンドＡ、Ｂを使って図３(b) に示すよう
に積み替える場合のハンドＡ，Ｂの動作プランニングを
考える。この場合、ハンドＡのプランとハンドＢのプラ
ンは各々異なる推論装置ユニットで生成するものとす
る。ここでは、ハンドＡのプランを生成する推論装置ユ
ニットを推論装置ユニットＡと呼び、ハンドＢのプラン
を生成する推論装置ユニットを推論装置ユニットＢと呼
ぶことにする。

【００３４】ハンドＡのプランを生成する推論装置ユニ
ットＡは以下の知識を持っているものとする。すなわ
ち、ハンドＡのオペレータを問題解決知識として持って
いる。 pickup-A1(b1);Hand AがBlock b2の上のBlock b1を持ち
上げる。

【００３５】 if (Hand A :has clear) （Block b1 :on b2 :top clear :state free）（Block b2 :on x :top b1 :state free） then （Hand A :has b1）（Block b1 :on clear :top clear :state A）（Block b2 :on x :top b2 :state free) pickup-A2(b);Hand A がTable t の上のBlock b を持ち
上げる。

【００３６】 putdown-A1(b1,b2);Hand AがBlock b1を Block b2の上
に置く。

【００３７】 if (Hand A :has b1) （Block b1 :on clear :top clear :state A) （Block b2 :on x :top clear :state free ） then （Hand A :has clear) （Block b1 :on b2 :top clear :state free）（Block b2 :on x :top b1 :state free) putdown-A2(b,t);Hand AがBlock b を Table t の上に
置く。

【００３８】ハンドＢのプランニングを行う推論装置ユニットＢも同
様なオペレータpickup-B1 ，pickup-B2 ，putdown-B1，
putdown-B2を持つているものとする。

【００３９】また、推論装置ユニットＡは順序関係知識
として以下に示す知識を持っているものとする。

【００４０】順序関係知識 1) オペレータのif部とマ
ッチしたBlock やTable の状態の生成順序がHandＡより
も後の場合、オペレータの適用は不適切である。

【００４１】順序関係知識 2) 順序関係が不適切であ
る場合、オペレータのif部とマッチしたBlock やTable
の状態のうちもっとも新しく生成された時に、HandＡの
状態が生成されたものとする。

【００４２】順序関係知識 3) 新しく状態を生成した
場合、HandＡの順序を１つ進め、それ以外のもので先の
状態から変更されたものはHandＡの順序に合わせる。

【００４３】ハンドＢのプランニングを行う推論装置ユ
ニットＢも問題解決知識と同様に、handＡをHandＢに置
き換えた順序関係知識を持っているものとする。

【００４４】また、副問題生成に関しては「目標状態を
達成するプランが生成できなかった場合、プランニング
で生成した状態を初期状態、目標状態を目標状態とした
プランの生成を副問題とする」という知識が推論装置ユ
ニットＡ，Ｂに与えられているものとする。

【００４５】まず、推論装置ユニットＡに対して、以下
に示す初期状態から目標状態を達成するためのプランの
生成が問題として渡されたとする。

【００４６】初期状態（Hand A :has clear) （Hand B :has clear) (Block X :on T1 :Top clear :state free) (Block Y :on T2 :Top clear :state free) (Table T1 :top X) (Table T2 :top Y) 目標状態（Hand A :has clear) （Hand B :has clear) (Block X :on T2 :top Y :state free) (Block Y :on X :top clear :state free) (Table T1 :top clear) (Table T2 :top X) この問題を受け取ると、推論装置ユニットＡは初期状態
を順序関係の基準とするため、以下のように状態を書き
換えてプランニングを行う。ここで“:step ”が生成順
序を表す。初期状態では知識が適用されていないために
0 とする。

【００４７】（Hand A :has clear :step 0) （Hand B :has clear :step 0) (Block X :on T1 :top clear :state free :step 0) (Block Y :on T2 :top clear :state free :step 0) (Table T1 :top X :step 0) (Table T2 :top Y :step 0) この状態において、推論装置ユニットＡが図４(b) に示
すように、pickup-A2(Ｘ）を選択すると、この知識のif
部に対応する情報はブロックＸとテーブルＴ１とであ
り、順序関係知識 1) により、適用可能と判断されるた
め、次に示すように状態が生成され、情報格納手段２１
に格納される。

【００４８】（Hand A :has X :step 1) （Hand B :has clear :step 0) (Block X :on clear :top clear :state free :step 1) (Block Y :on T2 :top clear :state free :step 0) (Table T1 :top clear :step 1) (Table T2 :top Y :step 0) しかし、先に渡された問題の目標状態を達成するプラン
を推論装置ユニットＡによって生成することは不可能で
ある。そこで、推論装置ユニットＡは副問題を生成し
て、これを推論装置ユニットＢに渡す。ここで、推論装
置ユニットＡは、図４(b) に示すように、pickup-A2
(Ｘ）を適用した後の状態を副問題の初期状態として依
頼する。

【００４９】この初期状態を推論装置ユニットＢが受け
取ると、図５(b) に示すように、pickup-B2(Ｙ）を選択
し、新しい情報を生成する。

【００５０】（Hand A :has X :step 1) （Hand B :has Y :step 1) (Block X :on clear :top clear :state A :step 1) (Block Y :on clear :top clear :state B :step 1) (Table T1 :top clear :step 1) (Table T2 :top clear :step 1) しかし、推論装置ユニットＡから渡された初期状態を使
って目標状態を達成するプランを推論装置ユニットＢに
よって生成することはできないので、図６(a)に示すよ
うに、pickup-B2(Ｙ）を適用した後の状態を副問題の初
期値として推論装置ユニットＡに再び渡す。

【００５１】推論装置ユニットＡは、推論装置ユニット
Ｂからの依頼に対し、さらに図６(b) に示すように、pu
tdown-A2(X,T2)を適用してプランニングを行う。推論装
置ユニットＡが生成した状態を次に示す。この状態も順
序関係知識での診断で適用可能と判断されている。

【００５２】（Hand A :has clear :step 2) （Hand B :has Y :step 1) (Block X :on T2 :top clear :state free :step 2) (Block Y :on clear :top clear :state B :step 1) (Table T1 :top clear :step 1) (Table T2 :top X :step 2) しかし、目標状態を達成するプランを生成することはで
きないので、putdown-A2(X,T2)を適用した後の状態を副
問題の初期値として推論装置ユニットＢに再び渡す。こ
の状態に対して、推論装置ユニットＢは、図７(b) に示
すように、putdown-B1(Y,X) を選択する。しかし、ハン
ドＢの生成順序が１であるのに対し、ブロックＸの生成
順序が２であるため、順序関係知識 1) に基いて情報診
断手段２９によってオペレータの適用は不可能と判断さ
れる。そこで、情報調節手段３０が順序関係知識 2) に
よってハンドＢの順序を２にする。

【００５３】（Hand A :has clear :step 2) （Hand B :has Y :step 2) (Block X :on T2 :top clear :state free :step 2) (Block Y :on clear :top clear :state B :step 1) (Table T1 :top clear :step 1) (Table T2 :top X :step 2) その後にオペレータを適用し、次に示す新しい状態を生
成する。

【００５４】（Hand A :has clear :step 2) （Hand B :has clear :step 3) (Block X :on T2 :top Y :state free :step 3) (Block Y :on X :top clear :state free :step 3) (Table T1 :top clear :step 1) (Table T2 :top X :step 2) この状態は目標状態を満たしている。したがって、プラ
ンの生成に成功したことになる。

【００５５】このようにしてpickup-A2(X)，pickup-B2
(Y)，putdown-A2(X,T1)，putdown-B1(X,Y) からなるハ
ンドＡとハンドＢのプランが生成されるが、実際には推
論装置ユニットＢにも問題が同時に与えられるので、状
態の生成順序により、図８に示すように、pickup-A2(X)
とpickup-B2(Y)とが同時に適用され、その後、putdown-
A2(X,T2)、putdown-B1(X,Y) の順にオペレータが適用さ
れる。

【００５６】なお、本発明は上述した実施例に限定され
るものではない。たとえば、各推論装置ユニットの推論
手段としては、図９に示すように、問題解決手段２３ａ
で問題解決の行き詰まりが発生したとき、この行き詰ま
りに関する情報を副問題生成手段２４ａに直接渡し、こ
の情報に基いて副問題生成手段２４ａで副問題を生成さ
せるようにしてもよい。

【００５７】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、各
推論装置ユニットにおいて情報の生成順序を考慮して問
題解決を行なわせることができ、また他の推論装置ユニ
ットに渡す情報についても情報の生成順序を共通に管理
しているため、複数の推論装置ユニットが生成するプラ
ン間の順序関係や整合性を集中的に管理するシステムを
用意することなく、干渉のないプランを各推論装置ユニ
ットで生成させることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る分散協調型推論装置の
ブロック構成図

【図２】同装置に組込まれた推論装置ユニットにおける
処理の流れを示す図

【図３】同装置によって協調プランニングを行わせたと
きの動作を説明するための図

【図４】同装置によって協調プランニングを行わせたと
きの動作を説明するための図

【図５】同装置によって協調プランニングを行わせたと
きの動作を説明するための図

【図６】同装置によって協調プランニングを行わせたと
きの動作を説明するための図

【図７】同装置によって協調プランニングを行わせたと
きの動作を説明するための図

【図８】同装置によって協調プランニングを行わせたと
きの動作を説明するための図

【図９】推論手段の変形例を示す図

【符号の説明】

１₁，１₂，……１_n…推論装置ユニット２…情報伝
達装置１１…通信手段１２，１２
ａ…推論手段１３…入出力手段２１…情報
格納手段２２…知識格納手段２３，２３
ａ…問題解決手段２４，２４ａ…副問題生成手段２５…問題
解決知識２６…順序関係知識２７…副問
題生成知識２８…適用知識検索手段２９…情報
診断手段３０…情報調節手段３１…情報
生成手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の推論装置ユニットと、これらの推論
装置ユニットを結合して各推論装置ユニット間での情報
交換を行わせる情報伝達手段とを備えた分散協調型推論
装置において、各推論装置ユニットに、問題解決におけ
る情報の生成順序関係をもとに推論の対象となる情報が
実際に推論に利用可能か否かを判断する情報診断手段
と、この情報診断手段で情報の順序関係が不適切と判断
されたときに順序の調節を行う情報調節手段とを設け、
上記情報の生成順序関係を前記情報伝達手段を通して複
数の推論装置ユニットに共通に持たせることにより、互
いに干渉のない解を各推論装置ユニットで生成させるよ
うにしたことを特徴とする分散協調型推論装置。
【請求項２】前記各推論装置ユニットには、推論のため
の知識として、新しい情報を生成し、問題解決を進める
ために利用する問題解決知識と、前記情報診断手段およ
び前記情報調節手段が利用する順序関係知識とが格納さ
れていることを特徴とする請求項１に記載の分散協調型
推論装置。