JPH0652249A

JPH0652249A - システム設計用目的変換装置

Info

Publication number: JPH0652249A
Application number: JP4220955A
Authority: JP
Inventors: Yumi Saito; ゆみ斎藤; Maki Arao; 真樹荒尾; Yasuhiro Tsutsumi; 康弘堤; Tadashi Maeda; 匡前田; Motoki Yotsui; 元記四ツ井; Atsushi Kuno; 敦司久野
Original assignee: Omron Corp; Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 1992-07-29
Filing date: 1992-07-29
Publication date: 1994-02-25
Anticipated expiration: 2016-03-26
Also published as: JP3149555B2

Abstract

(57)【要約】【目的】曖昧な目的概念を与えるだけで、システム設
計に必要な定量的な目的を自動的に生成できるシステム
設計用目的変換装置を提供すること【構成】入力装置１を介して設計対象の装置名並びに
そのシステムの目標となる定性的な目的データを入力す
るようになっており、その入力された目的データが意味
理解部２に送られる。意味理解部では対象知識ベース５
に格納された目的データに関連する１または複数の目的
候補データを抽出し、そのデータを次段のクリスプ変換
部３に送る。すると、ファジィ知識データベース１０並
びにクリスプ定量値データベース１１（ルール中の変数
の具体的な数値が格納されている）から、目的候補デー
タに関するメンバシップ関数，ルールを抽出し、ファジ
ィ推論を行い目的候補データの具体的な目標数値が決定
されて定量化される。そして、その定量化された目的
（目的候補＋目標数値）が出力装置４に表示される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、システム設計用目的変
換装置に関するもので、より具体的には抽象的な目的
（課題）が与えられた時に新機能を有する装置（システ
ム）を創作するために必要となるそのシステムの目標値
を設定するものに関する。

【０００２】

【従来の技術】新たなニーズ等により新しい機能を有す
る新しいシステムを作成する場合、その装置に関する知
識を有する技術者の創作活動、すなわち、優れた人間の
頭脳に頼り行っていた。そしてその創作活動の一つとし
て、まず最初に作成するシステムの目標設定を行わなけ
ればならないが、従来の設定は、システム設計者等がシ
ステムの目標概念から定量化した目標値をその設計者の
創作能力に基づいて設計している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記した従来
のシステム設計、特に目標の設定では、設定した目標を
実行するのが機械である装置であるため、その設定に際
し曖昧な表現を用いることはできず、すべてのスペック
に対して定量的な目標設定をする必要がある。その結
果、システム設計者に多大な労力を要求することになる
ばかりでなく、係るシステムの開発に多大な時間と費用
が必要となる。特に、昨今では、技術の複雑化にともな
い関連する技術分野も多様化するため、上記問題がより
顕著となる。

【０００４】本発明は、上記した背景に鑑みてなされた
もので、その目的とするところは、設計者の知識の習熟
度に関係なく曖昧な目的概念を与えるだけで、システム
設計に必要な定量的な目的を自動的に生成，最適化をす
ることのできるシステム設計用目的変換装置を提供する
ことにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、本発明に係るシステム設計用目的変換装置で
は、入力装置と、その入力装置により入力された定性的
な目的データの意味内容を理解し、定量的に目的として
出力すべき目的候補データに変換して出力する意味理解
手段と、前記出力された目的候補データを受け、具体的
な定量値を求め、目的候補データと対にして出力するク
リスプ変換手段とを備え、かつ、前記意味理解手段並び
にクリスプ変換手段における変換処理を実行するための
必要な知識が格納された知識ベースとを備えた。

【０００６】

【作用】入力装置を介して設計しようとするシステムに
対する定性的な目的を入力する。すると、意味理解手段
にて、知識ベースにアクセスして与えられた定性的な目
的の意味内容を理解し、最終的に出力すべき定量的な目
的データの候補（目的候補データ（具体的な定量値は決
定されていない））を抽出し、クリスプ変換手段に送
る。そして、クリスプ変換手段では、例えばファジィ推
論を行い各目的候補データに対する具体的な目標数値を
求める。次いで、クリスプ変換手段に入力された目的候
補データと、前記算出した目標数値とを対にして出力す
ることにより、定量化された目的データが出力されるこ
とになる。

【０００７】

【実施例】以下、本発明に係るシステム設計用目的変換
装置の好適な実施例を添付図面を参照にして詳述する。
図１に示すように、本装置は、曖昧な形式（定性的）で
の目的を入力するキーボード等の入力装置１と、その入
力装置１から与えられた目的データの意味を理解し、最
終的に出力する定量的な目的データの候補を決定する意
味理解部２と、その意味理解部２の出力である目的候補
データに対してファジィ推論等を用いてクリスプ定量化
された目的を決定するクリスプ変換部３と、そのクリス
プ変換部３の出力を表示するＣＲＴ等の出力装置４とを
備えている。そして、上記意味理解部２並びにクリスプ
変換部３は、後述する各知識データベースに格納された
データに基づいて所定の処理をするようになっている。

【０００８】ここで、上記各部について詳述すると、ま
ず、入力装置１を介して図２に示すように、システム設
計の対象となる装置名（例えば「イメージスキャナ」）
と、そのシステム設計の目標とする定性的な目的（例え
ば「綺麗な画像を得る」）とを入力するようになってい
る。そして、この目的は１つに限らず、複数個を入力す
るようにしてもよい。

【０００９】また、意味理解部２では、それに接続され
た対象知識ベース５に格納された同義語データに基づい
て意味理解をするようになっている。ここで、対象知識
ベース５について説明すると、図３に示すように、入力
装置１を介して入力された上記定性的な目的の言語（以
下、「入力目的データ」と称する）と、処理対象装置に
おけるその入力目的データと同様の意味を示す同義語が
関連付けて格納されており、さらに、一つの入力目的デ
ータが複数の同義語に対応する場合には、その関連の度
合い（関連度）も併せて格納されている。なお、入力目
的データと同義語とが１：１対応の時は、その関連度は
１となり、同義語が複数あるときには各同義語に対する
関連度の合計が１となるように設定される。さらに、そ
の同義語に対応（関連）するクリスプ化する対象の目的
候補データも、上記入力目的データと同義語との格納状
態と同様に、関連付けされた状態で格納されている。そ
して、図から明らかなように、入力目的データに対応す
る同義語がない（例えば「はっきりした」）場合には、
直接目的候補データに関係付けされるものもある。これ
は、入力目的データと同義語とが１：１対応で、しか
も、その同義語に関連する他の入力目的データがないた
め、同義語の作成を省略することにより、記憶容量の削
減を図ったためである。さらにまた、このような関連付
けされたデータは、対象となる各装置により同義語（関
連度）等の関わり合いが異なることがあるため、係る装
置（例えばイメージスキャナ，自動車（ナビゲーション
システム）等）毎に作成され、格納されているが、必ず
しも分ける必要はない。

【００１０】そして、意味理解部２にデータ入力される
と、まず、対象装置に関するデータに基づいて対象知識
ベース５にアクセスし、その装置に関するデータをゲッ
トし、さらに、入力目的データと同様の語句を検出し、
それに関連する同義語さらには目的候補データを抽出
し、関連度とともに出力する。ここで、一例を示すと例
えば入力目的データが「きれいな画像」の場合には、同
義語も「きれいな」の１つ（関連度１）であるため、最
終的に出力される「細線欠落のない（関連度０．
３）」，「ぼけていない（０．４）」並びに「ノイズの
ない（０．３）」の各関連度は、括弧内に示したように
同義語から目的候補に対する関連付けの際に設定された
関連度と同じでよいが、たとえば、入力目的データが
「明るい」のように、同義語の一つが上記と同一の「き
れいな」であっても、その時の関連度が０．７であるた
め、最終的に出力される上記３つの目的候補データの関
連度は、上記括弧内に示した値に０．７を乗じた値とな
る。そしてまた、入力目的データが複数ある場合には、
上記処理を繰り返し行うが、同一の同義語（目的候補デ
ータ）が生じたときには、その同義語等に対する関連度
は論理和を取り、大きい数値に併せる（図４参照）。そ
して、この意味理解部２における処理フローは、図５に
示すようになっている。

【００１１】一方、クリスプ変換部３では、図６に示す
ように、意味理解部２から出力された目的候補データ
（関連度付き）を受け取るデータ入力部６を有し、この
データ入力部６では、与えられた目的候補データと関連
度を分離し、目的候補データをクリスプ化するデータ抽
出部７に送り、また、その目的候補データと関連度をフ
ァジィ推論部８に送るようになっている。

【００１２】データ抽出部７では、入力された目的候補
データから名詞等の定義語（ルールに用いられる）を抽
出し、入力された目的候補データと共にその抽出した定
義語を次段のファジィ知識等抽出設定部９に送るように
なっている。そして、ここにおいて係るファジィ知識等
抽出設定部９に接続されたファジィ知識データベース１
０並びにクリスプ定量値データベース１１に格納したデ
ータに基づいてファジィ推論部８に送るファジィ知識等
を決定するようになっている。すなわち、まず、ファジ
ィ知識データベース１０には、図７，図８に示すように
目的候補データに対応する各メンバシップ関数と、その
メンバシップ関数を用いて本装置が最終的に出力する定
量化された目的を得るためのルールが格納されている。
また、クリスプ化定量値データベース１１には、図９に
示すように上記ルールを実行するために用いられる定義
語とその定義内容がテーブルとして格納されている。

【００１３】そして、上記ファジィ知識等抽出設定部９
では、データ抽出部７から与えられるデータに基づいて
関係するファジィ知識並びにクリスプ定量値を抽出し、
それをファジィ推論部８に設定する。具体的には、目的
候補データから必要なメンバシップ関数並びにルールを
ファジィ知識データベース１０から読み込むとともに、
そのルールに規定される定義語（変数）を、データ抽出
部７で抽出された定義語に基づいてクリスプ定量値デー
タベース１１から読み込むと共に、その定義語の意味内
容を上記ルールの定義語に置き換える。そして、係る置
き換え後のルール並びにメンバシップ関数をファジィ推
論部８に設定するようになる。

【００１４】ファジィ推論部８で、設定されたファジィ
知識を用いて、データ入力部６から与えられる目的候補
データ並びにその関連度に基づいてファジィ推論を行う
ようになっている。なお、このファジィ推論部８におけ
る推論処理は、重心法その他の公知の手法に基づいて演
算処理がなされる。すなわち、例えば、目的候補データ
が「細線欠落がない（関連度が０．３）」を例にして説
明すると、「細線欠落がない」のメンバシップ関数の横
軸に上記関連度（０．３）を代入し、その時のそのメン
バシップ関数の適合度μ１（ＰＢ）並びにμ１（ＺＲ）
を求める。そして、ルールから明らかなように、欠落し
ない線の限界値を決定するためには、「ノイズのなさ」
に関する適合度μ３も必要であるため、「ノイズのない
度合い」である関連度（０．３）をメンバシップ関数に
与え、その時の適合度μ３（ＰＢ）も求める。

【００１５】そして、それら各適合度と、ルールを構成
する各定義語（本例の場合「極細線」，「細線」，「太
めの細線」）の定義内容（クリスプ定量値データベース
１１から抽出され設定されており、線の場合はドット
数）を下記のルールに代入する。

【００１６】

【数１】線幅＝（極細線）＊μ１（ＰＢ）＋（細線）＊
μ１（ＺＲ）＋（太めの細線）＊μ３（ＰＢ）＝１ドット＊μ１（ＰＢ）＋８ドット＊μ１（ＺＲ）＋１６ドット＊μ３（ＰＢ）このようにして、推論演算することにより、細線欠落を
生じさせない線幅の限界値（６ドット）が求まり定量化
される。なお、「細線欠落のない」に対する推論処理に
おいて、ノイズの無さのメンバシップ関数を用いたの
は、ノイズに対する精度要求を高くし、完全孤立点の除
去をしようとすると、極細線（１ドット）のような極め
て細幅の線が完全孤立点と判断されて誤って除去されて
しまう（細線の欠落となる）おそれがあるため、線幅の
限界値を大きくする必要があるためである。そして、同
様にして各目的候補データに対して定量化される。すな
わち、例えば目的候補データが「ぼけていない（画像の
エッジ部分の濃淡のさが大きい）」とすると、定量化さ
れた目的は「５ライン毎の最大濃淡差が２０％濃度以
上」となり、また、目的候補データが「ノイズのない」
とすると、定量化された目的は「孤立点は除去する」等
となる。そして、係る定量化された目的がクリスプ変換
部３から出力されて、出力装置４に表示されるようにな
る（図１０参照）。すなわち、本例におけるクリスプ変
換部３では、単にファジィ推論を行い具体的な目標値を
決定するだけでなく、係る目標値と目的候補データを適
宜組み合わせることにより図１０に示すごとく所定の文
章化を行い出力するようになっている。

【００１７】そして、上記した実施例では、各部におけ
る具体的な処理ステップを説明しながら各部についての
機能を説明したが、本装置の一連の処理の手順は、図１
１に示すフローチャート図に示すようになる（なお、各
処理ステップの具体的な処理については上記した各部に
おける処理が実行されるため、ここでは詳細な説明を省
略する）。

【００１８】そして、実際の装置（システム）の設計に
際しては、このようにして出力表示された定量化された
目的データを参考にして容易に設計を行うことができ
る。また、本発明では、このように設計のみに用いるも
のではなく、例えば実際に使用者が、使用環境下におい
てもっと「明るくしたい」とか、「ノイズを除去した
い」等の目的データを入力することにより、定量化され
た目的を自動的に作成し、その定量化された目的に基づ
いて装置が自動的に機能調整を行うようにすることもで
きる。

【００１９】

【発明の効果】以上のように、本発明に係るシステム設
計用目的変換装置では、システム設計者は、定性的な目
的データを入力するだけで、自動的に定量化された目的
を得ることができる。よって、出力される定量化された
目的に基づいてシステム設計をすれば良いため、目的を
創案する労力が軽減され、システム開発に要する時間，
労力が軽減される。しかも、最終的に出力される定量化
された目的は、設計者の知識の習熟度に関係なく、シス
テム設計に必要な定量的な目的を自動的に生成，最適化
をすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るシステム設計用目的変換装置の好
適な一実施例を示すブロック構成図である。

【図２】入力データの一例を示す図である。

【図３】対象データ知識ベースに格納されたデータ構造
の一例を示す図である。

【図４】意味理解部における処理の一例を示す図であ
る。

【図５】意味理解部の処理を説明するフローチャート図
である。

【図６】クリスプ変換部の具体的な構成を示す機能ブロ
ック図である。

【図７】ファジィ知識ベースに格納されたデータ構造
（メンバシップ関数）の一例を示す図である。

【図８】ファジィ知識ベースに格納されたデータ構造
（ルール）の一例を示す図である。

【図９】クリスプ定量値ベースに格納されたデータ構造
の一例を示す図である。

【図１０】出力装置に表示されるデータの一例を示す図
である。

【図１１】本装置の一連の処理手順を示すフローチャー
ト図である。

【符号の説明】

１入力装置２意味理解部３クリスプ変換部４出力装置５対象知識ベース（知識ベース）６データ入力部７データ抽出部８ファジィ推論部９ファジィ知識等抽出設定部１０ファジィ知識データベース（知識ベース）１１クリスプ定量値データベース（知識ベース）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者前田匡京都府京都市右京区花園土堂町10番地オムロン株式会社内 (72)発明者四ツ井元記京都府京都市右京区花園土堂町10番地オムロン株式会社内 (72)発明者久野敦司京都府京都市右京区花園土堂町10番地オムロン株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】入力装置と、その入力装置により入力さ
れた定性的な目的データの意味内容を理解し、定量的に
目的として出力すべき目的候補データに変換して出力す
る意味理解手段と、前記出力された目的候補データを受け、具体的な定量値
を求め、目的候補データと対にして出力するクリスプ変
換手段とを備え、かつ、前記意味理解手段並びにクリスプ変換手段におけ
る変換処理を実行するための必要な知識が格納された知
識ベースとを備えたシステム設計用目的変換装置。
【請求項２】前記意味理解手段に接続された前記知識
ベースが、前記定性的な目的データと、それに関連する
目的候補データが関連付けられたツリー構造として格納
されると共に、関連する目的候補データが複数ある場合
に、その関連の度合いを示す関連度が対となって格納さ
れてなる請求項１に記載のシステム設計用目的変換装
置。
【請求項３】前記クリスプ変換手段が、請求項２に記
載の目的候補データに付された関連度に基づいてファジ
ィ推論を行うものである請求項１に記載のシステム設計
用目的変換装置。