JPH06187137A

JPH06187137A - 計算機システム

Info

Publication number: JPH06187137A
Application number: JP4338351A
Authority: JP
Inventors: Ichirou Enbutsu; 伊智朗圓佛; Mikio Yoda; 幹雄依田; Yoshiki Kobayashi; 小林　　芳樹; Masahiro Shikayama; 昌宏鹿山; Yuji Sato; 裕二佐藤
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1992-12-18
Filing date: 1992-12-18
Publication date: 1994-07-08
Also published as: KR940015906A

Abstract

(57)【要約】【目的】断片的な知識によってユーザから与えられた問
題を解くための計算機システムを提供する。【構成】保存された断片的な処理手続きを複数組み合わ
せて問題を解くひと続きの処理手続きを構築する手段
と、得られた処理手続きのなかから特定の条件を満足す
る処理手続きを選択する手段とを具備する。【効果】複雑，大規模な問題を断片的な知識によって解
くことが出来る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ユーザにより与えられ
た問題を解くための計算機システムに係り、特に浄水処
理プロセス，発電プロセス，化学反応プロセスのように
外部からの操作によって状態が変化するプロセスの制御
量を求めるのに好適な計算機システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】プロセスに関する制御，計画などの問題
解決を計算機によって行う場合、従来は、例えば、特開
昭63−186303号公報に示されるように、問題解決に必要
な入力情報を処理して、解である計算結果が求まるまで
の処理手続きの内容と順序を、計算機の使用者が予め決
定し、ひと続きの手続き（完結したプログラム）として
計算機に与える方式が取られている。このような従来の
問題解決システムによると、解こうとする問題の処理手
続き全体を使用者が予め決定できる場合においてのみ、
使用者自身が直接に問題を解くよりも、短時間で正確な
解を求めることができる。

【０００３】計算機による問題解決方法の他の方法とし
て、米国特許第4,713,775 号の日本語抄録には、ユーザ
の問題を効果的かつ効率的に解くための知識を含んだ知
識メモリを用意して問題を解くことが示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】特開昭63−186303号公
報に示される従来の問題解決システムでは、解こうとす
る問題に対する断片的な知見があったとしても、それら
を用いて解を求めるためのひと続きの処理手続きを予め
具体的に決定できなければ、計算機上で問題解決を行う
ことができない。

【０００５】また、米国特許第4,713,775 号に示された
方法は知識メモリを用意してひと続きの処理手続きを構
築することを述べるに止まり、ひと続きの処理手続きが
複数構築することを考慮していない。

【０００６】本発明の目的は、解こうとする問題が複
雑，大規模なために、その問題を解決するひと続きの処
理手続き全体が予め分かっていない場合でも、その問題
に関連する断片的な知見（手続き）があれば、使用者の
意図に沿った処理手続きを自動的に生成できる計算機シ
ステムを提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、問題解決のた
めの断片的な処理方法を保存する知識保存手段と、該知
識保存手段に保存された断片的な処理方法を組み合わせ
てユーザから与えられた問題を解くひと続きの処理手続
きを構築する処理手続き生成手段と、得られたひと続き
の処理手続きのなかから計算時間及び／又は精度を評価
関数として一つの処理手続きを選択する処理手続き選択
手段とを具備したことを特徴とする計算機システムにあ
る。

【０００８】本発明の計算機システムは、ユーザから問
題を受ける問題入力手段と、該問題の断片的な解決方法
を保存しておく知識保存手段と、該知識保存手段に保存
された断片的な解決方法を組み合わせて前記問題入力手
段より入力された問題を解くひと続きの処理手続きを構
築する処理手続き生成手段と、得られたひと続きの処理
手続きのなかから計算時間及び／又は精度を評価関数と
して一つの処理手続きを選択する処理手続き選択手段
と、選択された処理手続きに基づいて演算を行う演算手
段と、得られた演算結果を出力する手段とを有する。

【０００９】また、本発明の他の計算機システムは、予
め保存された複数の断片的知識を使用してキーボードに
より入力された問題を解くためのひと続きの処理手続き
を構築する処理手続き生成手段と、得られたひと続きの
処理手続きのなかから計算時間及び／又は精度を評価関
数として一つの処理手続きを選択する処理手続き選択手
段と、選択された処理手続きを構成する演算の種類を分
別して種類ごとの計算負荷量を見積り処理プロセッサの
割当てを決定するプロセッサ割当て手段とを具備するこ
とを特徴とする。

【００１０】前記処理手続き生成手段は、予め保存され
た複数の断片的な処理方法のなかから出力項目がユーザ
から与えられた問題の出力項目と一致する処理方法を探
索する第１の探索手段と、該第１の探索手段によって得
られた処理方法の入力項目を出力項目として持つ他の処
理方法を探索しユーザから与えられた問題を解くことの
できるひと続きの処理方法を探索する第２の探索手段と
を有することが望ましい。

【００１１】

【作用】本発明によれば、解こうとする問題に関連する
断片的な手続きから、解を求める処理手続きを自動的に
生成することができる。これにより、使用者が予め問題
解決の詳細な手順を与えずに、問題の解決を行うことが
できる効果がある。

【００１２】また、同じ問題に対して複数の処理手続き
候補（処理手続きの代替案）が存在する場合や処理手続
きが条件によって変化する場合などでも、各断片的な手
続きに対して予め与えた評価関数を用いることによっ
て、計算負荷が最小、もしくは計算精度が最大の処理手
続きを選択することができるようになる。

【００１３】更に、選択された処理手続きを構成する演
算の種類の分別と、分別された各演算の種類毎の計算負
荷量とを、実際の演算に先立って評価することにより、
各種類の演算に最も適した処理プロセッサの割当てを行
うことができる。これにより、計算機のハードウェア資
産を有効活用できるだけでなく、問題解決のための演算
時間を短縮することが可能となる。

【００１４】

【実施例】本発明は、計算機による問題解決の対象とな
るプロセスに関する問題を解決するための処理手続きを
自動的に生成する計算機システムである。ここでいう計
算機による問題解決の対象となるプロセスとは、例え
ば、浄水処理プロセス，下水処理プロセス，地域冷暖房
熱供給プロセス，発電プロセス，送電プロセス，交通輸
送プロセス，コージェネレーションプロセスなど、都市
のインフラとなるプロセスや化学反応プロセス，バイオ
プロセス，金融プロセス，情報処理プロセスなどであ
る。これらに関する問題解決とは、例えば、条件に応じ
た制御量の決定やプロセスの診断である。また、マクロ
な視点からは、都市活動全体も、ここでの対象プロセス
と考えることができる。この場合の問題解決とは、例え
ば、ある都市環境レベルを達成、若しくは維持するため
の都市インフラの配置計画や各都市インフラ設備の運転
条件の決定などである。

【００１５】以下、図面を参照して、本発明の実施例を
説明する。

【００１６】図１は、本発明による処理手続き生成支援
システム１００を浄水処理プロセスの制御量決定問題に
適用した一実施例の全体構成を示すブロック図である。

【００１７】まず最初に、本実施例の対象となる浄水処
理プロセスのフローを簡単に説明する。図１において、
着水井５に河川や湖沼から原水が導かれる。急速混和池
１０では着水井５の水を受け、凝集剤タンク１１の凝集
剤が凝集剤注入ポンプ１２によって注入され、撹拌翼１
３が撹拌機１４により撹拌される。また、フロック形成
を促進するアルカリ剤が注入されることもある。フロッ
ク形成池１５には撹拌パドル１６が設置され緩やかに回
転する。フロックは沈殿池２０で沈降して、上澄み液が
ろ過池２５でろ過される。次に計測器について説明す
る。原水の水質を計測するために、着水井５に計測器５
Ｍが設置される。計測項目は、水温，濁度，アルカリ
度，ｐＨ，電気伝導度，残留塩素濃度，塩素要求量，水
量，水位などである。フロック形成池１５には計測器１
５Ｍが設置される。計測器１５Ｍは前記計測器５Ｍで計
測する項目に加えて水中カメラなどの撮像手段も含む。
沈殿池２０には計測器２０Ｍを設置する。また、必要に
応じて急速混和池１０とろ過池２５には、５Ｍ，１５Ｍ
と同様の計測器１０Ｍと２５Ｍを設置する。これらの計
測項目は、前記５Ｍ，１５Ｍと同様である。以上の計測
データは、処理手続き生成支援システム１００内のデー
タベース１１０に取り込まれる。

【００１８】次に本発明による浄水プロセス薬品注入操
作量を決定するための処理手続き生成支援システム１０
０について説明する。なお、処理手続き生成支援システ
ム１００は、制御用計算機上（図示せず）、若しくは、
これとは別のワークステーション上（図示せず）に構築
する。また、望ましくは、処理手続き生成支援システム
１００の構成要素の全体がワンチップの基板上に実装さ
れる。

【００１９】処理手続き生成支援システム１００は、（１）データベース１１０（２）処理手続き
群１２０（３）処理手続き生成手段１５０（４）処理手続き
選択手段２００（５）プロセッサ割当て手段２５０（６）演算手段３
００とから構成される。

【００２０】これらの構成要素による処理手続き生成支
援システム１００の実行手順の概略フローを図２を用い
て説明する。まず、最初には対象となるプロセスの最新
データを取り込み、データベース１１０に保存する。ま
た、このデータベース１１０には、過去の履歴データも
保存されていることが望ましい。処理手続き生成支援シ
ステム１００で使用する全てのデータは、このデータベ
ース１１０を参照することによって得ることができる。
次の実行ステップでは、処理手続き生成手段１５０が実
行される。ここでは、まず、使用者が対象プロセスに関
して、どのようなデータを用いて、どのような問題を解
きたいのか（求解条件）をキーボード３２０を介して入
力する。その後、処理手続き群１２０内に予め保存され
た複数の断片的な処理手続きを組み合わせることによ
り、入力された求解条件を満足するようなひと続きの処
理手続きを生成する。このステップで処理手続きの候補
（問題解決の解法や求解の中間段階のサブゴールが異な
るような代替案）が複数生成された場合には、処理手続
き選択手段２００を実行する。処理手続き選択手段２０
０では、まず、使用者が処理手続きを選択するための評
価関数を設定する。この評価関数の設定の仕方により、
求解までの計算時間（計算負荷量）を重視するか、解の
精度を重視するか等、選択の規準を使用者の目的に応じ
て変更することができる。この評価関数の値が予め設定
した所定の範囲に属するもの、若しくは評価関数を最大
または最小にする処理手続きが選択される。ここで選択
された処理手続きは、次のプロセッサ割当て手段２５０
に送られる。このステップでは、まず、選択した処理手
続きを構成する演算の種類の分別と種類毎の計算負荷量
の見積りを行う。ここでいう演算の種類とは、ニュー
ロ，ファジィなどの求解のためのパラダイムの種類であ
っても良いし、もっと詳細な分別、例えば計算機の最小
単位の演算命令（加減乗除など）の種類であっても良
い。この見積り結果に基づいて、各演算をその演算に最
も適したプロセッサに割当てる。最後の演算手段３００
では、必要データをデータベース１１０から読み込ん
で、各プロセッサに割当てられた演算を実行し、結果を
ＣＲＴ３１０、または制御手段３３０に出力する。

【００２１】以上が、本実施例の全体の構成と動作の概
要である。

【００２２】次に、本発明の特徴である処理手続き生成
手段１５０，処理手続き選択手段２００、及びプロセッ
サ割当て手段２５０の詳細について順に説明する。

【００２３】処理手続き生成手段１５０のフローを図３
に示す。まず、求解条件入力工程１５５では、処理手続
き生成支援システム１００の使用者が、どのようなデー
タを用いて、どのような問題の解を求めたいのかをキー
ボードにより入力する。本実施例のように浄水プロセス
の制御を対象とする場合には、例えば、「流入原水の水
質項目であるアルカリ度，ｐＨ，水温，流入流量，濁度
のデータから急速混和池におけるポリ塩化アルミニウム
（ＰＡＣ）の注入量を求める」などのような求解条件が
キーボード３２０から対話型で入力される。なお、求解
条件が前回から変更されない場合には、この工程での対
話型入力は省略することができ、前回の条件がデフォル
トとして入力される。

【００２４】次の解出力手続き探索工程１６０では、先
の求解条件入力工程１５５で入力された求解条件から、
求めたい解の部分を抽出し、この解を出力として持つ手
続きを処理手続き群１２０の中から検索する。本実施例
の場合には、処理手続き群１２０には、浄水処理プロセ
スに関する各種サブルーチンプログラムが保存されてお
り、例えば、ニューラルネットによるＰＡＣ注入量予
測，ファジィ推論によるＰＡＣ注入量予測，１日の各時
刻におけるＰＡＣ注入量のベースを計算する手続き，時
刻毎のＰＡＣ注入量補正量を計算する手続きなどがあ
り、これらの手続きの中から、出力としてＰＡＣ注入量
が求まるような手続きを検索することになる。検索の結
果、求めたい解を出力として持つ手続きが見つからなか
った場合には、以降の工程を打切り、求解が不可能であ
るというメッセージをＣＲＴ３１０に出力する。また、
求めたい解を出力とする数１のような手続きが抽出でき
た場合には、求解処理手続き探索工程１６５を実行す
る。

【００２５】

【数１】｛手続きＮo.１入力：ＰＡＣ注入ベース量，ＰＡＣ注入補正量、出力：ＰＡＣ注入量、演算：線形モデル｝求解処理手続き探索工程１６５では、先の工程で抽出さ
れた手続きの入力を出力結果として持つ手続きを検索
し、そのような手続きが見つかれば、更にその手続きの
入力を出力結果として持つような手続きの検索を繰り返
し実行し、入力が求解条件で与えられた入力データとな
る手続きとなった時点、または検索対象が無くなった時
点で終了する。本実施例では、数１に対応する結果とし
て、例えば、数２に示すような二つの手続きが抽出され
る。

【００２６】

【数２】｛手続きＮo.２入力：原水アルカリ度，原水ｐＨ，原水濁度、出力：ＰＡＣ注入ベース量、演算：ニューラルネットモデル｝｛手続きＮo.３入力：原水流入流量，原水水温、出力：ＰＡＣ注入補正量、演算：ファジィモデル｝このような検索処理は、知識工学の分野で公知の技術で
ある目標駆動型推論（後向き推論）によって実現するこ
とができる。この工程での検索によって、図４に示すよ
うな、求解条件に含まれる入力データによって解が求め
られるようなひと続きの処理手続きが導かれた場合に
は、次の処理手続き出力工程１７０で結果を処理手続き
選択手段２００に出力する。但し、導かれた処理手続き
が一つである場合には、処理手続きを選択する余地がな
く、処理手続き選択手段２００の実行が省略され、プロ
セッサ割当て手段２５０が実行される。以上が処理手続
き生成手段１５０の実行手順である。

【００２７】次に、処理手続き選択手段２００について
説明する。本手段の実行フローを図５に示す。まず、最
初の選択条件入力工程２０５では、先の処理手続き生成
手段１５０で生成された複数の処理手続き候補の中か
ら、後述する演算手段３００で実際の演算に使用する処
理手続きを選択するための条件を対話型で入力する。本
工程での入力操作は、デフォルトファイルからの読み込
み処理によって代替することもできる。ここで入力され
る選択条件としては、例えば、処理手続きの計算時間，
計算精度などがある。さらに、これらの選択条件をどの
程度重視するかを決定する重み係数を入力することで、
使用者の意図に沿った選択を行う。但し、この重み係数
を使用者が予め決定することが難しい場合には、選択条
件入力工程２０５内で自動的に設定できる機能を持たせ
ることもできる。具体的には、求解のために使用するデ
ータの精度に基づいて重み係数を決定する。ここでは、
計算精度に対する重み係数を、使用するデータの精度の
関数として自動的に決定する。これにより、データの精
度に見合った処理手続きを選択するような評価関数とす
ることができる。

【００２８】次の評価対象設定工程２１０で処理手続き
の候補を順に読みだし、評価関数算出工程２１５で処理
手続きの評価を行う。評価関数算出工程２１５では、先
の選択条件入力工程２０５で入力された、例えば、数３
に示すような評価関数を算出する。また、重み係数の決
定を自動的に行う場合には、数４に示すような式で求め
ることができる。数４内の関数ｆは、データ精度ｐに対
する単調増加関数であり、値域は０.０≦ｆ(ｐ)≦１.０
である。

【００２９】

【数３】Ｅ(ｎ)＝ｗ₁・Ｅ₁(計算時間_n)＋ｗ₂・Ｅ₂(計算精度_n) 但し、Ｅ(ｎ)：生成された処理手続き候補ｎの評価関
数、Ｅ₁：処理手続き候補ｎの計算時間の評価関数、Ｅ₂：処理手続き候補ｎの計算精度の評価関数、ｗ₁：処理手続き候補ｎの計算時間に対する重み係
数、ｗ₂：処理手続き候補ｎの計算精度に対する重み係
数、

【００３０】

【数４】ｗ₁＝ｆ(ｐ)，ｗ₁＋ｗ₂＝１但し、ｆ：重み係数決定関数、ｐ：使用データの精度、数３の評価関数の算出に必要な計算時間などの値は、処
理手続きを構成する手続きに予め付与された属性情報を
データベース１２０から読み込んで用いる。例えば、数
１と数２から求まった処理手続き候補は、手続きＮo.１
と手続きＮo.２及び手続きＮo.３の３つの手続きから構
成されており、各々の計算時間が例えば手続きＮo.２で
３０(sec)，手続きＮo.３で２０(sec)，手続きＮo.１で
４０(sec）であるとしたとき、全体の計算時間は、９０
(sec)(＝３０＋２０＋４０）となる。

【００３１】評価対象決定工程２１０と評価関数算出工
程２１５は、処理手続きの候補がなくなるまで繰り返し
実行された後、次の処理手続き選択工程２２０に移る。
この工程では、先の評価関数算出工程２１５によって算
出された値に基づいて、処理手続きを一つだけ選択す
る。ここでは評価関数の値が最も大きい処理手続きを選
択する。

【００３２】ただし、処理手続きの候補が多く、候補の
全数に対して評価関数の算出を行うと、実用上、合理的
な時間内に処理が終了しない場合には、候補の一部のみ
を効率良く評価する方法を取ることも可能である。この
ための方法としては、例えば、評価関数を最大にするよ
うな処理手続きを構成する手続きの組合せを求める。す
なわち、最適化問題に置き換える方法が可能である。最
適化問題を解くためのアルゴリズムとしては、公知の技
術である遺伝アルゴリズムなどを用いることができる。
これにより、処理手続きの候補の全数評価を行わなくと
も、評価関数を最大、または予め与えた評価関数の目標
値を越えるような処理手続きを求めることができる。こ
の場合には、処理手続き選択工程２２０は省略される。

【００３３】次にプロセッサ割当て手段２５０について
説明する。本手段の実行フローを図６に示す。ここでの
最初のステップである演算分割工程２５５では、先の処
理手続き選択手段２００で選択された処理手続きを構成
する処理内で行われる演算の種類を分別する。種類の分
別は、後述の演算手段３００に含まれるプロセッサ群の
構成によって違ったものとなる。例えば、プロセッサ群
がファジィ，ニューロ，知識処理などのＡＩパラダイム
ごとの専用プロセッサと汎用プロセッサとから構成され
ている場合、演算分別工程２５５での分別は、各ＡＩパ
ラダイム毎の分別となる。他方、プロセッサ群が並列演
算用の汎用プロセッサから構成される場合には、分別す
る演算の種類は、計算順序の優先順位となる。この場
合、別の演算結果が求まらないと計算を開始できない演
算は、優先順位が低く、別の演算の結果に依存せず計算
可能なものは、優先順位が高くなる。

【００３４】次の計算負荷量見積工程２６０では、演算
分別工程２５５で分別した演算の種類ごとの計算負荷量
を計算する。計算負荷量は、分別された演算の種類ごと
の総計算ステップ数、または演算を構成する最小の演算
命令（加減乗除など）数によって評価する。ここでの計
算負荷量は、各演算の属性情報として予め付与された計
算ステップ数（または最小演算命令数）をデータベース
１１０へ参照するか、または対象となる演算プログラム
を読み込んで、その都度計算ステップ数（または最小演
算命令数）を集計することによって求める。ここで見積
もられた計算負荷量は、次の割当て決定工程２６５に送
られる。

【００３５】割当て決定工程２６５では、演算手段３０
０内のプロセッサ群への計算割当てを決定する。演算手
段３００内のプロセッサ群がＡＩパラダイムごとの専用
プロセッサと汎用プロセッサとから構成されている場合
には、各パラダイムに対応する演算を専用処理プロセッ
サに割当て、割当てたプロセッサの識別番号すなわちＩ
Ｄ番号を付与して演算手段３００に送る。計算負荷量の
見積りにより、専用プロセッサの計算容量を越えること
が分かっている場合には、優先順位の高い演算の一部を
汎用プロセッサに割当てる。他方、プロセッサ群が並列
演算用の汎用プロセッサから構成されている場合には、
優先順位の高い演算から順にプロセッサを割当て、割当
てたプロセッサのＩＤ番号を付与して演算手段３００に
送る。

【００３６】以上がプロセッサ割当て手段２５０の実行
手順である。

【００３７】次に、演算手段３００を説明する。演算手
段３００は、上述のように複数のプロセッサから構成さ
れている。ここでは、プロセッサ割当て手段２５０から
出力された割当て結果に従って、実際に演算を実行す
る。演算に必要な各種データは、データベース１１０か
ら読み込む。演算によって求まった解は、ＣＲＴ３１０
に表示する。また、本実施例のようにプラントの運転を
対象とする場合には、演算結果（本実施例ではＰＡＣ注
入量）を制御手段３３０に出力し、プロセスの制御を行
うことも可能である。

【００３８】以上が、処理手続き生成支援システム１０
０を浄水処理プロセスの制御量決定問題に適用した場合
の、システムの実行手順である。上述のように、浄水処
理の制御に関する断片的な知識を処理手続き群１２０と
して準備すれば、時々刻々に変化する運転条件に最も適
した薬品注入量の決定手段を、複数の代替手段の中から
選択して、注入量を決定することができる。しかも、注
入量の選択に当たっては、精度を重視するか、計算時間
を重視するかなどの使用者の意向や目的を反映させるこ
とが可能である。本実施例では、浄水処理プロセスを対
象としたが、これ以外のプロセスに対しても同様の効果
を得ることができる。

【００３９】別の実施例として、処理手続き生成支援シ
ステム１００を都市インフラ計画問題に適用したシステ
ムを以下に説明する。

【００４０】図７は、本発明による処理手続き生成支援
システム１００を都市インフラの計画と制御の問題に適
用した実施例の全体構成を示すブロック図である。本実
施例の都市インフラ計画・制御問題とは、目標となる都
市環境レベル（大気汚染に関する窒素酸化物濃度，硫黄
酸化物濃度，地球温暖化に関するＣＯ₂濃度や都市内水
圏の水質汚濁に関する生物学的酸素要求量，栄養塩濃度
やヒートアイランド現象に関連する放熱量や都市内の利
便性など）や都市インフラの利益を受ける住民の満足度
などの条件を継続的に満たすことができるような都市イ
ンフラの配置や運転条件を求めることを目的とする。こ
こでいう都市インフラとは、電力（発電，送電など），
地域冷暖房，上下水，廃棄物，交通輸送，コージェネレ
ーションなど、都市内活動の基盤となるシステムを指し
ている。従って、都市インフラの計画・制御とは、具体
的には、これらのシステムの具体的な配置計画と運転条
件を決定することである。

【００４１】本実施例では、処理手続き群１２０には、
各都市インフラシステムに関連する問題解決の処理手続
き（サブルーチン化されたプログラム）が蓄積されてい
る。例えば、電力システム関連では、電力需要量予測，
供給電力量からの施設規模の見積り，燃料電池などの分
散電源の寿命予測，各種発電方式ごとのＣＯ₂排出量予
測等に関する処理手続きであり、また、地域冷暖房シス
テム関連では、温冷熱需要量予測，都市内の未利用熱
(河川水熱，下水熱，都市ごみ焼却場廃熱、など)の賦存
量評価等に関する処理手続きである。また、上下水シス
テムでは、処理水質予測，薬品注入量決定，配管網内水
質予測，降雨時の都市内排水流量予測等、さらに廃棄物
では、都市ごみ発生量予測，埋立て地選定やリサイクル
経路の決定等がある。加えて、交通輸送システムでは、
渋滞予測や道路配置計画などに関する処理手続き、コー
ジェネレーションシステムでは、電力と熱量の併給バラ
ンス計算に関する手続きなどが蓄積されている。

【００４２】処理手続き生成支援システム１００の実行
ために必要なデータは、データベース１１０から読み込
むが、各都市インフラシステムに関連するデータは、膨
大であり、実質的には一つのデータベースで一括管理す
ることは難しい。従って、各都市インフラシステムや監
督官庁を結んだ情報通信ネットワーク４００にアクセス
し、必要なデータのみを取り込んで利用することが望ま
しい。

【００４３】処理手続き生成手段１５０では、目標環境
レベル，活用可能データ項目などの求解条件を入力し、
目標環境レベルを達成するための問題解決の処理手続き
の候補を生成する。例えば、目標環境レベルとして、あ
る都市内におけるＣＯ₂総排出量の上限を設定した場合
には、大規模なＣＯ₂排出源として、火力発電所や都市
ごみ焼却場等が関連する。また、火力発電所からのＣＯ
₂排出量を抑えるためには、代替電力源（燃料電池など
の分散電源、若しくは電力代替エネルギーとしての熱供
給システム等）も考慮する必要がある。このように、各
都市インフラシステムは、相互に関連しあっており、あ
るシステムの仕様や運転条件が決まらなければ、別のシ
ステムの問題解決に必要なデータが求まらなかったり、
トレードオフの関係が存在したりする。このため、処理
手続きの候補には、どのシステムの問題を先に解くかと
いった各システムの問題の優先順位や、各システム内の
問題を解くための解法や手順が異なったものが多数生成
される。

【００４４】次の処理手続き選択手段２００では、多数
の処理手続き候補の中から選択条件を最も良く満たす処
理手続きを選択する。本実施例のＣＯ₂削減のような問
題では、リアルタイム性は要求されず、むしろ計算結果
の精度や対象となる問題に対する処理手続きの適合度の
方が重要であるので、選択条件入力工程２０５では、こ
れらに対する重み係数を、計算時間に対する重み係数よ
りも大きく設定する。ここで選択された処理手続きか
ら、各都市インフラシステムの施設規模，各インフラシ
ステム施設の位置関係に関する条件などを求めることが
できる。

【００４５】ここで選択された処理手続き内に各都市イ
ンフラシステムの配置に関する問題が含まれている場合
には、地理情報システム(Geographic Information Syst
em；以下ＧＩＳと略す）を援用することが可能である。
ＧＩＳでは、対象とする都市に関連する情報が、地図の
属性情報として蓄積されている。属性情報としては、各
地区の用途や地区内の住民に関するデータ、さらには、
既存の都市インフラ設備（水道の配管網，電力の送配電
線網など）に関するデータなどが含まれており、都市イ
ンフラシステムの配置案を検討し、与えられた条件を満
足する配置を決定出来る。

【００４６】以降のプロセッサ割当て手段２５０，演算
手段３００の実行は、先の浄水処理プロセスの場合と全
く同様に行うことができ、求解条件で設定した都市イン
フラシステムに関する問題を解くことが出来る。これに
より、各都市インフラシステムに関連する問題を解く処
理手続きを準備すれば、各都市インフラシステムを含む
大規模な問題を解決する処理手続きを予め分かっていな
くとも、必要な解を求めることが可能となる。

【００４７】本実施例では、浄水処理プロセス、及び都
市インフラ計画と制御を対象としたが、これ以外の各種
プロセスにおいても、全く同様の効果を得ることができ
る。

【００４８】

【発明の効果】本発明によれば、解こうとする問題に関
連する断片的な手使用者が意図した続きから、解を求め
るための処理手続きを自動的に生成することができる。
これにより、従来、問題の規模が大きい、または複雑な
ことにより、使用者が予め問題解決の詳細な手順を与え
ることができないが故に、計算機で解くことができなか
った問題も、計算機によって解決できるようになる。

【００４９】また、同じ問題に対して複数の処理手続き
が存在する場合や処理手続きが条件によって変化する場
合でも、各断片的な手続きに対して予め与えた評価関数
を用いることによって、使用者が意図した最善の処理手
続きを構築できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による処理手続き生成支援システムを浄
水処理プロセスの制御に適用した実施例の全体構成を示
すブロック図。

【図２】処理手続き生成支援システムの動作を示すフロ
ーチャート。

【図３】処理手続き生成手段の動作を示すフローチャー
ト。

【図４】処理手続き生成手段内の求解処理手続き探索工
程の動作を示すフローチャート。

【図５】処理手続き選択手段の動作を示すフローチャー
ト。

【図６】プロセッサ割当て手段の動作を示すフローチャ
ート。

【図７】本発明による処理手続き生成支援システムを都
市インフラの計画と制御の問題に適用した実施例の全体
構成を示すブロック図である。

【符号の説明】

５…着水井、１０…急速混和池、１５…フロック形成
池、２０…沈殿池、100…処理手続き生成支援システ
ム、１１０…データベース、１２０…処理手続き群、１
５０…処理手続き生成手段、２００…処理手続き選択手
段、２５０…プロセッサ割当て手段、３００…演算手
段、３１０…ＣＲＴ、３２０…キーボード、３３０…制
御手段、４００…情報通信ネットワーク。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者鹿山昌宏茨城県日立市大みか町七丁目１番１号株式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者佐藤裕二東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地株式会社日立製作所中央研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】問題解決のための断片的な処理方法を保存
した知識保存手段と、該知識保存手段に保存された断片
的な処理方法を組み合わせてユーザから与えられた問題
を解くひと続きの処理手続きを構築する処理手続き生成
手段と、得られたひと続きの処理手続きのなかから計算
時間及び／又は精度を評価関数として一つの処理手続き
を選択する処理手続き選択手段とを具備したことを特徴
とする計算機システム。
【請求項２】断片的な問題解決方法を保存しておく知識
保存手段と、該知識保存手段に保存された断片的な問題
解決方法を使用してユーザから与えられた問題を解くひ
と続きの処理手続きを構築する処理手続き生成手段と、
得られたひと続きの処理手続きのなかから計算時間及び
／又は精度を評価関数として該評価関数の値が予め設定
した範囲に属する処理手続きを選択する処理手続き選択
手段とを具備したことを特徴とする計算機システム。
【請求項３】ユーザから問題を受ける問題入力手段と、
該問題の断片的な解決方法を保存しておく知識保存手段
と、該知識保存手段に保存された断片的な解決方法を組
み合わせて前記問題入力手段より入力された問題を解く
ひと続きの処理手続きを構築する処理手続き生成手段
と、得られたひと続きの処理手続きのなかから計算時間
及び／又は精度を評価関数として一つの処理手続きを選
択する処理手続き選択手段と、選択された処理手続きに
基づいて演算を行う演算手段と、得られた演算結果を出
力する手段とを具備したことを特徴とする計算機システ
ム。
【請求項４】予め保存された複数の断片的知識を使用し
てキーボードにより入力された問題を解くためのひと続
きの処理手続きを構築する処理手続き生成手段と、得ら
れたひと続きの処理手続きのなかから計算時間及び／又
は精度を評価関数として一つの処理手続きを選択する処
理手続き選択手段と、選択された処理手続きを構成する
演算の種類を分別して種類ごとの計算負荷量を見積り処
理プロセッサの割当てを決定するプロセッサ割当て手段
とを具備したことを特徴とする計算機システム。
【請求項５】前記処理手続き生成手段が、予め保存され
た複数の断片的な処理方法のなかから出力項目がユーザ
から与えられた問題の出力項目と一致する処理方法を探
索する第１の探索手段と、該第１の探索手段によって得
られた処理方法の入力項目を出力項目として持つ他の処
理方法を探索しユーザから与えられた問題を解くことの
できるひと続きの処理方法を探索する第２の探索手段と
を有することを特徴とする請求項１〜４に記載の計算機
システム。
【請求項６】前記処理手続き選択手段が、計算時間と計
算精度の少なくとも一つを引き数として含んだ評価関数
を算出する評価関数算出手段を有することを特徴とする
請求項１〜５に記載の計算機システム。
【請求項７】前記処理手続き選択手段が、処理手続きの
計算精度と計算時間の少なくとも一方を選択条件として
入力する工程と、計算精度又は計算時間の影響の度合い
を調整するパラメータを介して前記入力された選択条件
を引き数とする評価関数を算出する工程とを有すること
を特徴とする請求項１〜６に記載の計算機システム。
【請求項８】前記処理手続き選択手段が、処理手続きの
計算精度と計算時間を引き数とする評価関数に対する計
算精度又は計算時間の影響の度合いを調整するパラメー
タを問題解決のためのデータの精度の関数として調整す
るパラメータ調整手段を具備することを特徴とする請求
項１〜６に記載の計算機システム。
【請求項９】前記プロセッサ割当て手段が、前記処理手
続き選択手段によって選択されたひと続きの処理手続き
を構成している演算の種類をファジィ演算と神経回路網
演算と記号処理演算及びこれらに該当しない演算の二つ
以上の演算の種類に分別する演算種類分別手段を含むこ
とを特徴とする請求項４に記載の計算機システム。
【請求項１０】前記プロセッサ割当て手段が、前記処理
手続き選択手段によって選択されたひと続きの処理手続
きを構成している演算の種類をシステム内の処理プロセ
ッサの最小単位の演算命令の種類に分別する演算種類分
別手段を含むことを特徴とする請求項４に記載の計算機
システム。
【請求項１１】前記処理手続き生成手段と前記処理手続
き選択手段とが一つの計算機回路基板上に実装されてい
ることを特徴とする請求項１〜１０に記載の計算機シス
テム。
【請求項１２】外部から与えられた問題を計算機により
解くための処理手続き生成支援システムであって、予め準備された求解のための複数の手続きを組み合わせ
て外部から与えられた求解条件を満足するひと続きの処
理手続きを一つ以上生成する処理手続き生成手段と、前記処理手続き生成手段によって生成された複数の処理
手続きの中から、処理手続きの良否を評価するために予
め準備された評価関数を用いて、評価関数の値が所定の
範囲に属する特定の処理手続きを選択する処理手続き選
択手段と、を具備することを特徴とする計算機システ
ム。
【請求項１３】外部から与えられた問題を計算機により
解くための処理手続き生成支援システムであって、予め準備された求解のための複数の手続きを組み合わせ
て外部から与えられた求解条件を満足するひと続きの処
理手続きを一つ以上生成する処理手続き生成手段と、前記処理手続き生成手段によって生成された複数の処理
手続きの中から、処理手続きの良否を評価するために予
め準備された評価関数を用いて、評価関数の値が所定の
範囲に属する特定の処理手続きを選択する処理手続き選
択手段と、前記処理手続き選択手段によって選択された特定の処理
手続きを構成する演算の種類を分別し、分別した種類毎
の計算負荷量を見積もり、見積もった演算の種類毎の計
算負荷量を用いて、各種類の演算に対する該処理手続き
生成支援システム内の処理プロセッサの割当てを決定す
るプロセッサ割当て手段と、を具備することを特徴とする処理手続き生成支援システ
ム。
【請求項１４】外部からの操作によって状態が変化する
プロセスの制御量を計算機によって求めてプロセスを制
御するプロセス制御装置であって、該プロセスに関する断片的な問題解決方法を保存する知
識保存手段と、該知識保存手段に保存された複数の断片的な問題解決方
法を組み合わせて外部からキーボードにより入力された
前記制御量の決定に関する問題を解くひと続きの処理手
続きを構築する処理手続き生成手段と、得られたひと続きの処理手続きのなかから計算時間及び
／又は精度を評価関数として一つの処理手続きを選択す
る処理手続き選択手段と、選択された処理手続きと前記プロセスに関する計測デー
タとを用いて演算を行い制御量を求める演算手段と、得られた制御量に基づいて前記プロセスを制御するプロ
セス制御手段とを具備したことを特徴とするプロセス制
御装置。
【請求項１５】外部からの操作によって状態が変化する
プロセスの制御量を計算機によって求めてプロセスを制
御するプロセス制御装置であって、該プロセスに関する断片的な問題解決方法を保存する知
識保存手段と、該知識保存手段に保存された複数の断片的な問題解決方
法を組み合わせて外部からキーボードにより入力された
前記制御量の決定に関する問題を解くひと続きの処理手
続きを構築する処理手続き生成手段と、得られたひと続きの処理手続きのなかから計算時間及び
／又は精度を評価関数として一つの処理手続きを選択す
る処理手続き選択手段と、得られたひと続きの処理手続きを構成している演算の種
類を分別して処理プロセッサの割当てを決定するプロセ
ッサ割当て手段と、前記プロセスに関する計測データを用いて割当てられた
プロセッサにより演算を行い制御量を求める演算手段
と、得られた制御量に基づいて前記プロセスを制御するプロ
セス制御手段とを具備したことを特徴とするプロセス制
御装置。