JPH1049566A - システム構築装置、システム構築方法、及びシステム構築プログラムを記録した媒体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 システムを容易に構築することができるシス
テム構築装置及び構築方法を提供する。 【解決手段】 ユーザが、ユーザインタフェース部２１
の入力装置を用いて、機能エディタ部２４の各エディタ
を起動し、システムを構成するユニットの配置及びユニ
ットの信号経路による接続や、ユニットの属性の設定、
設計情報の編集等を行う。これらの情報は、データ処理
部２２によりシステム設計データ格納部２８に格納され
る。一方、ユーザが機能エディタ部２４を起動する代り
に、探索条件入力部３４によりシステムの構築上の条件
を入力すると、システム構成探索部３５により、それら
の条件を満たす範囲内でシステムの構成が決定される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、構築が容易なデー
タ処理システム、及びそのデータ処理システムを構築す
る装置並びに方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、データ処理システム（以下、単
にシステムという）は、外部から信号が与えられると、
必要に応じて当該システムの内部状態に基づいて、当該
入力された信号に対し信号処理を施し、処理結果を表す
信号を出力する。このシステムのうち、外部から与えら
れる信号に基づいて、所望の入出力特性が得られるよう
内部状態を適応させることができるシステムが知られて
おり、これを学習システムと呼ぶ。

【０００３】このような学習システムは、入力される情
報と出力する情報の対応関係を学習するシステムである
が、その典型はニューラルネットワークである。ニュー
ラルネットワークは、生体の脳のネットワーク構造を模
倣した工学的情報処理装置である。ニューラルネットワ
ークは、例えば、制御を含む情報処理に用いられ、その
構造はソフトウェア分野にも応用されている。

【０００４】ここで、図１７は、ニューラルネットワー
クの構造の一例を示す概念図である。この図に示すよう
に、ニューラルネットワークは、多数のニューロン素子
Ｎ（ユニット）を通常多段に接続したものである。そし
て、典型的には、各素子同士を接続する各リンク（信号
経路）Ｌに、それぞれ刺激の伝達しやすさを示す荷重値
が設定され、各素子がどのような入力信号（刺激）の組
み合わせに対してどのような出力信号（反応）を生じる
かは、素子ごとの関数及び関数のパラメータとして表現
される。なお、一般的に、ある層の素子への入力信号
は、前層の各素子の出力信号を各次元とする多次元値で
あるから、各リンクの荷重値は、多次元値を受領する側
の素子の関数のパラメータとしても実現できる。

【０００５】このようなニューラルネットワークの構築
は、以下のようにして行われていた。例えばＧＵＩ（グ
ラフィカル・ユーザ・インタフェース）を採用したＣＡ
Ｄシステム等を用いて、ネットワークの構造を定義す
る。すなわち、入出力層及び中間層の定義や素子間の接
続関係の定義等を行う。具体的には、例えば構築しよう
としているシステムを構成する複数の素子Ｎと上記リン
クＬとを画面に表示させ、それらを適宜配置していくこ
とにより、ネットワークを構成する。

【０００６】そして、ニューラルネットワークでは、入
力信号と出力信号との対応関係を各荷重値や各素子のパ
ラメータとして学習した後蓄積し、入力信号に対して対
応する出力信号を出力する。このような対応関係を学習
させるための学習アルゴリズムは各種知られているが、
典型的なものはバックプロパゲーション（誤差逆伝播
法）である。

【０００７】バックプロパゲーションでは、入力信号
と、その入力信号に対する望ましい出力信号（教師情
報）との組を多数用意し、入力信号に対する出力信号が
教師情報に近づくように、各荷重値や、各素子のパラメ
ータを修正していく。このための誤差の算出では、ある
層の素子で算出された誤差はその前層の素子へリンクの
荷重値に応じて順次伝播されるので、誤差に対して大き
な影響を与えている素子のパラメータほど大きく修正さ
れる。

【０００８】このような修正処理を行う修正処理手段
は、従来、ニューラルネットワーク全体の構築後、ニュ
ーラルネットワークのネットワーク構造や各素子の関数
やパラメータに合わせて構築し、学習システムに付加し
ていた。すなわち、図１８は、従来のニューラルネット
ワークと修正処理手段Ｍとの関係を示す概念図であり、
素子Ｎの一部に対する修正処理を破線の矢印で示してい
る。

【０００９】図１８の示すように、従来では、例えば画
面上で一通りニューラルネットワークを構成した後に、
そのネットワーク構造に応じて修正処理手段Ｍを構築し
ていた。この修正処理手段Ｍは、入力信号を与えて学習
システムを実行し、得られる出力信号と望ましい出力信
号である上記教師情報との誤差を求め、この誤差が収束
するように各素子のパラメータを修正するプログラムに
よって形成される。

【００１０】近年では、ニューラルネットワークのファ
ジィ推論への応用も行われる。このような応用では、フ
ァジィ推論の各段階をネットワークの各層に対応させ
る。この結果、ニューラルネットワークのための上述し
た修正手法を用いて、各メンバーシップ関数の自動調整
（学習）などが可能になる。図１９は、ファジィ推論へ
のニューラルネットワークの応用を示す概念図である。
この図において、ｆは関数、Σは代数和、Πは代数積を
それぞれ実現する素子Ｎを表す。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来技術では、修正処理手段Ｍは、例えば図１８
もしくは図１９に示すようなニューラルネットワーク全
体を一通り構築した後に、そのネットワーク構造等に応
じて構築していた。すなわち、ニューラルネットワーク
を構築し終わってから、それとは別途に修正処理用の大
規模なプログラムを作成しなければならなかった。

【００１２】また、各素子Ｎに対して修正処理を施すた
め、その素子Ｎの関数やパラメータに応じて修正処理装
置Ｍを設計しなければならなかった。そのため、一部の
素子Ｎを削除もしくは変更等することによってネットワ
ークの構造を変更した場合、修正処理手段Ｍを改めて設
計し直さなければならないという問題があった。従っ
て、ネットワークに修正を加える度に修正処理手段Ｍを
構築し直す必要があり、学習システムの構築の効率化が
困難であった。

【００１３】また、上述したように、ニューラルネット
ワークをファジィ推論へ応用した場合、ネットワークの
構成がより複雑となるため、修正処理手段Ｍの構築がよ
り面倒となり、システムの構築の効率化が更に困難とな
るという問題があった。

【００１４】更に、このようなシステムを構築する従来
の装置では、各素子ＮとリンクＬを選択して接続すると
いった単純な方法で設計を行うことができなかった。ま
た、素子ＮやリンクＬの接続状態をユーザが視認し易い
ように表示することができず、効率よくシステムを構築
することができなかった。

【００１５】また、従来の装置では、ユーザがシステム
を構築するための条件を入力するだけで、その条件を満
たす範囲内でシステムの構成を自動的に作成するという
ことができなかった。

【００１６】このような問題点は、学習システムに限ら
ず、データの処理に応じてシステムの内部構造を修正す
るような従来のデータ処理システム全般に言えるもので
ある。従って、従来では、システムを単位化或いはモジ
ュール化することは行われていても、システムを修正す
る手段そのものはシステムの構築後、システム全体を修
正対象とする手段を改めて構築していた。

【００１７】本発明は、上記のような従来技術の問題点
を解決するために提案されたものであり、その目的は、
システムを構成する各ユニットにそれぞれ修正手段を設
けることにより、システムの構築時に修正処理手段も同
時に構築することが可能であり、システムの構築及び変
更を容易に実施することができるデータ処理システムを
提供することにある。

【００１８】また、本発明の他の目的は、ネットワーク
構造のシステムとして適したデータ処理システムを提供
することにある。また、このようなネットワーク構造の
システムにおいてもシステムの構築及び変更を容易に実
施することができるデータ処理システムを提供すること
にある。

【００１９】また、本発明の他の目的は、システムを構
成するユニットを選択して接続するといった簡単な方法
で、上記データ処理システム効率よく構築することがで
きるシステム構築装置及び構築方法を提供することにあ
る。

【００２０】更に、本発明の他の目的は、システムの構
成における条件を入力するだけで、その条件を満たす範
囲内で自動的にデータ処理システムを生成することがで
きるシステム構築装置及び構築方法を提供することにあ
る。

【００２１】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、請求項１記載のシステム構築装置は、ユーザインタ
フェースを用いて、複数のユニットを含むシステムを構
築するためのシステム構築装置において、前記複数のユ
ニットから必要なユニットを選択するためのユニット選
択手段と、前記ユニット選択手段によって選択された複
数のユニット同士を接続するためのユニット接続手段
と、前記ユニット接続手段によって接続された前記複数
のユニット間の接続状態を信号経路として表示すること
によりシステムの構成状態を表示するシステム構成状態
表示手段と、当該システムを構成すべきユニットの種類
及びそのユニット間の信号経路の接続についての条件を
含む当該システムの構築上の条件を指定するための探索
条件入力手段と、前記探索条件入力手段によって指定さ
れる前記条件を満たす範囲で、当該システムの構成を決
定するシステム構成探索手段とを具備することを特徴と
している。

【００２２】また、請求項１１記載の発明によるシステ
ム構築方法は、請求項１記載の発明を方法の観点から表
したものであって、ユーザインタフェースを用いて、複
数のユニットを含むシステムを構築するためのシステム
構築方法において、前記複数のユニットから必要なユニ
ットを選択するためのユニット選択処理と、前記ユニッ
ト選択処理において選択された複数のユニット同士を接
続するためのユニット接続処理と、前記ユニット接続処
理において接続された複数のユニット間の接続状態を、
信号経路として表示することによりシステム構成状態を
表示するシステム構成状態表示処理と、前記ユニット選
択処理と前記ユニット接続処理とが行われない場合に、
当該システムを構成すべきユニットの種類及びそのユニ
ット間の信号経路の接続についての条件を含む当該シス
テムの構築上の条件を指定するための探索条件入力処理
と、前記探索条件入力処理において指定される前記条件
を満たす範囲で、当該システムの構成を決定するシステ
ム構成探索処理とを具備し、前記システム構成探索処理
が、前記探索条件入力処理において指定される前記条件
を満たす範囲で、当該システムを構成すべきユニットの
組合せ及び前記ユニットの適切な接続を含む当該システ
ムの構成要素の候補を決定するシステム構成候補決定処
理と、前記システム構成候補決定処理において決定され
た当該システムの構成要素の候補に基づいて仮の候補シ
ステムを構築する候補システム構築処理と、前記候補シ
ステム構築処理において構築される前記候補システムの
性能を評価する候補システム評価処理とを有し、前記候
補システム評価処理における評価が良好となるまで前記
システム構成候補決定処理と前記候補システム構築処理
と前記候補システム評価処理とを繰り返すことにより、
当該システムの構成を決定することを特徴としている。

【００２３】このため、システムを構築使用とするユー
ザは、必要なユニットを選択してそれらを接続するだけ
で、システムを構築することができる。また、その接続
した状態が表示されるため、接続状態を視認することが
できる。また、ユーザが、システムの目的に適したユニ
ット及びそれらの接続状態を決めることができない場合
であっても、目的のシステムの構成条件を入力すること
により、自動的にシステムの構成が作成され得る。この
ため、更に効率のよいシステムの構築を実現することが
できる。

【００２４】また、請求項２記載のシステム構築装置
は、請求項１記載の発明において、前記複数のユニット
の情報を記憶するユニットデータベースを具備し、前記
ユニット選択手段が、前記ユニットデータベースに情報
が記憶された前記ユニットから選択するように構成さ
れ、前記システム構成探索手段が、前記ユニットデータ
ベースに記憶された情報を参照して当該システムの構成
を決定するように構成されたことを特徴としている。

【００２５】このため、ユニットデータベースから既存
のユニットを選択することによって、容易にシステムの
構築を行うことができる。

【００２６】また、請求項３記載のシステム構築装置
は、ユーザインタフェースを用いて、複数のユニットを
含むシステムを構築するためのシステム構築装置におい
て、前記複数のユニットから必要なユニットを選択する
ためのユニット選択手段と、前記ユニット選択手段によ
って選択された前記ユニットを、前記各ユニットの種類
に応じて、当該種類が視覚的に識別可能なように表示す
るユニット表示手段と、前記ユニット表示手段によって
表示された前記複数のユニット同士を接続するためのユ
ニット接続手段と、前記ユニット接続手段によって接続
された前記複数のユニット間の接続状態を信号経路とし
て表示する信号経路表示手段と、当該システムを構成す
べきユニットの種類及びそのユニット間の信号経路の接
続についての条件を含む当該システムの構築上の条件を
指定するための探索条件入力手段と、前記探索条件入力
手段によって指定される前記条件を満たす範囲で、当該
システムの構成を決定するシステム構成探索手段とを具
備することを特徴としている。

【００２７】このため、ユニットの種類に応じて例えば
色を変える等により、その種類を視覚的に識別すること
ができるようにユニットを表示するため、ユーザがユニ
ットの種類を視認しながらシステムの構築を容易に行う
ことができる。また、ユーザが、システムの目的に適し
たユニット及びそれらの接続状態を決めることができな
い場合であっても、目的のシステムの構成条件を入力す
ることにより、自動的にシステムの構成が作成され得
る。このため、更に効率のよいシステムの構築を実現す
ることができる。

【００２８】また、請求項４記載のシステム構築装置
は、ユーザインタフェースを用いて、複数のユニットを
含むシステムを構築するためのシステム構築装置におい
て、前記ユニットの情報を格納するユニットデータベー
スと、前記ユニット間の信号経路を接続情報として記憶
する接続情報記憶手段と、前記ユニットデータベースか
ら必要なユニットを選択するためのユニット選択手段
と、前記ユニット選択手段によって選択された前記ユニ
ットと、前記接続情報記憶手段に格納された前記接続情
報とに従って、当該システムの構成状態を表示するシス
テム構成状態表示手段と、前記システム構成状態表示手
段に表示された前記構成状態について、前記ユーザイン
タフェースを用いて編集するための構成状態編集手段
と、前記構成状態編集手段によって編集された構成状態
に基づいて、前記接続情報記憶手段に記憶された前記接
続情報を変更する設計情報更新手段と、当該システムを
構成すべきユニットの種類及びそのユニット間の信号経
路の接続についての条件を含む当該システムの構築上の
条件を指定するための探索条件入力手段と、前記探索条
件入力手段によって指定される前記条件を満たす範囲
で、前記ユニットデータベースに記憶された情報を参照
して、当該システムの構成を決定するシステム構成探索
手段とを具備することを特徴としている。

【００２９】このため、ユニットデータベースに情報が
格納されたユニットと、格納された接続情報とに基づい
て、容易にシステムの構成状態を表示することができ、
その表示した構成状態をユーザインタフェースを用いて
編集することにより、上記接続情報を変更することがで
きる。また、ユーザが、システムの目的に適したユニッ
ト及びそれらの接続状態を決めることができない場合で
あっても、目的のシステムの構成条件を入力することに
より、自動的にシステムの構成が作成され得る。このた
め、更に効率のよいシステムの構築を実現することがで
きる。

【００３０】また、請求項５記載のシステム構築装置
は、請求項１、３、または４記載の発明において、前記
構成状態表示手段に表示される前記システムの構成状態
に基づいて実行プログラムを生成する実行プログラム生
成手段と、前記実行プログラムによる実行内容を取得す
る実行内容取得手段とを具備し、前記システム構成状態
表示手段が、前記実行内容取得手段によって取得される
前記実行プログラムの実行内容を当該システムの構成状
態に対応させて表示することを特徴としている。

【００３１】このような請求項５記載の発明によれば、
実行プログラムの実行内容を、システム構成状態表示手
段に反映させることができるため、ユーザは、システム
を構築しながら実行プログラムの実行内容を視認するこ
とができる。

【００３２】また、請求項６記載のシステム構築装置
は、請求項１、３、または４記載の発明において、前記
探索条件入力手段が、当該システムを構成する前記ユニ
ットの機能に応じてインタフェースを有することを特徴
としている。

【００３３】このような請求項６記載の発明によれば、
システムを構成するユニットの機能に応じてインタフェ
ースが設けられているため、ユーザは、目的のシステム
の種類に応じてユニットの属性の種類等を入力すること
ができる。

【００３４】また、請求項７記載のシステム構築装置
は、請求項１乃至６のいずれか１項記載の発明におい
て、前記システム構成探索手段が作成する前記システム
の性能を評価するシステム評価手段を具備し、前記シス
テム構成探索手段が、前記システム評価手段の評価に基
づいて当該システムの構成を決定することを特徴として
いる。

【００３５】このような請求項７記載の発明によれば、
ユーザが入力する当該システムの構築上の条件を満たす
範囲で当該システムの構成が生成されると、そのシステ
ムの性能が評価され、評価の結果良好であると判断され
た場合に、そのシステムの構成が決定される。このと
き、例えば、ユーザが探索条件としてシステムの評価基
準を入力しておき、この評価基準に基づいてシステムの
評価がなされるようにしてもよい。このような評価を行
うことにより、所望の目的をより満たすことができるシ
ステムが提供され得る。

【００３６】また、請求項８記載のシステム構築装置
は、請求項７記載の発明において、前記探索条件入力手
段が、前記システムの構築上の条件として当該システム
の評価基準を指定するものであって、前記システム評価
手段が、前記評価基準に基づいて前記システムの性能を
評価することを特徴としている。

【００３７】このような請求項８記載の発明によれば、
ユーザが当該システムの評価基準を指定すると、この評
価基準に基づいて当該システムの性能が評価される。従
って、任意に当該システムの性能を設定することができ
る。

【００３８】また、請求項９記載のシステム構築装置
は、請求項１乃至８のいずれか１項記載の発明におい
て、前記システム構成探索手段によって作成された前記
システムに対し学習用の入出力データを用いて学習を行
わせるシステム学習手段を具備することを特徴としてい
る。

【００３９】このような請求項９記載の発明によれば、
自動的に構成が作成されたシステムに対し、学習用の入
出力データを用いた学習がなされる。これにより、例え
ば、システムを構成するユニットがそれぞれパラメータ
を有する場合に、学習によってそのパラメータの修正が
なされる。従って、よりユーザの目的を満足するシステ
ムの構築が可能となる。

【００４０】また、請求項１０記載のシステム構築装置
は、請求項１乃至９のいずれか１項記載の発明におい
て、前記システムを構成する各ユニットが、それぞれ固
有の機能を有し、当該ユニットに対する入力信号と出力
信号との関係を表すパラメータが設定されており、前記
複数のユニットが、ネットワーク構造を形成し、前記各
ユニットの出力信号を順次伝播すると共に、当該ネット
ワークの最終的な出力信号と望ましい出力信号との誤差
を表す誤差信号を、前記ユニット間で前記出力信号の伝
播方向と逆方向に伝播するものであって、前記各ユニッ
トが、前記誤差信号に基づいて前記パラメータを修正し
得るよう構成されたことを特徴としている。

【００４１】このような請求項１０記載の発明によれ
ば、各ユニットのパラメータが修正可能なように構成さ
れているため、システムを構築する際に各ユニットを接
続するだけで実現することができる。また、システム全
体の修正は、ユニット毎の処理の集合として実現するこ
とができる。

【００４２】また、請求項１２記載のシステム構築方法
は、請求項１１記載の発明において、前記システム構成
探索処理が、前記候補システム構築処理において構築さ
れた前記候補システムに対し学習用の入出力データを用
いて学習を行わせる候補システム学習処理を有し、前記
候補システム評価処理における評価が良好となるまで前
記システム構成候補決定処理と前記候補システム構築処
理と前記候補システム学習処理と前記候補システム評価
処理とを繰り返すことにより、当該システムの構成を決
定することを特徴としている。

【００４３】このため、候補システムに対して学習を行
わせ、システムの評価が良好となるまで構成要素の候補
の決定と学習と評価とを繰り返す。これにより、よりユ
ーザの目的を満足するシステムの構築が可能となる。

【００４４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面に基づいて具体的に説明する。なお、本実施形
態は、プログラムがコンピュータを制御することで実現
され、プログラムやコンピュータ自体の構成は種々考え
られるので、本発明の各機能に対応する仮想的回路ブロ
ックや処理のまとまりを想定して説明する。

【００４５】Ａ．システムの構成、作用及び効果 （１）システムの構成 本実施の形態によるシステムは、主として、簡単な処理
機能をもつユニットのネットワークとして構成されるも
のとする。また、システムが本来要求される信号手順を
実行する信号処理機能を、順方向処理と呼ぶ。更に、目
的の入出力特性を得るために内部状態を変更する機能
を、逆方向処理と呼ぶ。本実施の形態によるシステム
は、順方向処理の機能と逆方向処理の機能とを有する。
なお、本実施の形態は、請求項１〜１０記載のデータ処
理システムに対応するものである。

【００４６】図１は、本実施形態における学習システム
（以下、単にシステムＳという）の構成の一例を概念的
に示す機能ブロック図である。この図に示すように、シ
ステムＳは、信号経路１で相互に接続された複数のユニ
ット２を含む。本システムＳは、入力端子に入力信号Ｉ
Ｓが入力されると、それを順次伝播させ、出力信号ＯＳ
として出力する順方向処理を行うようになっている。ま
た、逆に、出力端子に誤差信号ＯＳ’が入力されると、
逆方向に伝播させ、入力端子に誤差信号ＩＳ’として出
力する逆方向処理を行うようになっている。

【００４７】また、制御部３は、外部から動作メッセー
ジＭＥＳが与えられると、演算順序管理部４に記憶され
た動作順序情報ＯＲＤに基づいて各ユニット２に動作メ
ッセージＭＥＳを送出する。ここで、外部とは、このシ
ステムＳを有するシステム全体の制御装置、もしくは、
ユーザがコマンドを入力する入力手段等を含む。なお、
この具体的態様の一例は、オブジェクト指向プログラミ
ングにおいて、各ユニット２を個々のインスタンスと
し、制御部３の機能を果たす別のインスタンスから、各
ユニット２にメッセージを送信することである。

【００４８】また、図２は、各ユニット２の具体的構成
を示す機能ブロック図である。この図に示すように、各
ユニット２には、図１に示す信号経路１との間で情報を
授受するための上流端子５及び下流端子６が設けられて
いる。これら上流端子５及び下流端子６は、図２では各
１つずつ設けられているが、これに限らず、図１に示す
ようにユニット２毎に複数設けるようにしてもよい。ま
た、上流端子５及び下流端子６は、上流側から下流側の
みならず、下流側から上流側へも信号を伝達するように
構成されている。

【００４９】一方、図１に示す信号経路１は、制御部３
の動作メッセージＭＥＳを受けて動作するのではなく、
接続されている一方のユニット２の動作が完了したイベ
ントをトリガとして動作を開始するようになっている。
信号経路１は、一方のユニット２の下流端子６もしくは
上流端子５から出力される順方向出力信号ＦＷＯＳもし
くは逆方向出力信号ＢＷＯＳを、他方のユニット２の上
流端子５もしくは下流端子６に直ちに送出するようにな
っている。

【００５０】また、上流端子５及び下流端子６は、ユニ
ット２の内部からの信号、すなわち順方向出力信号ＦＷ
ＯＳもしくは逆方向出力信号ＢＷＯＳを受けたとき、そ
れらの内容を保持するとともに信号経路１に送出する。
一方、ユニット２の外部から信号を受けたときには、そ
の内容を保持し、ユニット２内部の各部からアクセスさ
れたときに信号を引き渡すようになっている。

【００５１】また、各ユニット２には、上述した順方向
処理を実行する演算部７と、その順方向処理に用いられ
る順方向動作パラメータＰＲＭ（以下、単にパラメータ
ＰＲＭという）を記憶するパラメータ記憶部８とが設け
られている。演算部７は、上流端子５から入力される順
方向入力信号ＦＷＩＳとパラメータ記憶部８に記憶され
たパラメータＰＲＭとに基づいて順方向処理演算を実行
した後、演算結果を順方向出力信号ＦＷＯＳとして下流
端子６に送出する。この演算部７の演算内容及びパラメ
ータＰＲＭは、各ユニット２の機能に応じて設定されて
いる。従って、図１に示す各ユニット２の機能を異なら
せることもでき、また、同一の層のユニット２が同一の
機能を持つようにすることもできる。

【００５２】更に、各ユニット２には、上記パラメータ
記憶部８のパラメータＰＲＭを更新して学習を行う、す
なわち、上述した逆方向処理を行う学習部９が設けられ
ている。この学習部９は、上記逆方向処理のための修正
情報ＭＤＩＳを生成する生成部１０と、修正情報ＭＤＩ
Ｓを記憶する修正情報記憶部１１と、修正情報ＭＤＩＳ
に基づいて上記パラメータＰＲＭを修正する修正部１２
とを有している。

【００５３】上記生成部１０は、下流端子６から入力さ
れる逆方向入力信号ＢＷＩＳ、すなわちユニット２間で
伝播される誤差を表す誤差信号ＯＳ’と、パラメータ記
憶部８に記憶されたパラメータＰＲＭとに基づいて、生
成処理演算を実行した後、演算結果を逆方向出力信号Ｂ
ＷＯＳとして上流端子５に送出する。また、修正情報Ｍ
ＤＩＳを修正情報記憶部１１に送出する。具体的には、
下流から入力された誤差、すなわち逆方向入力信号ＢＷ
ＩＳに対して、自己のパラメータＰＲＭの関与分を考慮
した誤差を表す逆方向出力信号ＢＷＯＳを上流へ出力す
る。これが、上流側のユニット２の下流端子６に誤差信
号ＯＳ’として入力される。

【００５４】ここで、上記生成部１０は、誤差信号Ｏ
Ｓ’とパラメータ記憶部８に記憶されたパラメータＰＲ
Ｍに加えて、演算部７が保持する情報（例えば、順方向
入力信号ＦＷＩＳや順方向出力信号ＦＷＯＳ）に基づい
て、生成処理演算を実行してもよい。

【００５５】また、上記修正部１２は、修正情報記憶部
１１に記憶された修正情報ＭＤＩＳと、パラメータ記憶
部８に記憶されたパラメータＰＲＭとに基づいて、修正
処理演算を実行する。具体的には、下流から入力された
誤差、すなわち逆方向入力信号ＢＷＯＳに基づき、自己
のパラメータＰＲＭをどれだけ修正すれば誤差が少なく
なるかを演算し、その結果を新たなパラメータＰＲＭと
してパラメータ記憶部８に格納する。

【００５６】また、各ユニット２は、ユニット２内の各
部の動作を制御する制御部１３を有する。制御部１３
は、図１に示すユニット２の外部に設けられた制御部３
から送出される動作メッセージＭＥＳに基づいて、各部
に動作指示を送信するようになっている。すなわち、演
算部７には順方向動作指示ＦＷＭを送出し、生成部１０
には逆方向動作指示ＢＷＭを送出し、また、修正部１２
には修正動作指示ＭＤＭを送出する。

【００５７】ここで、図３に示すように、図１に示すシ
ステムＳを下位のユニットとして用い、更に上位のシス
テムＳを構成することによって、システムＳ全体を階層
構造とすることができる。

【００５８】（２）システムＳの作用及び効果 次に、上述した本実施の形態によるシステムＳの作用に
ついて説明する。 （２−１）システムＳの動作 まず、図１に示すシステムＳは、概念的には、以下のよ
うに動作する。

【００５９】［順方向処理］図４（ａ）は、システムＳ
が順方向処理を行う場合の動作を示す概念図である。同
図に示すように、学習システムＳの入力端子に入力信号
ＩＳが与えられると共に、制御部３に対して外部から順
方向処理を指示する動作メッセージＭＥＳが送られてく
ると、制御部３は、演算順序に応じた順番に各ユニット
２に対して、順方向処理を指示する動作メッセージＭＥ
Ｓを送出する。これにより、入力信号ＩＳは、信号経路
１を伝播して、信号経路１に接続されたユニット２に入
力される。また、各ユニット２から出力される信号も、
信号経路１を伝播して後段のユニット２又は出力端子に
伝えられ、出力信号ＯＳとして出力される。

【００６０】ここで、システムＳ内のユニット２が階層
構造を有しており、ユニット２の内部に同様のシステム
Ｓが形成されている場合には、当該ユニット２に順方向
処理を指示する動作メッセージＭＥＳが与えられたと
き、そのユニット２内のシステムＳにおいて図１に示す
システムＳ全体と同様の処理が再帰的に繰り返される。

【００６１】例えば、図４（ａ）に示すような場合に
は、（１）〜（９）の順序で動作メッセージＭＥＳが送
られるものとする。それにより、当該順序で各ユニット
２が動作、すなわち図２に示す演算部７による順方向処
理演算を行い、入力信号ＩＳが入力端子側から出力端子
の方向に流れる。その結果、当該出力端子に、順方向処
理の演算結果である出力信号ＯＳが得られる。

【００６２】なお、ここでは、各ユニット２の動作を
（１）〜（９）の順序で順次行うこととしたが、これに
限らない。すなわち、並列的に動作可能なユニット２に
ついては、並列に動作するようにしてもよい。これは、
以下に示す逆方向処理の場合についても同様である。

【００６３】［逆方向処理］また、図４（ｂ）は、シス
テムＳが逆方向処理を行う場合の動作を示す概念図であ
る。同図に示すように、システムＳの出力端子に誤差信
号ＯＳ’が与えられると共に、制御部３に対して外部か
ら逆方向処理を指示する動作メッセージＭＥＳが送られ
てくると、制御部３は、演算順序に応じた順番に各ユニ
ット２に対して、逆方向処理を指示する動作メッセージ
ＭＥＳを送出する。

【００６４】例えば、図４（ｂ）に示すような場合に
は、（１）〜（９）の順序で動作メッセージＭＥＳが送
られるものとする。それにより、当該順序で各ユニット
２において、図２に示す生成部１０による生成処理演算
及び修正部１２による修正処理演算が行われる。すなわ
ち、生成部１０により、逆方向入力信号ＢＷＩＳとパラ
メータＰＲＭとに基づいて当該ユニット２における誤差
である逆方向出力信号ＢＷＯＳが算出される。この逆方
向出力信号ＢＷＯＳは、次の層が存在するときは、次の
層のユニット２の誤差信号ＯＳ’として順次伝達され
る。

【００６５】このようにして、誤差信号ＯＳ’が出力端
子側から入力端子の方向に流れる。その結果、各ユニッ
ト２において、修正情報記憶部１１に修正情報ＭＤＩＳ
が蓄積されると共に、パラメータ記憶部８に記憶された
パラメータＰＲＭが修正される。また、入力端子には、
前段のシステムＳに送出されるべき誤差信号ＩＳ’が得
られる。

【００６６】（２−２）システムＳの学習 次に、このような順方向処理及び逆方向処理の機能を有
するシステムＳにおける学習動作について説明する。学
習は、入力信号ＩＳと、この入力信号ＩＳに対応すべき
出力信号ＯＳである出力信号（教師情報）とを組にした
データセットを用いて行い、データセットは通常複数組
用いる。

【００６７】ここで、図５は、学習の手順を示すフロー
チャートである。まず、システムＳを有するシステム全
体の図示しない制御手段は、初期化処理後（ステップ５
１）、データセットのカウンタをリセットする（ステッ
プ５２）。次に、上記制御手段（もしくはユーザ）は、
全てのデータセットを選択したか否かを判断し（ステッ
プ５３）、全てのデータセットを選択するまで順次選択
する（ステップ５４）。

【００６８】次に、上記制御手段（もしくはユーザ）
は、制御部３に動作メッセージＭＥＳを送信することに
より、選択したデータセットの入力信号ＩＳに基づいて
出力信号ＯＳを演算する上述した順方向処理を行わせる
（ステップ５５）。すなわち、図２に示す各ユニット２
において、演算部７は、パラメータＰＲＭに基づいて順
方向入力信号ＦＷＩＳに対応する順方向出力信号ＦＷＯ
Ｓを生成する。この順方向出力信号ＦＷＯＳは、次の層
が存在するときは、次の層のユニット２に入力信号ＩＳ
として順次伝達される。

【００６９】次に、得られた出力信号ＯＳと教師情報と
に基づいてバックプロパゲーション（誤差逆伝播法）に
よる上述した生成処理を行う（ステップ５６）。すなわ
ち、上記出力信号ＯＳと教示情報とに基づいて誤差信号
ＯＳ’を生成し、システムＳの出力端子に入力する。こ
れにより、各ユニット２において修正情報ＭＤＩＳが生
成され蓄積される。

【００７０】このとき、各層のユニット２では、出力信
号ＯＳと教師情報の誤差及び荷重値を含むパラメータＰ
ＲＭから、当該層の各ユニット２毎の誤差が算出され、
この誤差が前層の各ユニット２に伝播される。各ユニッ
ト２では、このように伝播される誤差に基づいてパラメ
ータＰＲＭの修正量が算出され、算出された修正量が修
正情報ＭＤＩＳに加算される。

【００７１】そして、上記制御手段は、データセットの
カウンタをインクリメントし（ステップ５８）、制御手
段（もしくはユーザ）は、再び全てのデータセットを選
択したか否かを判断する（ステップ５３）。全てのデー
タセットを選択するまで上記ステップ５３〜ステップ５
７の処理を繰り返し、全てを選択したと判断すると、制
御部３は、各ユニット２におけるパラメータＰＲＭの修
正処理を行う（ステップ５８）。すなわち、図２におい
て、各ユニット２の制御部１３は、上記制御部３から修
正処理を指示する動作メッセージＭＥＳを受け取ると、
修正部１２に対し修正動作指示ＭＤＭを送出する。これ
により、修正部１２は、修正情報記憶部１１に蓄積され
た修正情報ＭＤＩＳに基づいて、パラメータＰＲＭを修
正する。

【００７２】このような修正処理の後、制御部１３は、
修正情報記憶部１１の修正情報ＭＤＩＳを初期化する。
そして、制御部３は、システムＳ全体の誤差が所定の範
囲に収束するなど所定の条件が満たされれたか否かを判
断し（ステップ５９）、所定の条件が満たされていなけ
れば、ステップ５２からの処理を繰り返す。なお、修正
処理（ステップ５８）は、ひとつのデータセットごと
に、生成処理（ステップ５６）に続いて施すようにして
もよい。

【００７３】（２−３）システムＳの構築 次に、上述したシステムＳを構築する手順の概略につい
て説明する。図６は、本実施の形態によるシステムＳを
構築する手順を示す概略図である。すなわち、この手順
では、ユーザは、目的のシステムＳに必要な要素、すな
わち、ユニット２及び信号経路１を順次選択し（ステッ
プ６２）、選択し終えた後（ステップ６４）、要素同士
を接続し（ステップ６５）、演算順序を制御手段（シス
テムＳを構築する装置の有する制御手段）に登録する
（ステップ６６）。

【００７４】また、既存のユニット２及び信号経路１は
予めライブラリに登録しておき、このライブラリから選
択して利用する（ステップ６１，６２）。一方、新たな
ユニット２及び信号経路１は、新規に作成して用いる
（ステップ６３）。また、ユニット２及び信号経路１の
新規作成の際には、当該要素に係る演算部７の動作内容
（順方向処理）、生成部１０の動作内容（逆方向処
理）、及び修正部１２の動作内容（修正処理）は、関数
型や手続き型等の所定の形式で記述する。また、各ユニ
ット２間の演算順序は、信号の依存関係を考慮し、入力
信号から出力信号へ至る情報の流れに沿って決定する。

【００７５】以上のように、本実施の形態によるシステ
ムＳは、当該システムＳを構成するユニット２自体が、
順方向処理を実行する機能と逆方向処理を実行する機能
とを兼ね備えている。そのため、本実施の形態によるシ
ステムＳによれば、以下のような効果が得られる。すな
わち、システムＳの構成は、信号経路１により互いに接
続されたユニット２の集合となっており、その動作は順
方向処理、逆方向処理ともに、制御部３からのメッセー
ジ送信によりユニット２を同期させながら行う。このよ
うに、制御部３によって各ユニット２が制御されること
により出力信号ＯＳの演算や学習など、必要な動作が容
易に実現される。例えば、誤差逆伝播法による学習の際
は、各ユニット２の学習部９は順方向処理時とは逆のユ
ニット２の順序で、順次動作するよう自動的に制御され
る。

【００７６】また、各ユニット２毎に学習部９を有する
ため、システムＳの構築は各ユニット２の接続のみで行
うことができる。また、システムＳ全体の学習及び修正
は、ユニット２毎の処理の集合として実現することがで
きる。このとき、誤差等の情報はユニット２間で伝達さ
れるが、ユニット２単位の学習動作はユニット２内で完
結する。このため、学習や修正の手段を、システムＳの
構築後や変更後に、システムＳ全体に対して設計する必
要がなく、システムＳの構築が容易となる。従って、本
実施の形態において、システムＳの構築は、各ユニット
２について独立に行うことができるため、構築するため
の装置は、各ユニット２の編集機能と全ユニット２を接
続する機能があればよく、構成を単純化することができ
る。

【００７７】更に、本実施の形態では、修正情報ＭＤＩ
Ｓに基づいてパラメータＰＲＭが修正されるため、誤差
逆伝播法（バックプロバケーション）等の単純な手法で
学習を実現させることができる。

【００７８】Ｂ．システム構築装置の構成、作用及び効
果 （１）システム構築装置の構成 次に、上述したシステムＳを構築する本実施の形態によ
るシステム構築装置の構成について説明する。本実施の
形態は、請求項１〜１１記載のシステム構築装置に対応
するものである。

【００７９】図７は、本実施の形態によるシステム構築
装置２０の構成を示す機能ブロック図である。同図にお
いて、２１はユーザインタフェース部であり、例えばＣ
ＲＴディスプレイ等の表示装置と、キーボード及びマウ
ス等の入力装置とを有する。システム構築装置２０は、
このユーザインタフェース部２１を介してユーザと情報
のやり取りを行うようになっている。なお、上記表示装
置として液晶ディスプレイ等、及び上記入力装置のマウ
スに代わってライトペン等、他の入出力装置であっても
よい。

【００８０】図７において、２２はデータ処理部であ
り、ユーザインタフェース部２１を介して入力される各
種コマンドに応じて、コマンドの解析、入力された設計
情報の加工等の処理を実行する。この処理の結果は、シ
ステム構築装置２０内の各部に送出される。また、２３
はシステムウインドウであり、ユーザインタフェース部
２１を介して、ユーザとシステムＳの構築のための操作
情報のやり取りを行う。すなわち、ユーザインタフェー
ス部２１によりユーザがコマンドを入力すると、これを
データ処理部２２に送出する。また、データ処理部２２
からデータが送られてきた場合は、その内容をユーザイ
ンタフェース部２１に送出し、例えば表示装置に表示さ
せる等の処理を行う。このシステムウインドウ２３は、
ユーザにとってシステム構築装置２０の見かけ上の本体
として扱われる。

【００８１】２４は機能エディタ部であり、例えばネッ
トワークエディタ２５、ルールエディタ２６、及びメン
バシップ関数エディタ２７等の複数の機能エディタを有
している。機能エディタ部２４は、ユーザインタフェー
ス部２１を介してユーザとシステムＳの設計情報をやり
取りするようになっている。また、機能エディタ部２４
に属する各機能エディタは、システムＳを構成する各ユ
ニット２の機能に対応して適切なインタフェースを有し
ている。従って、ユニット２の機能に応じた機能エディ
タが割り当てられる。

【００８２】機能エディタ部２４は、ユーザにより、ユ
ーザインタフェース部２１を介してシステムＳの設計情
報が入力されると、これをデータ処理部２２に送出す
る。また、データ処理部２２から設計情報が送られてき
た場合には、その内容を反映させ、例えばユーザインタ
フェース部２１の表示装置に表示させる等の処理を行
う。

【００８３】図７において、２８はシステム設計データ
格納部であり、データ処理部２２が処理するシステムＳ
の設計情報を格納する。当該設計情報の管理は、上述し
た各ユニット２単位に行われる。なお、この設計情報の
具体的な内容については、後述する。

【００８４】また、２９はユニットデータベースであ
り、ユーザがシステムＳの設計情報を編集もしくは確認
する際、各ユニット２に必要な設計情報、及び、そのユ
ニット２についての設計情報を編集もしくは確認するの
に適切な機能エディタの定義が格納されている。従っ
て、上記データ処理部２２は、ユーザからあるユニット
２についてエディタの起動要求を受けると、ユニットデ
ータベース２９を参照して、当該ユニット２の機能に適
切な機能エディタを探す。

【００８５】更に、３０はユニットライブラリであり、
目的のシステムＳを具現化する際に必要となる各ユニッ
ト２のテンプレートを集めたライブラリである。各テン
プレートは、各ユニット２の設計情報の具体値を与えら
れることにより具現化される。各ユニット２のテンプレ
ートには、図２に示す演算部７、生成部１０及び修正部
１２の処理内容の定義が含まれている。

【００８６】３１はターゲットシステム変換部であり、
システム設計データ格納部２８に格納された設計情報に
基づいてユニットライブラリ３０のテンプレートをリン
クすることにより、実行プログラム３２を生成する。こ
れにより、目的のシステムＳを具現化する。ここで、上
記実行プログラム３２は、システム構築装置２０によっ
て設計されたシステムＳの実体であり、システム構築装
置２０とは別のプログラムとして動作するようになって
いる。

【００８７】更に、３３は通信部であり、システム構築
装置２０が実行プログラム３２との間で通信を行う部分
である。すなわち、通信部３３は、実行プログラム３２
による実行内容をデータ処理部２２に送出すると共に、
データ処理部２２からの指示をシステムＳに伝達するよ
うになっている。

【００８８】また、３４は探索条件入力部であり、ユー
ザがユーザインタフェース部２１を介して、構築対象で
あるシステムＳを構成すべきユニットの種類、ユニット
の間の信号経路１の接続において満たすべき条件、及び
システムＳの評価基準等の探索条件を入力すると、それ
らを取り込むようになっている。また、探索情報入力部
３４は、システムＳを構成する各ユニット２の機能に対
応して適切なインタフェースを有している。従って、ユ
ニット２の機能毎に入力部が設定されており、ユーザが
ユニット２に応じた探索条件の入力部を選択するように
なっている。例えば、システムＳが簡略型ファジィ推論
システムである場合、ユーザは簡略型ファジィ用入力部
３５を選択する。

【００８９】探索情報入力部３４は、ユーザにより、ユ
ーザインタフェース部２１を介して上記探索条件が入力
されると、これをデータ処理部２２に送出する。また、
データ処理部２２から情報が送られてきた場合には、そ
の内容を反映させ、例えばユーザインタフェース部２１
の表示装置に表示させる等の処理を行う。

【００９０】更に、３６はシステム構成探索手段であ
り、探索情報入力部３４により上記探索条件が入力され
ると、その入力された条件を満たす範囲で、構築対象の
システムＳを構成すべきユニット２の組合せ、ユニット
２間の適切な接続、及び当該ユニット２のパラメータＰ
ＲＭ等のシステムＳの構成要素を作成する。このシステ
ムＳの構成要素の決定方法はシステムＳの種類によって
異なるため、システムＳの種類に応じた探索手段が設定
される。例えば、システムＳが上記のように簡略型ファ
ジィ推論システムである場合、簡略型ファジィ用探索手
段３７が割り当てられる。システム構成探索手段３６
は、上記システムＳの構成要素を作成した後、例えばタ
ーゲットシステム変換部３１等を用いて仮の候補システ
ムの実行プログラム３２を生成し、その候補システムに
対して学習及び評価を行う。

【００９１】また、３８は入出力データ格納部であり、
システム構成探索手段３６が上記候補システムに対して
学習を行う際に使用する学習用入出力データを格納す
る。システム構成探索手段３６は、この学習用入出力デ
ータを用いて候補システムの学習を行い、候補システム
に含まれるユニット２のパラメータＰＲＭを変更するよ
うになっている。また、入出力データ格納部３８には、
データ処理部２２が上記学習後の候補システムに対して
評価を行う際に使用するテスト用入出力データを格納す
る。データ処理部２２は、このテスト用入出力データを
用いて候補システムの入出力データの同定精度を調べる
等の方法により、候補システムの良さを評価するように
なっている。

【００９２】［機能エディタ部２４］次に、機能エディ
タ部２４の詳細について説明する。本実施の形態では、
上述したように、機能エディタとしてネットワークエデ
ィタ２５、ルールエディタ２６、及びメンバシップ関数
エディタ２７が設けられているものとする。

【００９３】ネットワークエディタ２５ まず、ネットワークエディタ２５について示す。ネット
ワークエディタ２５は、ユニット２を信号経路１によっ
て接続するためのエディタである。このネットワークエ
ディタ２５により、ユーザは目的のシステムＳの構成を
設計する。すなわち、図１に示すようなネットワークの
構成を編集する。また、上述したように、ユニット２は
内部に更にユニット２のネットワーク（階層構造）をも
つことができる。このような機能をもつユニット２に対
する機能エディタとして、ネットワークエディタ２５が
割り当てられる。このため、システムＳが複雑な構造を
もっている場合にも、ネットワークエディタ２５によっ
て適切な階層構造が与えられ、機能的なシステム構成を
一貫した操作で実現することができる。

【００９４】ルールエディタ２６ 次に、ルールエディタ２６について示す。ルールエディ
タ２６は、あるユニット２が、ファジイ推論のようなＩ
Ｆ−ＴＨＥＮルールに基づく推論を実行する機能を有し
ている場合に、そのＩＦ−ＴＨＥＮルールを設計及び変
更するためのエディタである。ここでは、１つのユニッ
ト２に、複数のＩＦ−ＴＨＥＮルールを持たせることが
できる。また、ＩＦ−ＴＨＥＮルールの設計情報は、ル
ールを構成する命題と当該命題を構成するラベルのリス
トと、それらの組合せとで表現される。このルールエデ
ィタ２６は、ファジイシステムの設計において重要な機
能であり、推論機構をユニット２の１機能として実現す
ることにより、システムＳの１パターンとしてファジイ
システムを構築することができるようになる。

【００９５】メンバシップ関数エディタ２７ 次に、メンバシップ関数エディタ２７について示す。メ
ンバシップ関数エディタ２７は、あるユニット２がファ
ジイ論理のメンバシップ関数を表現及び評価する機能を
有している場合に、そのメンバシップ関数を設計及び変
更するためのエディタである。この場合も、１つのユニ
ット２に、複数のメンバシップ関数を持たせることがで
きる。また、メンバシップ関数の設計情報は、メンバシ
ップ関数の形状を特徴づけるパラメータ（以下、定義パ
ラメータと呼ぶ）の組として表現される。このメンバシ
ップ関数エディタ２７は、学習機能を有するファジイシ
ステムの設計には不可欠な機能であり、メンバシップ関
数をユニット２の１機能として実現することにより、シ
ステムＳの１パターンとしてファジイシステムを構築す
ることができるようになる。

【００９６】なお、機能エディタ部２４が有する機能エ
ディタの種類は、上述のネットワークエディタ２５、ル
ールエディタ２６、及びメンバシップ関数エディタ２７
に限らず、ユーザインタフェース部２１の機能に応じて
適当なエディタを設けることができる。例えば、ルール
エディタ２６に、別途与えられる入出力データセットを
所定のクラスタリング手法を用いてグループ分けするこ
とにより、ユーザが余分な操作を行うことなくＩＦ−Ｔ
ＨＥＮルールセットを生成する機能を有する機能エディ
タを具備するようにしてもよい。

【００９７】［ユニット２の設計情報］次に、ユニット
２の設計情報に関して説明する。上記システム設計デー
タ格納部２８に格納される各ユニット２の設計情報は、
大別して共通項目と固有項目との２種類に分類される。
すなわち、共通項目は、すべてのユニット２に共通の情
報であり、固有項目は、当該ユニット２に固有の情報で
ある。

【００９８】上記共通項目には、入出力の次元、ユニッ
ト２の有する機能の名称である機能名称、及び学習値リ
ストＬＰＬがある。上記入出力の次元は、ユーザがユニ
ット２及び信号経路１等を配置する際に設定され、機能
の名称はユーザに属性として設定される。

【００９９】ここで、構築の対象であるシステムＳは、
上述のように、その内部に学習によって変更されるパラ
メータＰＲＭを有している。このパラメータＰＲＭは、
一般に複数のシステムＳに設定されているが、すべてそ
のシステムＳを構成するユニット２毎に分散して存在し
ている。上記学習値リストＬＰＬは、あるユニット２内
部に存在するパラメータＰＲＭの組を表す。

【０１００】上記学習値リストＬＰＬは、すべてのユニ
ット２について実体として設定されている必要はなく、
そのユニット２に学習すべきパラメータＰＲＭが存在す
る場合に設定されていればよい。この学習値リストＬＰ
Ｌの設定は、上述した機能エディタ部２４に属する機能
エディタを介して行われるが、基本的にすべてのユニッ
ト２について共通のユーザインタフェース部２１を用い
て設定されることができる。例えば、ネットワークエデ
ィタ上でユーザがユニット２の属性を設定する際に、パ
ラメータＰＲＭの種類を設定するようにしてもよい。

【０１０１】次に、固有項目について説明する。例え
ば、メンバシップ関数の機能を有するユニット２の場
合、固有項目としてメンバシップ関数を特徴づける定義
パラメータが設定される。そして、この定義パラメータ
に、上述の学習値リストＬＰＬに定義される学習すべき
パラメータを割り当てることができる。この場合、学習
値リストＬＰＬは、メンバシップ関数エディタ２７上で
設定される。すなわち、学習すべきパラメータをメンバ
シップ関数の定義パラメータに設定することにより、シ
ステムＳとしてメンバシップ関数の形状を学習すること
ができるファジイシステムを実現することができる。

【０１０２】また、例えば、ニューロン素子の機能を有
するユニット２の場合、固有項目として例えばシナプス
結合荷重値が設定される。そして、このシナプス結合荷
重値に、学習値リストＬＰＬに定義される学習すべきパ
ラメータを割り当てることにより、このニューロン素子
の機能を有するユニット２からなるネットワークを、そ
のままニューラルネットワークとして設計することがで
きる。

【０１０３】また、学習値リストＬＰＬに定義された各
学習すべきパラメータに付随する情報として、当該パラ
メータの変化範囲及び初期値等が設定される。上記変化
範囲とは、例えば、最小値と最大値とによって表される
範囲であるが、この変化範囲には、同一の学習値リスト
ＬＰＬ内の他の学習すべきパラメータの値を割り当てる
ことができる。これにより、パラメータ同士の大小関係
に制約を設けることができるようになる。なお、最大値
と最小値としては、同一の学習値リストＬＰＬ内の他の
パラメータの値そのものを設定するのではなく、当該値
を含む数式または論理式を設定するようにしてもよい。

【０１０４】［ユーザインタフェース部２１及びそれに
関係する機能要素］次に、図７に示すユーザインタフェ
ース部２１及びユーザインタフェース部２１に関係する
機能要素について説明する。

【０１０５】図７に示す上述した実行プログラム３２
は、その実行中にシステム構築装置２０に対して実行プ
ログラム３２の内部状態を通知する機能を有する。この
通知は、システム構築装置２０内の通信部３３を介して
行われる。これにより、システム構築装置２０内のデー
タ処理部２１では、得られた実行プログラム３２の内部
状態を、必要に応じてシステム設計データ格納部２８に
書き込んだり、機能エディタ部２４を介してユーザに通
知したりする。

【０１０６】例えば、あるユニット２内の学習すべきパ
ラメータＰＲＭの修正がなされた場合、すなわち、ある
ユニット２の学習値リストＬＰＬに変化が生じた場合、
その旨が通信部３３を介してデータ処理部２１に通知さ
れ、データ処理部２１が学習値リストＬＰＬに変化が起
った旨を機能エディタ部２４に通知する。これにより、
機能エディタ部２４は以下のような処理を行う。すなわ
ち、ユーザインタフェース部２１の表示装置において、
当該ユニット２の機能に対応する機能エディタが、表示
画面上に当該ユニットの学習値リストＬＰＬが変化した
旨を表示させる。このような機能により、実行プログラ
ム３２に対して大規模なユーザインタフェースを設ける
ことなく、実行状態の表示及び確認をすることができ
る。また、システムＳの学習経過及び学習結果を、設計
情報に反映させることができる。

【０１０７】また、機能エディタは、上記のように学習
値リストＬＰＬが変化した旨を表示画面に表示する際、
変化したパラメータＰＲＭすべてについて強制的に表示
するのではなく、ユーザから依頼のあったユニット２の
パラメータＰＲＭについてのみ表示を行うようにする。

【０１０８】例えば、ユーザは、ユーザインタフェース
部２１の入力装置のうちのマウス等の指示デバイスを用
いて、学習値リストＬＰＬを有する所望のユニット２を
指定する。これにより、指示デバイスからの入力を受け
た機能エディタ部２４は、指定されたユニット２につい
てパラメータＰＲＭの値を、例えばポップアップメニュ
ーによって表示装置の表示画面に表示させる。そして、
機能エディタ部２４は、ユーザによるユニット２の指定
操作が終了すると表示も解除する。このようにして、機
能エディタ部２４によってユーザインタフェース部２１
に表示される情報を適切な量に抑制することができ、ユ
ーザにとって実行プログラム３２の全体の動作状況が把
握し易くなる。

【０１０９】さらに、機能エディタ部２４は、表示画面
にユニット２自体を表示する際に、当該ユニット２が学
習値リストＬＰＬを有しているか否かにより、表示形態
を変更するようにユーザインタフェース部２１に指示す
る。この表示形態の変更としては、例えば、色もしくは
テクスチャの変更、ハイライト表示、またはアニメーシ
ョン表示等がある。そして、学習値リストＬＰＬを有し
ているユニット２については、実行プログラム３２の動
作と共に学習すべきパラメータが変化したとき、その表
示形態も当該変化量に応じて変更させる。これにより、
ユーザは、システムＳのどの部分が学習されるのかを容
易に視認することができると共に、実際にどの部分が現
在学習により変化しているかを容易に視認することがで
きる。

【０１１０】ここで、特許請求の範囲の請求項２、請求
項５、及び請求項７記載のユニット選択手段及び請求項
２及び請求項５記載のユニット接続手段は、ユーザイン
タフェース２１の入力装置及びネットワークエディタ２
５に対応している。また、請求項２及び請求項７記載の
システム構成状態表示手段、請求項５記載のユニット表
示手段及び信号経路表示手段は、ユーザインタフェース
２１の表示装置及びシステムウインドウ２３に対応して
いる。また、請求項６の編集手段及び請求項７記載の構
成状態編集手段は、ネットワークエディタ２５に対応
し、請求項７記載の設計情報更新手段は、データ処理部
２２に対応している。更に、請求項７記載の接続情報記
憶手段は、システム設計データ格納部２８に対応し、請
求項８記載の実行プログラム生成手段は、ターゲットシ
ステム変換部３１に対応し、同項記載の実行内容取得手
段は、通信部３３に対応している。

【０１１１】（２）システム構築装置２０の作用及び効
果 次に、上述した本実施の形態によるシステム構築装置２
０によりシステムＳを構築する手順について説明する。
ここでは、システム構築装置２０をウインドウシステム
上のＧＵＩを有するソフトウエアとして構築した例を用
いて説明する。ここで、図８は表示画面の一例である。
同図に示すように、表示画面上にはシステムウインドウ
２３の画面が表示され、その画面上で各機能エディタが
起動する。

【０１１２】すなわち、ユーザからの入力は、ユーザイ
ンタフェース部２１を介してキーボードもしくはマウス
等を用いて、図８に示すメニューウインドウ等により視
覚的に行われる。従って、ユーザは、メニューＭに登録
されたコマンドを選択しながら、システムＳの設計を行
うようになっている。また、設計したシステムＳを実行
プログラム３２に変換する際にも、図８に示すメニュー
Ｍから適切な項目を選択することによって行う。

【０１１３】図９は、システムＳを構築する手順を示す
フローチャートである。まず、ユーザは、ユーザインタ
フェース部２１の図示しない入力装置を用いてシステム
構築の開始コマンドを入力し、システムウインドウ２３
を起動する（ステップ９０１）。そして、表示装置の表
示画面には、システムウインドウ２３による画面が表示
され、ユーザは、この画面上で目的のシステムＳ（ター
ゲットシステム）のためのプロジェクトを設定する。こ
こで、プロジェクトとは、ターゲットシステムであるシ
ステムＳの名称等、システムＳ全体にかかわる基本的な
情報の集まりを指す。

【０１１４】次に、ユニット設定ブロックに入る。ま
ず、ユーザは、ネットワークエディタ２５を起動する
（ステップ９０２）。ここでは、例えば、ユーザがマウ
スもしくはキーボード等の入力装置により、図１１に示
すシステムウインドウ２３の表示画面上のメニューＭ
（プルダウンメニュー等）からネットワークエディタ２
５の起動要求を行う。

【０１１５】なお、このネットワークエディタ２５は、
ユーザによる手動の起動要求によって起動するのではな
く、ユーザがプロジェクトの設定を終了した後に自動的
に起動するようにしてもよい。

【０１１６】そして、このネットワークエディタ２５に
より、上述したように、システムＳ全体、あるいはユニ
ット２が階層構造を有する場合はそのユニット２内部の
システム構成が編集される。これにより、表示装置の表
示画面には、例えば図１０に示すように、ユニット２と
信号経路１とが表示される。なお、この図１０に示す画
面は、１通りユニット２の配置及び接続を終了した画面
を示している。

【０１１７】次に、ユーザは、ネットワークエディタ２
５によって表示される画面から、以下の各操作を選択す
る（ステップ９０３）。すなわち、ユニット２の配置
（ステップ９０４）、配置した複数のユニット２の信号
経路１による接続（ステップ９０５）、配置したユニッ
ト２の属性の設定（ステップ９０６〜ステップ９１
０）、及び機能エディタを用いたユニット２の設計情報
の編集（ステップ９１１）の各操作から適宜選択及び実
行される。

【０１１８】まず、ユーザが入力装置によりユニット２
を選択して配置する場合（ステップ９０４）について示
す。具体的には、例えば、ユーザはマウスを用いて、図
８に示すシステムウインドウ２３の表示画面の左上に設
けられたツールバーを操作し、所望のユニット２を選択
して、マウスにより当該ユニット２を図９に示すネット
ワークエディタ２５の表示画面上の所望の位置、すなわ
ちネットワークエディタ２５のワークスペース上に配置
する。

【０１１９】次に、ユーザが入力装置により、配置した
複数のユニット２を信号経路１によって接続させる（ス
テップ９０５）場合について示す。例えば、ユーザは上
記と同様にシステムウインドウ２３のツールバーを操作
して所望の信号経路１を選択し、マウスを用いて、適宜
ユニット２の間に配置していく。

【０１２０】このようにして、入力されるデータに基づ
き、データ処理部２２によって、システムＳの各ユニッ
ト２の構成状態が設計される。そして、データ処理部２
２によってこの構成状態が所定のフォーマットに加工さ
れ、システム設計データ格納部２８に格納される。

【０１２１】次に、ユーザが入力装置により、ダイアロ
グ等を介してユニット２の属性を設定する（ステップ９
０６）場合について示す。まず、ユーザは、設定すべき
属性が既存のものであるか否かを判定する（ステップ９
０７）。その結果、その属性が既存のものであると判断
した場合、ダイアログ中のメニューに登録されている属
性を選択する（ステップ９０８）。例えば、ユーザがマ
ウスでユニットを選択し、それによて起動されるダイア
ログで属性を指定する。この登録されている属性は、ユ
ニットデータベース２９に定義されている。

【０１２２】なお、属性の指定は、ダイアログで指定す
るのはなく、以下のようにして行うようにしてもよい。
すなわち、別途ウインドウを設けて予め属性が割り当て
られたユニット２を多数用意しておき、そのウインドウ
から目的の機能を持つユニット２をドラッグ・アンド・
ドロップによりネットワークエディタ２５のワークスペ
ース上に配置する。

【０１２３】一方、ユーザが設定すべき属性が既存のも
のでないと判断した場合、属性の新規作成作業を行う
（ステップ９０９）。このとき、新規に作成した属性
は、ダイアログ中のメニューにも登録される。そして、
新規に作成した属性をユニットデータベース２９及びユ
ニットライブラリ３０に登録する（ステップ９１０）。

【０１２４】また、ユニット２の属性が設定されると、
その属性に応じてユニットデータベース２９に登録され
ている設計情報を編集する必要がある。そのため、各ユ
ニット２に対して設計情報を編集する（ステップ９１
１）。この場合、当該ユニット２の属性に対応する機能
エディタを起動することにより、そのユニット２に対す
る編集処理を行う。このとき、機能エディタの起動は、
一般に、いかなる属性のユニット２に対しても単一の操
作で可能である。

【０１２５】ここで、当該ユニット２の属性が未設定で
ある場合、もしくは、当該ユニット２が階層構造を有す
るものである場合、機能エディタとしてネットワークエ
ディタ２５を選択するため（図９中端子Ａの流れで示
す）、ステップ９０２〜ステップ９１０の処理を再帰的
に実行する。この場合は、システム構築装置２０上で起
動されるネットワークエディタ２５の数が１つ増えるこ
ととなる。

【０１２６】また、当該ユニット２がファジイ推論機能
を有する場合には、ユーザはルールエディタ２６を起動
する。それによって、例えば図１１に示すようなルール
エディタ２６の画面表示がなされる。本実施の形態にお
けるルールエディタ２６は、ユーザがマウスの操作のみ
で、かつ、複数のＩＦ−ＴＨＥＮルールの設定を行うこ
とができるようになっている。

【０１２７】ここで、ユーザは予め、マウスを用いて同
図に示す変数・ラベル設定ボタンを操作し、入出力変数
名に対応した条件ラベルを設定しておく。これらの内容
は、ドロップダウンメニューとして登録される。

【０１２８】また、ルールエディタ２６は、入出力変数
の次元・名称に基づいて、表示の状態が変わるようにな
っている。ここで、図１１に示す画面では、入力がｘ
１，ｘ２，ｘ３，ｘ４の４次元であり、出力がｙの１次
元である場合の例を示す。まず、ユーザは、マウスによ
って画面の左上にドロップダウンメニューを表示し、所
望のＩＦ−ＴＨＥＮルールを選択する。このようにし
て、ユーザは、当該ドロップダウンメニューから所望の
ＩＦ−ＴＨＥＮルールを構成する条件ラベルを選択して
いくだけで、ＩＦ−ＴＨＥＮルールのセットを作成する
ことができる。また、ドロップダウンメニューから選択
し直すことにより、内容の変更操作も容易に行うことが
できる。

【０１２９】このようにして、ルールエディタ２６によ
って編集された内容、すなわち、ファジイ推論等の機能
を有するユニット２の設計情報は、データ処理部２２に
供給され、システム設計データ格納部２８に格納され
る。

【０１３０】また、当該ユニット２がメンバシップ関数
機能を有する場合には、ユーザはメンバシップ関数エデ
ィタ２７を起動する。それによって、例えば図１２に示
すようなメンバシップ関数エディタ２７の画面表示がな
される。そして、ユーザは、上述した「ラベル」と、そ
の各「ラベル」についての「タイプ」及びパラメータを
設定する。

【０１３１】ここで、同図において太線で示すメンバシ
ップ関数（名称は“Ｚ”とする）を規定するパラメータ
は、４つある。すなわち、山型の形状における頂点のｙ
座標、底辺左端のｘ座標、頂点のｘ座標、及び底辺右端
のｘ座標である。これらは、ユーザがテキストによりキ
ーボードを用いて直接入力するか、もしくは、マウスを
用いて上部のグラフを操作することによって設定され
る。

【０１３２】そして、以上のようにして設定されたラベ
ル、タイプ、及びパラメータに応じた画面表示がなされ
る。また、データ処理部２２に供給されることにより、
システム設計データ格納部２８に格納される。

【０１３３】なお、上記例では、メンバシップ関数エデ
ィタ２７は学習値設定部１２１を有している。この学習
値設定部１２１は、メンバシップ関数エディタ２７の一
部として実現するのではなく、独立したウインドウとし
て実現してもよい。この学習値設定部１２１により、ユ
ーザは、上述したように、ユニット２の設計情報のうち
の共通項目である学習値リストＬＰＬの定義を行う。こ
のようにして学習値リストＬＰＬで定義された各パラメ
ータは、上記メンバシップ関数の形状を規定するパラメ
ータとして使用することができる。

【０１３４】以上のようにしてステップ９０４〜９１１
の処理が適宜行われた後、ユーザは、ネットワークエデ
ィタ２５によって現在編集中のシステムＳの設計が終了
したか否かを判断する（ステップ９１２）。システムＳ
の設計が終了していない場合は、再びステップ９０４〜
９１２の処理を適宜行う。

【０１３５】一方、ユーザは、ユニット２に係る上記処
理を終了すると、全ユニット２に対して演算の順序を設
定する（ステップ９１３）。すなわち、ユーザがネット
ワークエディタ２５上で入力装置によりユニット２の演
算順序を設定する。例えば、図１０に示すネットワーク
エディタ２５の画面上で、ユーザがマウスにより順次ユ
ニット２を指定することにより設定する。このようにし
て設定された内容がデータ処理部２２を介してシステム
設計データ格納部２８に格納される。

【０１３６】なお、演算順序の設定は、上記のようにユ
ーザが入力装置によって手動にて行ってもよいが、ユニ
ット２間の接続状態からデータ処理部２２が自動的に判
定するようにしてもよい。例えば、図４（ａ）に示すよ
うな順序で演算を行うように設定する場合、ネットワー
クエディタ２５の画面上で左から右に、かつ、上から下
に向かって順序が設定されるように設定しておいてもよ
い。

【０１３７】以上のようにして、ユニット設計ブロック
を終了する。そして、ユーザは、システムＳ全体、及び
階層構造を有するユニット２がある場合はそれらすべて
につき、設計が終了したか否かを判断する（ステップ９
１２）。すなわち、設計が終了していない箇所がある場
合は、ユニット設計ブロックに戻って、当該箇所につい
て再びステップ９０４〜９１３の処理を繰り返す。ま
た、終了したと判断した場合には、設計を終了する。

【０１３８】このようにして、システムＳ全体の設計が
終了すると、図７に示すターゲットシステム変換部３１
が、システム設計データ格納部２８に蓄積された設計情
報をユニットライブラリ３０内の定義とリンクさせるこ
とにより、目的のシステムＳを実行プログラム３２に変
換する（ステップ９１５）。この場合、例えば、ユーザ
が図８に示す表示画面上のプルダウンメニューから適切
な項目を選択することにより、ターゲットシステム変換
部３１が起動する。以上のようにして、システムＳの構
築処理を終了する。

【０１３９】次に、図１３に、以上のようにシステムＳ
の設計が終了して実行プログラム３２が生成された後
に、この実行プログラム３２を実行した場合のネットワ
ークエディタ２５の表示例を示す。同図において、各ユ
ニット２内に、そのユニット２の名称がテキストで表示
されている。ここでは、ユニット２が９個設定されてお
り、これらのユニット２のうち“ｘ１＿ｉｓ”、“ｘ２
＿ｉｓ”、及び“ｙ１＿ｉｓ”という名称の表示されて
いるもののみが、学習値リストＬＰＬを有しているもの
とする。

【０１４０】この場合、図１３に示すように、学習値リ
ストＬＰＬを有しているユニット２を、他のユニット２
と視覚的に区別することができるように色を変えて表示
してもよい。または、ユニット２の隅に丸等の印を付け
て区別するようにしてもよい。これにより、システムＳ
内のどの部分が学習するのかを明確にすることができ
る。 また、学習の際、学習によって内部のパラメータ
が変化していることをリアルタイムで示すために、パラ
メータが変化しているユニット２について色を変化させ
るようにしてもよい。例えば、図１４に示す表示画面
は、学習値リストＬＰＬを有する３個のユニット２のう
ち、“ｘ１＿ｉｓ”のみパラメータが変化していること
を示す。これにより、システムＳのどの部分が性能向上
に貢献しているかを知ることができる。

【０１４１】また、ユーザが実際に学習すべきパラメー
タの値を視認する場合には、当該パラメータを含むユニ
ット２上にマウスを移動してクリックすることにより、
図１５に示すように内容を表示するようにしてもよい。
すなわち、ユーザがマウスボタンを押下している間、ウ
インドウがポップアップし、パラメータの内容を表示す
る。そして、マウスボタンを離すと、ポップアップした
ウインドウが消去される。

【０１４２】ここで、マウスボタンを押下するとき、特
殊な操作により表示上の効果を生じさせるようにしても
よい。例えば、マウスボタンが２つある場合、それら２
つのボタンを両方とも押下することにより、マウスボタ
ンを離してもウインドウが消去されないようにする。こ
れにより、ユーザにとって必要な情報のみを表示するこ
とができ、画面表示が繁雑になることを回避することが
できる。

【０１４３】次に、ユーザが、機能エディタ部２４によ
らずに探索情報入力部３４を用いてシステムＳを構築す
る場合について説明する。この場合は、例えば、ユーザ
がシステムＳを構成すべきユニット２及び信号経路１を
決定することが困難である場合等であって、ユニット２
及び信号経路１を入力する代りに目的のシステムＳを構
成する条件を入力する。図１６は、システムＳを構築す
る手順を示すフローチャートである。

【０１４４】まず、ユーザは、ユーザインタフェース部
２１の図示しない入力装置を用いて探索条件入力部３４
を起動する（ステップ１６０１）。ここでは、例えば、
ユーザがマウスもしくはキーボード等の入力装置によ
り、図８に示すシステムウインドウ２３の表示画面上の
プルダウンメニュー等から探索条件入力部３４の起動要
求を行う。

【０１４５】次に、ユーザは、この探索条件入力部３４
の図示しない起動画面において、目的のシステムＳの種
類に応じて入力部を選択する。例えば、目的のシステム
Ｓが簡略型ファジィ推論システムである場合、ユーザは
簡略型ファジィ用入力部３５を選択する。そして、ユー
ザはその入力部により、目的のシステムＳを構成すべき
ユニット２の属性の種類、当該ユニット２の間の信号経
路１の接続において満たすべき条件、及びシステムＳの
評価基準等の探索条件を入力する。このようにして入力
された探索条件は、データ処理部２２によって取り込ま
れる。

【０１４６】以上のようにして探索条件が入力され、ユ
ーザにより入力部から探索条件入力終了のコマンドもし
くはシステム構成候補作成のコマンド等が入力される
と、システム構成条件探索部３６により、システムＳの
構成候補が作成される（ステップ１６０２）。このと
き、探索条件入力部３４によって選択されるシステムの
種類に応じて、探索手段が決定される。例えば、ユーザ
が簡略型ファジィ用入力部３５を選択している場合、簡
略型ファジィ用探索手段３７が自動的に設定される。

【０１４７】このような探索手段により、上記探索条件
を満たす範囲内で、ユニットデータベース２９を参照
し、目的のシステムＳを構成すべきユニット２の組合
せ、ユニット２間の適切な接続、ユニット２のパラメー
タＰＲＭの初期設定値などのシステムＳの構成候補が探
索される。なお、このとき、これらの構成候補をユーザ
インタフェース部２１の表示装置に表示させるようにし
てもよい。

【０１４８】上記システムＳの構成候補の決定方法例と
して、目的のシステムＳがニューラルネットワークであ
る場合、神経素子に相当するユニット２の間をランダム
に接続するといった方法がある。例えば、目的のシステ
ムＳがファジィシステムである場合、メンバシップ関数
に相当するユニット２の種類をランダムに入れ替えると
いった方法がある。

【０１４９】ここで、目的のシステムＳが簡略型ファジ
ィ推論システムである場合の作成例について示す。ま
ず、探索手段は、ファジィルールの条件部に相当するユ
ニット２の数を徐々に増やしていく。同時に、メンバシ
ップ関数が各入力変数に対して等分割となるような中心
と幅を示す定義パラメータの初期値を設定する。また、
同時に、ファジィルールの結論部に相当するユニット２
の数を、上記条件部に相当するユニット２の数に対応さ
せて増加させる。更に、ファジィルールの結論値を示す
定義パラメータの初期値を、入出力データ格納部３８に
格納された学習用入出力データを用いて決定する。そし
て、上記条件部に相当するユニット２とルールを表現す
るユニット２の接続を、上記結論値に応じて決定するこ
とにより、システムＳの構成候補を決定する。

【０１５０】次に、上記のように決定したシステムＳの
構成候補を使用して、システム構成探索手段３６は候補
システムを仮に構築する（ステップ１６０３）。この構
築方法としては、ターゲットシステム変換部３１に、上
記システム構成候補を用いて目的のシステムＳを実行プ
ログラム３２に変換させる方法がある。この場合、実行
プログラム３２はシステム構築装置２０とは別のプログ
ラムとして動作するようになる。

【０１５１】次に、システム構成探索手段３６は、入出
力データ格納部３８に格納された学習用入出力データを
用いて実行プログラム３２を実行し、候補システムの学
習を行う（ステップ１６０４）。そして、この学習によ
り、候補システムのパラメータＰＲＭを適宜変更する。
なお、このステップは、ユーザの選択により省略するこ
とが可能である。すなわち、ユーザが図示しない入力装
置により本ステップを省略するよう指定すると、システ
ム構成探索手段３６は上記学習を行わない。

【０１５２】次に、データ処理部２２は、探索条件入力
部３４によって入力されたシステムＳの評価基準に基づ
き、上記のようにして構築した候補システムに対する評
価を行う（ステップ１６０５）。この場合、データ処理
部２２は、入出力データ格納部３８に格納されたテスト
用入出力データを用いて、候補システムの入出力データ
の同定精度を調べる方法か、もしくは図示しないシミュ
レータを用いて候補システムによる制御をシミュレート
し、制御性能を評価するなどの方法により、候補システ
ムの良さを評価する。

【０１５３】そして、システム構成探索手段３６は、上
記評価の結果候補システムが良いか否かを判断し（ステ
ップ１６０６）、良いと判断した場合は目的を満足する
システムＳが構築されたものとして探索処理を終了す
る。また、良くないと判断した場合は、ステップ１６０
３〜ステップ１６０５を繰り返すことにより、目的のシ
ステムＳが構築されるまで探索処理を続行する。

【０１５４】以上のように、本実施の形態によれば、以
下のような効果が得られる。すなわち、各ユニット２の
機能に応じて複数の機能エディタを用意しているため、
各ユニットの機能について詳細設定を効率よく実施する
ことができる。

【０１５５】また、各ユニット２は、それぞれ固有の機
能が割り当てられると共に、予め学習機能を内蔵してい
るため、ネットワークエディタ２５によりユニット２を
配置し、相互に信号経路１で接続する作業のみでシステ
ムＳの設計を行うことができる。従って、システムＳ全
体を設計する前に、適宜修正を行いながらシステムＳの
構築を行うことができる。

【０１５６】また、目的のシステムＳは、ターゲットシ
ステム変換部３１によって実行プログラム３２に変換さ
れ、システム構築装置２０とは別の機能として実現され
る。このため、システムＳが構築された後は、システム
構築装置２０自体は不要となり、独立にシステムＳを動
作させることができる。そのため、システムＳの動作を
高速に行うことができる。

【０１５７】更に、ユーザが入力すべきユニット２及び
信号経路１等を入力することが困難である場合等に、探
索条件入力部３４によって目的のシステムＳを構築する
条件を入力するだけで、自動的にシステムＳの構成が決
定される。

【０１５８】（３）他の実施形態 本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、実
施態様の変更は自由であるから、次に例示するような他
の実施形態をも包含するものである。例えば、ユニット
２の数、構造は自由であり、各ユニット２において、入
力信号に基づいて出力信号を演算する演算の手順、前記
入力信号と前記出力信号との関係を表すパラメータの具
体的内容、パラメータを更新して学習を行う学習の手順
は自由に定めることができる。また、各ユニットにおけ
る演算や学習のアルゴリズムもバックプロパゲーション
などに限定されず、共役勾配法など他の手法を自由に選
択しうる。

【０１５９】また、システムＳにおける制御部３による
制御の形式も自由で、メッセージ送信のみならずワイヤ
ードロジックなど各種制御メカニズムを用いうる。ま
た、動作メッセージの種類は、順方向処理、逆方向処理
及び修正処理の指示には限定されず、例えば初期化指示
など所望の種類を設定することができる。また、動作メ
ッセージを送出する対象は、ユニット２のみならず信号
経路１を含めることもできる。

【０１６０】また、学習（修正）のアルゴリズムによっ
ては、順方向や逆方向の演算をパラメータのみならず修
正情報ＭＤＩＳに基づいて行うことも考えられる。ま
た、本発明のシステムＳは、汎用コンピュータ上のみな
らず、専用の論理回路などのハードウェアによって実現
してもよい。

【０１６１】また、システムＳを具体化した実行プログ
ラム３２を、独立したプログラムとしてではなく、シス
テム構築装置２０の一部として実行させるような構成と
してもよい。例えば、システム構築装置２０内に、シス
テム設計データ格納部２８に格納されたシステムＳの設
計情報からすべてのユニット２を実体化する機能を設
け、システム構築装置２０と共に実現させるようにして
もよい。

【０１６２】更に、システムＳの設計情報等の各情報
を、システム構築装置２０内の格納手段に格納しておく
場合に限らず、外部の格納手段に格納しておいたり、通
信等によって外部から入力されるようにしたりしてもよ
い。

【０１６３】また、システム構成条件探索手段３６によ
って探索されたシステムＳの構成候補を、表示装置に表
示して、ユーザが入力装置を使用して適宜変更及び修正
等を行うことができるようにしてもよい。

【０１６４】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、各ユニ
ットがパラメータを修正する機能を有するため、それら
のユニットから構成されるシステム全体の構築にあた
り、ユニット毎の処理の集合として実現することができ
る。また、ユニットを接続するだけでシステムを構築す
ることができるため、システムの構築が容易となる。ま
た、ユーザは、システムを構築した後に学習や修正の手
段をシステム全体に対して設計する必要がないため、シ
ステムの構築を効率化することができる。

【０１６５】更に、本発明によるシステム構築装置によ
れば、ユーザが必要なユニットを選択して接続するのみ
でよいため、簡単にシステムを構築することができる。
そのため、システム構築の費用や時間が節減される。

【０１６６】また、本発明によるシステム構築装置によ
れば、ユーザがシステムの構築における条件を入力する
だけで、その条件を満たす範囲内で自動的にシステムが
生成され得る。従って、ユーザがシステムの目的に適し
たユニットや信号経路を決めることができない場合であ
っても、目的を満足するシステムが構成され得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態において、システムＳの構
成の一例を概念的に示す機能ブロック図

【図２】同実施の形態における各ユニット２の具体的構
成を示す機能ブロック図

【図３】同実施の形態によるシステムＳが階層構造を有
する場合のシステム全体の構成の一例を概念的に示す機
能ブロック図

【図４】同実施の形態によるシステムＳの動作、すなわ
ち（ａ）は順方向処理を行う場合の動作、及び（ｂ）は
逆方向処理を行う場合の動作を示す概念図

【図５】同実施の形態における学習の手順を示すフロー
チャート

【図６】同実施の形態において、システムＳを構築する
手順を示すフローチャート

【図７】本発明の実施の形態によるシステム構築装置２
０の構成を示す機能ブロック図

【図８】同実施の形態におけるシステムウインドウ２３
の画面表示の一例を示す図

【図９】同実施の形態によるシステム構築装置２０によ
りシステムＳを構築する手順を示すフローチャート

【図１０】同実施の形態におけるネットワークエディタ
２５の画面表示の一例を示す図

【図１１】同実施の形態におけるルールエディタ２６の
画面表示の一例を示す図

【図１２】同実施の形態におけるメンバシップ関数エデ
ィタ２７の画面表示の一例を示す図

【図１３】同実施の形態におけるネットワークエディタ
２５の画面表示の一例を示す図

【図１４】同実施の形態におけるネットワークエディタ
２５の画面表示の一例を示す図

【図１５】同実施の形態におけるネットワークエディタ
２５の画面表示の一例を示す図

【図１６】同実施の形態においてシステム構成探索手段
３６によりシステムＳを構築する場合の手順を示すフロ
ーチャート

【図１７】従来のニューラルネットワークの構造の一例
を示す概念図

【図１８】従来のシステムと修正処理部Ｍとの関係を示
す概念図

【図１９】ファジィ推論へのニューラルネットワークの
応用を示す概念図

【符号の説明】

１…信号経路 ２…ユニット ３…制御部 ４…演算順序管理部 ５…上流端子 ６…下流端子 ７…演算部 ８…パラメータ記憶部 ９…学習部 １０…生成部 １１…修正情報記憶部 １２…修正部 １３…制御部 ２０…システム構築装置 ２１…ユーザインタフェース部 ２２…データ処理部 ２３…システムウインドウ ２４…機能エディタ部 ２５…ネットワークエディタ ２６…ルールエディタ ２７…メンバシップ関数エディタ ２８…システム設計データ格納部 ２９…ユニットデータベース ３０…ユニットライブラリ ３１…ターゲットシステム変換部 ３２…実行プログラム ３３…通信部 ３４…探索条件入力部 ３６…システム構成探索部 ３８…入出力データ格納部 Ｎ…ニューロン素子 Ｌ…リンク Ｍ…修正処理部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 加納 誠 神奈川県川崎市幸区柳町70番地 株式会社 東芝柳町工場内 (72)発明者 牧野 恭子 神奈川県川崎市幸区柳町70番地 株式会社 東芝柳町工場内

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ユーザインタフェースを用いて、複数の
   ユニットを含むシステムを構築するためのシステム構築
   装置において、 前記複数のユニットから必要なユニットを選択するため
   のユニット選択手段と、 前記ユニット選択手段によって選択された複数のユニッ
   ト同士を接続するためのユニット接続手段と、 前記ユニット接続手段によって接続された前記複数のユ
   ニット間の接続状態を信号経路として表示することによ
   りシステムの構成状態を表示するシステム構成状態表示
   手段と、 当該システムを構成すべきユニットの種類及びそのユニ
   ット間の信号経路の接続についての条件を含む当該シス
   テムの構築上の条件を指定するための探索条件入力手段
   と、 前記探索条件入力手段によって指定される前記条件を満
   たす範囲で、当該システムの構成を決定するシステム構
   成探索手段とを具備することを特徴とするシステム構築
   装置。
2. 【請求項２】 前記複数のユニットの情報を記憶するユ
   ニットデータベースを具備し、 前記ユニット選択手段は、前記ユニットデータベースに
   情報が記憶された前記ユニットから選択するように構成
   され、 前記システム構成探索手段は、前記ユニットデータベー
   スに記憶された情報を参照して当該システムの構成を決
   定するように構成されたことを特徴とする請求項１記載
   のシステム構築装置。
3. 【請求項３】 ユーザインタフェースを用いて、複数の
   ユニットを含むシステムを構築するためのシステム構築
   装置において、 前記複数のユニットから必要なユニットを選択するため
   のユニット選択手段と、 前記ユニット選択手段によって選択された前記ユニット
   を、前記各ユニットの種類に応じて、当該種類が視覚的
   に識別可能なように表示するユニット表示手段と、 前記ユニット表示手段によって表示された前記複数のユ
   ニット同士を接続するためのユニット接続手段と、 前記ユニット接続手段によって接続された前記複数のユ
   ニット間の接続状態を信号経路として表示する信号経路
   表示手段と、 当該システムを構成すべきユニットの種類及びそのユニ
   ット間の信号経路の接続についての条件を含む当該シス
   テムの構築上の条件を指定するための探索条件入力手段
   と、 前記探索条件入力手段によって指定される前記条件を満
   たす範囲で、当該システムの構成を決定するシステム構
   成探索手段とを具備することを特徴とするシステム構築
   装置。
4. 【請求項４】 ユーザインタフェースを用いて、複数の
   ユニットを含むシステムを構築するためのシステム構築
   装置において、 前記ユニットの情報を格納するユニットデータベース
   と、 前記ユニット間の信号経路を接続情報として記憶する接
   続情報記憶手段と、 前記ユニットデータベースから必要なユニットを選択す
   るためのユニット選択手段と、 前記ユニット選択手段によって選択された前記ユニット
   と、前記接続情報記憶手段に格納された前記接続情報と
   に従って、当該システムの構成状態を表示するシステム
   構成状態表示手段と、 前記システム構成状態表示手段に表示された前記構成状
   態について、前記ユーザインタフェースを用いて編集す
   るための構成状態編集手段と、 前記構成状態編集手段によって編集された構成状態に基
   づいて、前記接続情報記憶手段に記憶された前記接続情
   報を変更する設計情報更新手段と、 当該システムを構成すべきユニットの種類及びそのユニ
   ット間の信号経路の接続についての条件を含む当該シス
   テムの構築上の条件を指定するための探索条件入力手段
   と、 前記探索条件入力手段によって指定される前記条件を満
   たす範囲で、前記ユニットデータベースに記憶された情
   報を参照して、当該システムの構成を決定するシステム
   構成探索手段とを具備することを特徴とするシステム構
   築装置。
5. 【請求項５】 前記構成状態表示手段に表示される前記
   前記システムの構成状態に基づいて実行プログラムを生
   成する実行プログラム生成手段と、 前記実行プログラムによる実行内容を取得する実行内容
   取得手段とを具備し、 前記システム構成状態表示手段は、前記実行内容取得手
   段によって取得される前記実行プログラムの実行内容を
   当該システムの構成状態に対応させて表示することを特
   徴とすることを特徴とする請求項１、３、または４記載
   のシステム構築装置。
6. 【請求項６】 前記探索条件入力手段は、当該システム
   を構成する前記ユニットの機能に応じてインタフェース
   を有することを特徴とする請求項１、３、または４記載
   のシステム構築装置。
7. 【請求項７】 前記システム構成探索手段が作成する前
   記システムの性能を評価するシステム評価手段を具備
   し、 前記システム構成探索手段は、前記システム評価手段の
   評価に基づいて当該システムの構成を決定することを特
   徴とする請求項１乃至６のいずれか１項記載のシステム
   構築装置。
8. 【請求項８】 前記探索条件入力手段は、前記システム
   の構築上の条件として当該システムの評価基準を指定す
   るものであって、 前記システム評価手段は、前記評価基準に基づいて前記
   システムの性能を評価することを特徴とする請求項７記
   載のシステム構築装置。
9. 【請求項９】 前記システム構成探索手段によって作成
   された前記システムに対し学習用の入出力データを用い
   て学習を行わせるシステム学習手段を具備することを特
   徴とする請求項１乃至８のいずれか１項記載のシステム
   構築装置。
10. 【請求項１０】 前記システムを構成する各ユニット
    は、それぞれ固有の機能を有し、当該ユニットに対する
    入力信号と出力信号との関係を表すパラメータが設定さ
    れており、 前記複数のユニットは、ネットワーク構造を形成し、前
    記各ユニットの出力信号を順次伝播すると共に、当該ネ
    ットワークの最終的な出力信号と望ましい出力信号との
    誤差を表す誤差信号を、前記ユニット間で前記出力信号
    の伝播方向と逆方向に伝播するものであって、 前記各ユニットは、前記誤差信号に基づいて前記パラメ
    ータを修正し得るよう構成されたことを特徴とする請求
    項１乃至９のいずれか１項記載のシステム構築装置。
11. 【請求項１１】 ユーザインタフェースを用いて、複数
    のユニットを含むシステムを構築するためのシステム構
    築方法において、 前記複数のユニットから必要なユニットを選択するため
    のユニット選択処理と、 前記ユニット選択処理において選択された複数のユニッ
    ト同士を接続するためのユニット接続処理と、 前記ユニット接続処理において接続された複数のユニッ
    ト間の接続状態を、信号経路として表示することにより
    システム構成状態を表示するシステム構成状態表示処理
    と、 前記ユニット選択処理と前記ユニット接続処理とが行わ
    れない場合に、当該システムを構成すべきユニットの種
    類及びそのユニット間の信号経路の接続についての条件
    を含む当該システムの構築上の条件を指定するための探
    索条件入力処理と、 前記探索条件入力処理において指定される前記条件を満
    たす範囲で、当該システムの構成を決定するシステム構
    成探索処理とを具備し、 前記システム構成探索処理は、 前記探索条件入力処理において指定される前記条件を満
    たす範囲で、当該システムを構成すべきユニットの組合
    せ及び前記ユニットの適切な接続を含む当該システムの
    構成要素の候補を決定するシステム構成候補決定処理
    と、 前記システム構成候補決定処理において決定された当該
    システムの構成要素の候補に基づいて仮の候補システム
    を構築する候補システム構築処理と、 前記候補システム構築処理において構築される前記候補
    システムの性能を評価する候補システム評価処理とを有
    し、 前記候補システム評価処理における評価が良好となるま
    で前記システム構成候補決定処理と前記候補システム構
    築処理と前記候補システム評価処理とを繰り返すことに
    より、当該システムの構成を決定することを特徴とする
    システム構築方法。
12. 【請求項１２】 前記システム構成探索処理は、 前記候補システム構築処理において構築された前記候補
    システムに対し学習用の入出力データを用いて学習を行
    わせる候補システム学習処理を有し、 前記候補システム評価処理における評価が良好となるま
    で前記システム構成候補決定処理と前記候補システム構
    築処理と前記候補システム学習処理と前記候補システム
    評価処理とを繰り返すことにより、当該システムの構成
    を決定することを特徴とする請求項１１記載のシステム
    構築方法。
13. 【請求項１３】 ユーザインタフェースを用いて、複数
    のユニットを含むシステムを構築するためのシステム構
    築方法を実行させるためのプログラムを記録した媒体で
    あって、 前記プログラムは、 前記複数のユニットから必要なユニットを選択するため
    のユニット選択処理と、 前記ユニット選択処理において選択された複数のユニッ
    ト同士を接続するためのユニット接続処理と、 前記ユニット接続処理において接続された複数のユニッ
    ト間の接続状態を、信号経路として表示することにより
    システム構成状態を表示するシステム構成状態表示処理
    と、 前記ユニット選択処理と前記ユニット接続処理とが行わ
    れない場合に、当該システムを構成すべきユニットの種
    類及びそのユニット間の信号経路の接続についての条件
    を含む当該システムの構築上の条件を指定するための探
    索条件入力処理と、 前記探索条件入力処理において指定される前記条件を満
    たす範囲で、当該システムの構成を決定するシステム構
    成探索処理とを具備し、 前記システム構成探索処理は、 前記探索条件入力処理において指定される前記条件を満
    たす範囲で、当該システムを構成すべきユニットの組合
    せ及び前記ユニットの適切な接続を含む当該システムの
    構成要素の候補を決定するシステム構成候補決定処理
    と、 前記システム構成候補決定処理において決定された当該
    システムの構成要素の候補に基づいて仮の候補システム
    を構築する候補システム構築処理と、 前記候補システム構築処理において構築される前記候補
    システムの性能を評価する候補システム評価処理とを有
    し、 前記候補システム評価処理における評価が良好となるま
    で前記システム構成候補決定処理と前記候補システム構
    築処理と前記候補システム評価処理とを繰り返すことに
    より、当該システムの構成を決定することを特徴とする
    システム構築プログラムを記録した媒体。