JPH0792801B2 - 非単調推論方法 - Google Patents

非単調推論方法

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JPH0792801B2
JPH0792801B2 JP3216528A JP21652891A JPH0792801B2 JP H0792801 B2 JPH0792801 B2 JP H0792801B2 JP 3216528 A JP3216528 A JP 3216528A JP 21652891 A JP21652891 A JP 21652891A JP H0792801 B2 JPH0792801 B2 JP H0792801B2
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栄二 大平
優 大木
正博 阿部
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National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
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Agency of Industrial Science and Technology
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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】IF−THEN形式で知
識表現されるプロダクションルールを格納する知識ベー
スと、上記プロダクションルールの条件部を実行するた
めに必要な仮定データを少なくとも格納する複数の共通
格納領域を有するワーキング領域管理手段と、上記プロ
ダクションルールの条件部が満足する仮定データがある
かどうかを調べ、満足する仮定データがある場合には帰
結部における推論を実行する推論手段を備え、時間的に
状態が変化し、以前推論された結果が後でくつがえされ
る非単調推論方法において、利用者から入力文が入力さ
れたとき、上記知識ベースの入力部が起動し、言語情報
処理を行なって上記入力文を解析し、上記入力文の代名
詞および省略の補足を含む文脈処理を行なって上記仮定
データである問合せを生成し、上記ワーキング領域管理
手段内の環境管理手段は、上記仮定データである問合せ
が生成される毎に、新たな共通格納領域を作成して上記
仮定データである問合せを格納し、作成した共通格納領
域の名前を上記ワーキング領域管理手段内に設けた格納
領域プッシュダウンスタックの先頭にプッシュし、上記
ワーキング領域管理手段内の環境管理手段は、上記格納
領域プッシュダウンスタックの先頭にプッシュされてい
て、かつ上記共通格納領域に格納された最新の上記仮定
データである問合せに基づいて、上記知識ベースの検索
部にて検索を行なった結果を上記仮定データである問合
せを格納した上記共通格納領域に格納し、上記検索結果
が上記格納領域プッシュダウンスタックの先頭の仮定デ
ータである問合せに対する応答か否かを判定し、応答で
ある場合は、上記仮定データである問合せを上記格納領
域プッシュダウンスタックの先頭から取り除いた後、新
たな仮定データである問合せを生成し、上記知識ベース
の検索部にて検索を行なった結果、所望の検索結果が得
られなかった場合には、上記環境管理手段にて作成した
全ての上記共通格納領域の仮定データである問合せに基
づいて上記知識ベースの検索部にて検索を行ない、上記
ワーキング領域管理手段内の矛盾原因検索手段は、上記
推論手段における推論中に上記共通格納領域に格納され
た仮定データである問合せに基づいた矛盾が生じた場合
に、代替の仮定データである問合せを有する共通格納領
域を用いて、上記格納領域プッシュダウンスタックをポ
ップしながら上記知識 ベースの検索部にて検索を行なう
ことにより、上記目的を達成する。
【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 (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】IF−THEN形式で知識表現されるプロ
    ダクションルールを格納する知識ベースと、上記プロダ
    クションルールの条件部を実行するために必要な仮定デ
    ータを少なくとも格納する複数の共通格納領域を有する
    ワーキング領域管理手段と、上記プロダクションルール
    の条件部が満足する仮定データがあるかどうかを調べ、
    満足する仮定データがある場合には帰結部における推論
    を実行する推論手段を備え、時間的に状態が変化し、以
    前推論された結果が後でくつがえされる非単調推論方法
    において、 利用者から入力文が入力されたとき、上記知識ベースの
    入力部が起動し、言語情報処理を行なって上記入力文を
    解析し、上記入力文の代名詞および省略の補足を含む文
    脈処理を行なって上記仮定データである問合せを生成
    し、 上記ワーキング領域管理手段内の環境管理手段は、上記
    仮定データである問合せが生成される毎に、新たな共通
    格納領域を作成して上記仮定データである問合せを格納
    し、作成した共通格納領域の名前を上記ワーキング領域
    管理手段内に設けた格納領域プッシュダウンスタックの
    先頭にプッシュし、 上記ワーキング領域管理手段内の環境管理手段は、上記
    格納領域プッシュダウンスタックの先頭にプッシュされ
    ていて、かつ上記共通格納領域に格納された最新の上記
    仮定データである問合せに基づいて、上記知識ベースの
    検索部にて検索を行なった結果を上記仮定データである
    問合せを格納した上記共通格納領域に格納し、上記検索
    結果が上記格納領域プッシュダウンスタックの先頭の仮
    定データである問合せに対する応答か否かを判定し、応
    答である場合は、上記仮定データである問合せを上記格
    納領域プッシュダウンスタックの先頭から取り除いた
    後、新たな仮定データである問合せを生成し、上記知識
    ベースの検索部にて検索を行なった結果、所望の検索結
    果が得られなかった場合には、上記環境管理手段にて作
    成した全ての上記共通格納領域の仮定データである問合
    せに基づいて上記知識ベースの検索部にて検索を行な
    い、 上記ワーキング領域管理手段内の矛盾原因検索手段は、
    上記推論手段における推論中に上記共通格納領域に格納
    された仮定データである問合せに基づいた矛盾 が生じた
    場合に、代替の仮定データである問合せを有する共通格
    納領域を用いて、上記格納領域プッシュダウンスタック
    をポップしながら上記知識ベースの検索部にて検索を行
    なう ことを特徴とする非単調推論方法。
JP3216528A 1991-08-02 1991-08-02 非単調推論方法 Expired - Lifetime JPH0792801B2 (ja)

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