JPH0619715B2 - 質問応答装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ この発明は、前向き推論制御方式や後向き推論制御方式
による質問応答装置に関する。

〈従来の技術〉 従来の質問応答装置では、ルールの優先順位は予め最初
に設定され、推論の実行途中では変更することができな
いようになっている。したがって、ルールの優先順位が
動的に変化するような問題を解決するためには、通常の
事実の外に優先順位変更制御用の特別な事実を作って、
見掛け上優先順位が変化するようにしている。また、ル
ールの削除は質問応答装置に対するコマンドレベルでは
行うことができるが、ルールのアクションレベルでは行
うことができないようになっている。したがって、特定
の場合に限ってのみ使われないようなルールがある場合
には、上記ルールの優先順位変更の場合と同様に、ルー
ル削除制御用の特別な事実を作って見掛け上ルールが削
除されたようにしている。そのため、ルールのデバック
を行う際にルールを削除する事はできる。ところが、一
度削除されたルールは復旧することができないようにな
っている。

〈発明が解決しようとする問題点〉 このように、従来の前向き推論を行う質問応答装置で
は、ルールの優先順位を推論の実行途中で変更するよう
な場合や、ルールを削除するような場合には、見掛上優
先順位が変化したりルールが削除されたようにするため
に、通常の事実の外にルール優先順位変更制御用，ルー
ル削除制御用の特別な事実を作らなければならず面倒で
あるという問題がある。また、一度削除されたルールを
復旧することができないので、削除されたルールを用い
て推論を再度実行する場合には、もう一度ルールの作成
から実行しなければならず煩しいという問題がある。ま
た、前向き推論と後向き推論を併用する質問応答装置で
は、後向き推論でのアクションに前向き推論のルールの
優先順位を変化させたりルールの削除／復旧を行えるも
のは無い。

そこで、この発明の目的は、前向き推論ルールや後向き
推論ルールに、前向き推論ルールの優先順位変更指令や
ルールの削除・復旧指令を直接記述することにより、前
向き推論ルールの優先順位変更やルールのデバックを削
除したルールによる推論の再実行を容易に実行できる質
問応答装置を提供することにある。

〈問題点を解決するための手段〉 上記目的を達成するため、この発明は、前向き推論方式
で用いる前向き推論ルールや後向き推論方式で用いる後
向き推論ルールを格納したルールメモリと、事実を格納
したワーキングメモリと、上記前向き推論ルールに従っ
て上記ワーキングメモリに対する事実の追加・削除を行
う前向き推論制御部や上記後向き推論ルールに従って検
索を行う後向き推論制御部を有する質問応答装置におい
て、上記ルールメモリには、各推論ルールが格納される
領域毎に優先度格納領域および削除／非削除状態格納領
域を設け、上記前向き推論制御部および後向き推論制御
部は、上記推論ルールにおけるアクション内容を判別す
るアクション判別手段と、上記アクション判別手段によ
ってある推論ルールにおけるアクション内容が特定推論
ルールにおける優先度の変更であると判別された場合に
当該特定推論ルールにおける優先度格納領域の内容を上
記アクション内容に応じて更新する優先度更新手段と、
上記アクション判別手段によってある推論ルールにおけ
るアクション内容が特定推論ルールにおけるルールの削
除/復旧であると判別された場合に当該特定推論ルール
における削除/非削除状態格納領域の内容を上記アクシ
ョン内容に応じて書き換える削除/非削除状態書き換え
手段を有することを特徴としている。

＜作用＞ 前向き推論制御部あるいは後向き推論制御部によって前
向き推論ルールに対する優先度の変更や削除/復旧を実
施するに際しては、ルールメモリから選出されたある推
論ルールにおけるアクションの内容が上記前向き推論制
御部あるいは後向き推論制御部におけるアクション判別
手段によって判別される。

その結果、当該アクション内容は特定推論ルールにおけ
る優先度の変更であると判別された場合には、上記前向
き推論制御部あるいは後向き推論制御部における優先度
更新手段によって、当該特定推論ルールにおける優先度
格納領域の内容が上記アクション内容に応じて更新され
る。一方、当該アクション内容は特定推論ルールにおけ
るルールの削除/復旧であると判別された場合には、当
該推論制御部における削除/非削除状態書き換え手段に
よって、当該特定推論ルールにおける削除/非削除状態
格納領域の内容が上記アクション内容に応じて書き換え
られる。

こうして、上記ルールメモリに格納された前向き推論ル
ールに対する優先度の変更やルールの削除/復旧が実施
される。

〈実施例〉 以下、この発明を図示の実施例により詳細に説明する。

第１図は前向き推論制御機構と後向き推論制御機構を併
せ持つ質問応答装置(以下、単に質問応答装置と言う)の
構成図である。上記質問応答装置１は全体の制御部２,
前向き推論部３,後向き推論部４およびワーキングメモ
リ５を有する。

上記全体の制御部２は、後に述べるように質問応答動作
の開始や終了,前向き／後向き推論制御,入力データの解
析,本質問応答装置１に対するコマンドの処理および推
論によって得られたルールの実行時におけるアクション
の処理などの制御を行う。

すなわち、入力処理部６は、図示しないプログラム作成
装置で別途編集された事実・ルールを含むファイルを読
み込んで解析し、このファイルの内容を事実,前向き推
論ルール,後向き推論ルール,本質問応答装置１に対する
コマンドに分類する。そして、分類した結果が事実の場
合にはワーキングメモリ５に、前向き推論ルールの場合
は前向き推論部３のルール記憶部１１に、後向き推論ル
ールの場合は後向き推論部４のルール記憶部１２に格納
する一方、コマンドの場合はコマンド処理部７を呼び出
す。そうすると、上記コマンド処理部７は、コマンドの
内容に応じて、推論の開始,ワーキングメモリ５のメモ
リ内容の表示および戦略の特定等の外部から質問応答装
置１に対する命令の処理を行う。例えば推論の開始コマ
ンドが入力された場合には、推論の制御部１０を呼び出
して推論を始める。外部関数処理部１８は推論の実行中
に外部の関数が呼び出された場合の処理を行う。アクシ
ョン処理部９は後に詳述するように前向き推論,後向き
推論の実行中に行われるアクションの処理を行う。

上記前向き推論部３は、ワーキングメモリ５に記憶され
た事実とルール記憶部１１に記憶されたルールとの照合
を行い、条件が成立したルールと対応する事実の組とか
ら成る競合集合を作成して競合集合記憶部１３に記憶す
る。そして、競合解決によって競合集合の中から１つの
ルールを選択し、この選択されたルールの結論部のアク
ションを実行する。

上記後向き推論部４は、後向き推論のルール記憶部１２
に記憶されたルールに従って目標を設定し、ワーキング
メモリ５を参照して目標が成立しているかを調べる。

上記のような構成の質問応答装置１を用いて質問応答を
実行する場合は、次のような手順で行う。

(1)図示しないプログラム作成装置によって、事実やル
ールから成るファイルを作成する。

(2)このファイルの内容を質問応答装置１で解析し、記
憶装置(第１図のルール記憶部１１,１２およびワーキン
グメモリ５)に格納する。

(3)上記各記憶装置１１,１２,５に記憶した事実やルー
ルを用いて後に詳述するようにして推論を実行する。正
しく動作しない場合は(1)に戻る。

本発明は、上記手順(1)においてどのような構文を用い
て知識のファイルを作成するか、(2)においてどのよう
に変換してルール記憶部１１,１２やワーキングメモリ
５に格納するか、(3)においてどのようにして推論を実
行するかに関するものである。

(A)知識の構文 上記知識には事実とルールが有る。以下、この事実とル
ールの各々の構文について説明する。本実施例における
確信度は、−１００から１００までの整数値で表され
る。

第１表に知識ファイル中の事実の構文の例を示す。

第１表に示した４つの事実の例において、最初の事実は
“熱が有る”で事実のパターン(後に詳述)を表
し、“；”で事実の終わりを示している。“；”の前に
数字が無ければその事実の確信度は１００であり確定し
た事実として扱われる。２番目の事実は“病名は風邪で
す”という事実の確信度が８０であることを示してい
る。３番目の事実は“病名は肺炎です”という事実の確
信度が−５０であることを示している。確信度が負の数
の場合は事実が否定されている事を表す。４番目の事実
は３番目の事実を否定形で表現したものである。先頭の
“！”が否定であることを示す。３番目の事実と４番目
の事実は全く同等に扱われる。

事実に対する存在の型は無い。事実に対する存在／無い
は後述するようにルールの条件部内の各条件につけられ
て、その条件が成立するか否かの判断に用いられる。

次に、第２表に知識ファイル中のルールの構文の一例を
示す。

ルールは、ルール名“〈風邪の診断〉”,優先順位“１
００”,条件部“もし〜”,結論部“ならば〜”および確
信度“８０”からなり、一つのルールの終わりは“；”
である。このルールの優先順位は１００である。本実施
例における優先順位は−３２７６８から３２７６７の値
を取ることが可能であり、記述を省略した場合は０であ
る。したがって第２表のルールは、優先順位を省略した
外のルールより優先される。確信度は省略可能であり、
省略された場合には上述のように１００とみなされる。
第２表の例での確信度は８０である。ルールの確信度が
８０であるという意味は、“条件部の各条件にマッチし
たワーキングメモリ５の事実の確信度のうち最も低い確
信度が１００の場合に、新しく追加される事実の確信度
が８０である”と言うことである。上記ルールの３番目
の条件に付加されている記号“−”は、“病名は風邪で
す”という事実がワーキングメモリ５に記憶されていな
いならば、この条件は真であることを示している。

(B)記憶方法 上述のような構文構造を有する事実およびルールは、第
１図の入力処理部６による入力処理によって、事実はワ
ーキングメモリ５に、ルールはルール記憶部１１または
１２に格納される。

先ず、事実のワーキングメモリ５への記憶方法について
説明する。例えば第１表に例示した４つ事実は、第２図
に示す構造で記憶する。本実施例の質問応答装置１で
は、メモリを効率良く利用するため、事実の格構造を別
途記憶する領域を設けている。そして、ワーキングメモ
リ５の格構造の欄には、実際の格構造を格納している領
域の対応する格構造の配列番号を割り当てている。さら
に、ワーキングメモリ５には確信度,フラグおよびポイ
ンタを割り当てる。

第２図において、最初の欄の格構造１は“〜が有る”と
いう事実の構造を示し、格構造２は“〜は〜です”とい
う事実の構造を示す。実際のワーキングメモリ５上で
は、上述のように対応する格構造の領域の配列番号が入
っている。２番目の欄の確信度には実際の値が入ってい
る。３番目の欄のフラグはワーキングメモリ５内の各要
素が肯定か否定かを表現するためのフラグであり、この
フラグはビット単位で意味付けされている。最後の欄は
ポインタには格体言の配列番号(またはアドレス)が入っ
ている。

次に、ルールのルール記憶部１１または１２への記憶方
法について説明する。例えば、第２表に示したルールを
第３図に示す構造でルール記憶部１１,１２に記憶す
る。本実施例ではルールも事実と同様に、メモリを効率
良く利用するためにルールの条件部および結論部を別領
域に記憶し、条件部と結論部の欄には上記別領域の対応
する条件部と結論部の位置を示すポインタを格納してい
る。ここでは、ルールの中心となる構造のみを示してい
る。

また、第１図では前向き推論と後向き推論のルール記憶
部１１,１２の領域を別々に図示しているが、実際には
前向き推論と後向き推論で領域を共有し、第３図の２番
目の欄に示すタイプによって前向き推論ルールと後向き
推論ルールとを区別するようにしている。また、上記ル
ールが削除されているかどうかを示すフラグを構造中の
最上位の欄に持っている。これは、ビットフラグであ
り、領域は上記タイプと共通の領域を用いることができ
る。

次に、ルールの条件の記憶方法について説明する。第４
図に条件の記憶構造を示す。これは、第３図のルールの
構造において、条件のポインタが指している先の領域の
構造である。条件の構造も第２図の事実の構造と同じよ
うに、格体言が別領域に別けて記憶されている。条件の
構造の最初の欄は条件の型を示している。上記型はメモ
リ上ではビットごとに意味付けされている。“否定”は
上述の事実の場合の否定と同じである。“存在”はこの
条件にマッチするような事実がワーキングメモリ５上に
存在するならば、この条件が成立する事を示す。一方、
“無い”は、この条件にマッチするような事実がワーキ
ングメモリ５上に無いならば、この条件が成立する事を
示す。格構造とポインタの欄は上述の事実の場合と同じ
である。評価式の欄は条件中に変数が用いられ、変数に
対する制約が有る場合に用いられる。実際に評価式の欄
に格納する内容は式の構造へのポインタである。アクシ
ョンの欄は後向き推論で用いられ、ワーキングメモリ５
の操作を行わないアクションの構造へのポインタが格納
されている。

さらに、ルールの結論部の記憶方法について説明する。
第３図のルールの構造において結論部のポインタが指し
ている先の領域の構造である。第５図に示すように、結
論部のアクションはアクション名とその引数からなる。
第２表の例におけるアクションは表示(“display”)と
事実の追加(“make”)である。表示の場合には、変数の
表示などと文字列の表示を区別して処理するために、文
字列の表示の場合には“DISPLAYW”という値を入れる。
事実の追加の場合にはそのままの“MAKE”という値を入
れておく。最後には“ACTIONEND”を入れておく。

ここで“DISPLAYW”，“MAKE”，“ACTIONEND”は、実
際には整数値であり、本実施例では分かりやすくするた
めに上記文字列で代表してあるが、実際には例えば“DI
SPLAYW”を１、“MAKE”を２、“ACTIONEND”を０のよ
うに割り当てている。

次に、この発明に係るルールの優先順位を変更するアク
ションおよびルールの削除／復旧のアクションについて
説明する。

まず、ルールの優先順位を変更するアクションについて
説明する。第３表に、上記第２表のルールの優先順位を
１００から２０に変更するアクションの構文を示す。

“priority”はルールの優先順位を変更するアクション
名である。また、引数はルール名と新しい優先順位であ
る。第３表の記憶構造を第６図に示す。引数が２つ以上
ある場合には、このように同じ番号(本実施例では上述
のように“PRIORITY”で代用している)を続けて用い
る。

次に、ルールを削除するアクションについて説明する。
第４表に上記第２表のルールを削除するアクションの構
文を示す。

“excise”はルールを削除するアクション名である。ま
た、引数はルール名である。第４表の記憶構造を第７図
に示す。

上記ルールを削除するアクションが実行されると第３図
の最上段の欄のフラグが削除側にセットされる。

最後に、ルールを復旧するアクションについて説明す
る。第５表に、上記第４表で示したアクションで削除さ
れた第２表のルールを復旧するアクションの構文を示
す。

“resume”はルールを復旧するアクション名である。ま
た、引数はルール名である。第５表の記憶構造を第８図
に示す。

このように、ルールの結論部または条件部にルールの優
先順位の変更，ルールの削除おびルールの復旧のアクシ
ョン構文を挿入するだけで、簡単にルールの優先順位の
変更，ルールの削除，ルールの復旧を実行することがで
きる。

(Ｃ)前向き推論の実行 前向き推論は、推論の制御部１０の制御の下に前向き推
論部３によって、次のような実行手順で実行する。

ルールの条件部内の各条件とワーキングメモリ５の
事実とを照合し、全ての条件が成立しているルールを選
び出す。この際に、ある１つのルールについて、その条
件部を成立させるワーキングメモリ５の事実の組が複数
通り有るならばそれらは区別される。各条件が成立して
選び出されたルールを実行可能なルールと呼ぶ。この実
行可能なルールとそれに対応する事実の組との集まりを
競合集合と呼ぶ。

で求めた競合集合の中から１つだけを選択する。
このように競合集合の中から１つだけ選択することを競
合解決と呼び、選択する場合の選択の仕方を競合解決の
戦略( 以下、単に戦略)と呼ぶ。競合集合が無い場合は
推論を終了する。

競合解決の結果選択された一つのルールの結論部を
実行する。このことをルールの発火(単に発火)と呼ぶ。
発火が終了するとに戻る。

ルールが実行されるたびに、次のルールとワーキングメ
モリ５の照合が行われるが、以前に発火されたルールと
ワーキングメモリ５上の事実の組み合わせは、二度と競
合集合に加えられることは無い。

(Ｃ−１)マッチング ルールの各条件とワーキングメモリ５上の事実につい
て、次のようにしてパターン,確信度および肯定／否定
の３種類に関する競合を行う。

パターンが一致するか否かが調べられる。パターン
とは“熱が有る”のように格構造“〜が有る”とその値
“熱”との組合せの事を言う。条件として変数が用いら
れることもあり、この場合は変数に束縛されている値を
用いてパターンが一致するかを判断する。

確信度と肯定／否定とを組み合わせて第６表に従っ
てマッチングを判断する。

条件が、“無い”ならば真偽を反転させる。

このようにして、ルール内の条件部の総ての条件が成立
すると、成立したルールとワーキングメモリ５の事実の
組みを、第１図の前向き推論部３の競合集合記憶部１３
に登録する。競合集合の記憶構造は第９図の構造を有し
ている。競合集合の要素の構造はルール番号,マッチン
グしたワーキングメモリ５の要素の番号,マッチング時
の変数の束縛および戦略によって順番に並べるためのポ
インタから成っている。このような記憶の構造を、マッ
チングした総てのルールとワーキングメモリ５の事実に
ついて作成する。

本実施例では、削除されているルールについても同様に
マッチングを行う。これは、このルールが後で復旧され
た場合に、多量のデータとのマッチングで推論が止まら
ないようにするためである。

(Ｃ−２)競合解決 (Ｃ−１)で作られた競合集合の要素は、その時点での戦
略に従って並べ変えられる。本実施例では、総ての要素
が求まってから並べ代えを行うのではなく、１つの要素
が求まるたびに、求まった要素を要素のリストに挿入し
て行く。各要素は第９図に示したポインタによって、第
１０図のように鎖状につながれている。

新しい要素が作られた場合は、次の手順によって新しい
要素を要素の鎖に挿入する。

競合集合の先頭の要素を比較の対象とする。

現在の戦略に従って新しい要素と先頭の要素とを比
較する。

その結果、新しく作られた要素のほうが優先される
ならば、比較の対象となっている要素の前に挿入して終
了する。

そうでなければ、現在の比較の対象となっている要
素のつぎの要素をあらたに比較の対象とする。比較の対
象が無いならば、新しく作られた要素を最後に加えて終
了する。

に戻る。

本実施例では、で比較を行う際に用いられる戦略は
“ルールの優先順位の高いものを優先する”である。
尚、優先順位が同じである場合には、指定された次の戦
略に従って比較を行う。

こうして得られた要素連鎖の中から例えば先頭の要素が
選出されて競合解決を終了する。

(Ｃ−３)ルール実行 (Ｃ−２)で競合解決が終わった段階で、競合集合の要素
から選出された要素を構成するルールのルール番号にし
たがって、そのルールの結論部を実行する。その際に本
実施例では、競合集合は戦略の順に並んだリストになっ
ているが、削除されたルールについても競合集合に入っ
ている。そのため、競合集合の先頭から順に削除されて
いないルールかどうかを第３図に示すルールの構造のタ
イプを見て判断し、最初の削除されていないルールの結
論部を実行する。

結論部のアクションで、“priority"，“strategy”が
実行された場合には、その時点から戦略を変える。この
ためには、すでにある競合集合の要素の順番を変更しな
くてはならない。競合集合は、第１０図に示すような鎖
状になっているので、これらの要素を分解して(Ｃ−２)
の手順にしたがって新たに鎖を作り直す。

(Ｄ)後向き推論 後向き推論の場合について説明する。第７表は後向き推
論で、例えば前向き推論の優先順位を変更するアクショ
ンを用いる場合のルールの構文を示す。

第7表に示す後向き推論ルールを記憶する場合は、第７
表の条件部のアクションに対応する第４図の条件の要素
のアクションの欄に、別の領域に格納されているアクシ
ョンの構造へのポインタが格納される。

後向き推論を実行する場合には、条件を順にマッチング
して成功すればさらに次の条件に行く。したがって、ア
クション(priorty風邪の診断２０)は“寒気がある”の
条件のマッチングが成功した後に実行される。

このように、後向き推論の条件部に優先順位の変更やル
ールの削除／復旧のアクションを付加することによっ
て、簡単に後向き推論か前向き推論の優先順位の変更や
ルールの削除／復旧を行うことができる。

〈発明の効果〉 以上より明らかなように、この発明の質問応答装置は、
ルールメモリには各推論ルールが格納される領域枚に優
先度格納領域および削除/非削除状態格納領域を設け、
前向き推論制御部および後向き推論制御部は、アクショ
ン判別手段,優先度更新手段および削除/非削除状態書き
換え手段を有するので、上記前向き推論制御部および後
向き推論制御部は、上記アクション判別手段の判別結果
に基づいて、上記ルールメモリに格納された特定推論ル
ールにおける上記優先度格納領域の内容の更新や上記削
除/非削除状態格納領域の内容の書き換えを実施でき
る。

したがって、上記前向き推論ルールあるいは後向き推論
ルールのアクションに優先度の更新やルールの削除/復
旧を記述するだけで、上記前向き推論制御部あるいは後
向き推論制御部によって前向き推論ルールの優先度の変
更や削除/復旧を実施できる。

すなわち、この発明によれば、ルールの優先度変更制御
用やルール削除制御用の特別な事実を生成することな
く、前向き推論ルールの優先度の変更,ルールの削除お
よびルールの復旧処理を行うことができるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の質問応答装置の一実施例を示す構成
図、第２図はワーキングメモリに記憶された事実の構造
を示す図、第３図はルール記憶部に記憶されたルールの
構造を示す図、第４図はルールの条件部の記憶構造を示
す図、第５図はルールの結論部の記憶構造を示す図、第
６図はルールの優先順位変更におけるアクションの記憶
構造を示す図、第７図はルール削除におけるアクション
の記憶構造を示す図、第８図はルールの復旧におけるア
クションの記憶構造を示す図、第９図は競合集合の要素
の記憶構造を示す図、第１０図は競合集合の要素が鎖状
につながれた状態を示す図である。 １……質問応答装置、２……全体の制御部、 ３……前向き推論部、４……後向き推論部、 ５……ワーキングメモリ、６……入力処理部、 ７……コマンド処理部、８……外部関数処理部、 ９……アクション処理部、１０……推論の制御部、 １１,１２……ルール記憶部、１３……競合集合記憶
部、 １４……目標記憶部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】前向き推論方式で用いる前向き推論ルール
   や後向き推論方式で用いる後向き推論ルールを格納した
   ルールメモリと、事実を格納したワーキングメモリと、
   上記前向き推論ルールに従って上記ワーキングメモリに
   対する事実の追加・削除を行う前向き推論制御部や上記
   後向き推論ルールに従って検索を行う後向き推論制御部
   を有する質問応答装置において、 上記ルールメモリには、各推論ルールが格納される領域
   毎に優先度格納領域および削除/非削除状態格納領域を
   設け、 上記前向き推論制御部および後向き推論制御部は、上記
   推論ルールにおけるアクション内容を判別するアクショ
   ン判別手段と、上記アクション判別手段によってある推
   論ルールにおけるアクション内容が特定推論ルールにお
   ける優先度の変更であると判別された場合に当該特定推
   論ルールにおける優先度格納領域の内容を上記アクショ
   ン内容に応じて更新する優先度更新手段と、上記アクシ
   ョン判別手段によってある推論ルールにおけるアクショ
   ン内容が特定推論ルールにおけるルールの削除/復旧で
   あると判別された場合に当該特定推論ルールにおける削
   除/非削除状態格納領域の内容を上記アクション内容に
   応じて書き換える削除/非削除状態書き換え手段を有す
   ることを特徴とする質問応答装置。