JPS61279928A

JPS61279928A - プロログ・プログラム並列処理方式

Info

Publication number: JPS61279928A
Application number: JP60120636A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Sato; 健佐藤; Hideho Masuzawa; 増沢　秀穂; Akihiro Itashiki; 板敷　晃弘; Koichi Kumon; 耕一久門; Yukio Soma; 相馬　行雄
Original assignee: Agency of Industrial Science and Technology
Current assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date: 1985-06-05
Filing date: 1985-06-05
Publication date: 1986-12-10

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明はプロログ・　（以下ＰＲＯＬＯＧと称する）プ
ログラム並列処理方式、特にＰＲＯＬＯＧプログラムを
複数のプロセッサにより並列に処理するにあたって、仕
事の分割を行い、各プロセッサがルールを共有して逐次
型処理を効率的に実行する。ＰＲＯＬＯＧプログラム並
列処理方式に関するものである。

〔技術の背景〕

電子計算機により人工知能等を実現する言語として、最
近、ＰＲＯＬＯＧが注目されてきている。

本発明の技術的背景として、以下にＰＲＯＬＯＧに関す
る簡単なシンタックスの例と、ＰＲＯＬＯＧの逐次型実
行過程について説明する。

ＰＲＯＬＯＧのプログラムは、ルールの集まりであり、
各ルールは、「ヘッドニーボディ・」という形をしてい
る。「ヘッド」は、１つの述語であり、「ボディ」は、
述語の例（「述語１ａ＊＋１述語」という形）である。

ルールの中には、ボディがないものもあり、その場合は
ファクト（ＦＡＣＴ）と呼ばれることもある。

各述語は、「述語名（引数１＋＊＋１引数）」という形
をしている。引数は、定数または変数または構造体であ
る。定数は小文字で始まる文字列、変数は大文字で始ま
る文字列である。構造体は１次の形をしている。

構造体名（引数＋＋＋＋１引数）次に以下に述べる例についてＰＲＯＬＯＧの逐次型実行
過程を説明する。

■ｆａｔｈｅｒ　（ｙｏｕｋｏ、　５ｈｏｕｊｉ　）　
。

■ｆａｔｈｅｒ　（ｓｈｉｎｙａ、　　ｍｏｒｉｏ　）
　　。

■ｆａｔｈｅｒ　（ｍｏｒｉｏ、　　ｔａｉｒａ）　　
。

■ｍｏｔｈｅｒ　（ｓｈｉｎｙａ、　　ｙｏｕｋｏ　）
　　。

■ｇｒａｎｄｆａｔｈｅｒ　　（Ｘ＋Ｙ　）　　：　−
ｆａｔｈｅｒ　　（Ｘ、Ｚ　）ｆａｔｈｅｒ　（Ｚ＋Ｙ
　） ■ｇｒａｎｄｆａｔｈｅｒ　　（Ｘ、Ｙ　）　　：　−
ｍｏｔｈｅｒ　　（Ｘ、Ｚ　）ｆａｔｈｅｒ　（Ｚ＋Ｙ
　）例えば述語要素■は、ファクトであって、「ｙＯｕｋｏ
の父は５ｈｏｕｊ　ｉである」ということを意味すると
考えてよい。また、述語要素■は、ルールであって、「
ｘの祖父がＹということは、Ｘの父の父がＹである」と
いうことを意味すると考えてよい。

このプログラムに対して、何かの質問をすることによっ
てプログラムは起動され、その質問に一致する事実があ
るかどうかが捜される。この質問のことをゴールと呼ぶ
。ゴールとして１例えば？　−ｇｒａｎｄｆａｔｈｅｒ
　（Ｘ＋Ｙ　）　。

が与えられると、このゴールとパターンがマツチするヘ
ッドを持つルールが捜される。ゴールとパターンがマツ
チすることを「ユニフィケーション（Ｕｎｉｆｉｃａｔ
ｉｏｎ　）が成功する」どもいう。

このユニフィケーションは、以下のように行われる。

（ａ）　　ゴールの述語名とヘッドの述語名とを比較す
る。違っていれば失敗とする。

申）　ゴールの各引数とヘッドの各引数とを比べる。

（１）引数が定数同士の時、違っていれば失敗とする。

（ｉｉ　）引数が変数と定数の時、変数の部分を定数に
置き換える。

（ｉｉｉ　）引数が変数同士の時、いつでも成功する。

（ｉｖ　）引数が変数と構造体の時、変数の部分を構造
体に置き換える。

（ｖ）引数が構造体同士の時、構造体名と構造体の各引
数とを比較する。１つでも失敗すれば失敗とする。

上記（ａ）と山）とが２両方とも成功すれば、成功であ
り、１つでも失敗すれば失敗である。この例では、■の
ルールが最初に見つかる。

ルールにボディがあれば、ボディの各述語を左から順番
に新たにゴールとして１．ユニフィケーションが成功す
るヘッドを持つルールを探索していく、新たなゴールは
、ヘッドとユニフィケーションが成功したゴールに対し
て、サブゴールと呼ばれる。そして、ファクトにユニフ
ィケーションが成功するまで９以上の処理を繰り返して
行う。

この例では、■の最初のサブゴールであるｆａｔｈｅｒ
　（ＬＺ　）にマツチするルールが捜され、■のファク
トが見つかる。するとＸがｙｏｕｋｏに置き換わり、２
が５ｈｏｕｊｉに置き換わって５次に■の２番目のサブ
ゴールであるｆａｔｈｅｒ　（ｓｈｏｕｊｉ、Ｙ）にマ
ツチするルールが捜される。しかし、そういうルールは
ないので、最初のサブゴールをもう一度捜し直す。これ
をバックトラックという。

このバックトラックにより２次に■のファクトが見つか
る。するとＸが５ｈｉｎｙａに、２がｍｏｒｉｏに置き
換わり１次に■の２番目のサブゴールであるｆａｔｈｅ
ｒ　（ｍａｒｉｏ、Ｙ　）に７７チするＪレールが捜さ
れる。これにより■のファクトが見つかり、Ｙがｔａｉ
ｒａに置き換わることにより、ゴールの答は。

Ｘ　＝　５ｈｔｎｙａ　　、Ｙ　＝　ｔａｉｒａという
ことになる。

〔従来の技術と問題点〕

従来、ＰＲＯＬＯＧの処理を高速化するために。

複数のプロセッサで並列に処理する方式が考えられてい
るが、従来提案されている並列処理方式は。

いわゆる横型の探索を基本として、各プロセッサが処理
を分担する方式であった。横型の探索を基本として並列
処理を行う場合、環境（変数の値など）を、探索のつど
切り替えなければならないので、その環境を切り替える
ための処理負担が大きくなる。

一方、いわゆるバックトラックを行って、探索を下降型
・縦型で処理していく逐次型処理を基本とするものは、
未試行部分を分割しようとしたときに、変数の値などの
環境の引き継ぎが明確でなく、そのため、逐次型処理を
基本とするものについて、複数のプロセッサで効率的に
処理することは困難であると考えられていた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明は上記問題点の解決を図り、複数のプロセッサが
逐次型処理をルールを共有しながら実行する方式を提供
する。すのため２本発明のＰＲＯＬＯＧプログラム並列
処理方式は、ＰＲＯＬＯＣ；におけるユニフィケーショ
ンをバックトラックを行って逐次型処理により実行する
複数のプロセッサを備え、該各プロセッサによりＰＲＯ
ＬＯＧプログラムを並列に処理するＰＲＯＬＯＧプログ
ラム並列処理方式において、ユニフィケーションにより
定められる変数の値が逐次型で探索する木におけるどの
時点において定められたかについて各環境に対応して記
憶する変数定義時記憶手段と。

逐次型で探索する木における未試行部分を該未試行部分
の根から分割する分割手段と、該分割手段によって分割
された未試行部分に関して上記変数定義時記憶手段によ
る記憶情報を参照することにより当該未試行部分に関連
する変数の値が分割点よりも下位レベルの時点において
定まったものであるか否かを判定し下位レベルの時点に
おいて定まったものである場合に当該変数の値を未定義
状態に戻して当該未試行部分に関する質問を生成する手
段と、該手段によって生成した質問を他の上記プロセッ
サに送信する質問送信手段とを備え。

各プロセッサにおいてルールを共有しながら逐次型処理
を実行するよう構成されていることを特徴としている。

〔作用〕

本発明の詳細な説明するに先立ち、第３図に従って１本
発明の詳細な説明する。

通常、ＰＲＯＬＯＧをインプリメントする場合。

第３図（イ）図示のように、探索を各レベルにおける枝
分かれに対応して、横型で行うものと、第３図（ロ）図
示のように、探索を下降型・縦型で逐次処理していくも
のがある。後者の逐次型のものは、１つの枝における試
行が失敗すると、バックトラックにより、直前の分岐点
まで戻り、未試行の枝について、処理してい（。

複数のプロセッサでＰＲＯＬＯＧを処理する場合、第３
図（イ）図示の方式が用いられるのが、普通であるが９
本発明の場合、第３図（ロ）図示の探索を基本とする。

そして、実行の途中で他のプロセ、すに仕事を割当ての
ときに、他のプロセッサで独立に実行できるような情報
を作り出すため。

未試行部分の根から下の全ての枝に関して探索するよう
な質問を抽出する。この際、探索に当たっての環境、即
ち、質問に現れる変数の値が問題となる。本発明の場合
２次のように処理することによって、適切な変数の値の
引き継ぎを行う。

第３図（ロ）図示の８３点から下の枝を分割するとき、
その時点における未処理の質問内容において、変数の値
が定められているべきものであるか否かを、その変数の
値が定められた時点を基準として判断する。そのため２
本発明では、ウエン（ｗｈｅｎ）と呼ばれる変数定義時
期を記憶する情報管理がなされるようになっている。そ
して０例えば、８３点より下位レベルにおける８２点で
定まった変数の値については、未定義状態に戻して。

変数の“まま質問内容に組込む。なお１本発明の説明に
おいて下位レベルという場合、同位のレベルを含む。

一方、８３点より前のＢ１点において定まっている変数
の値は、その値を質問内容に組込む。以下９図面を参照
しつつ、実施例に従って説明する。

〔実施例〕

第１図は本発明の一実施例概要構成、第２図はＰＲＯＬ
ＯＧ実行部のブロック図、第４図は本発明の詳細な説明
するための推論ベースと質問の例、第５図ないし第７図
は本発明の実施例における内部の動きを説明するための
図、第８図は本発明の実施例におけるユニフィケーショ
ンを説明する図、第９図はゴールフレームの作成を説明
する図を示す。

図中、符号ＩＡ、ＩＢはＰＲＯＬＯＧを並列に処理する
プロセッサ、２はディスプレイ、３はキーボード、４は
質問が送られてきたときにその質問を受ける質問受信部
、５はＰＲＯＬＯＧの質問に対する処理を実行する。コ
ツィッセ実行部、６は現在ＰＲＯＬＯＧ実行部５が実行
している質問の一部分が、他のプロセッサで独立に実行
できるとき、その部分を抽出して、新たな質問を作り出
す並列処理用情報取出し部、７は並列処理用情報取出し
部６が作り出した質問を他のプロセッサへ送る質問送信
部、８は質問に対する推論ベースとなるルールやファク
トの定義体が格納されるデータベースを表す。なお、デ
ータベース８は、各プロセッサにおいて、論理的に共通
化されていれば十分であり、物理的には別個に存在して
もよい。

ＰＲＯＬＯＧ実行部５は、第２図に示すように。

ユニフィケーションを行ったり、バックトラックを行う
制御を行うユニフィケーション制御部１０を備えている
。ユニフィケーション制御部１０は。

次にどのルールを試行するかを表すポインタ情報や今ど
のゴールを行っているかを表すセルスタックへのポイン
タ情報などを蓄えるゴールスタック１１と、ルール条に
おいて設定される変数の値を格納するローカルスタック
１２と、バックトラックが起こったときに、変数の値を
元に戻すために仕様するトレイルスタック１３と、ロー
カルスタック１２の各エントリに１対１に対応し、その
変数がいつ定義されたかを示す情報を保持するウェン１
４を管理する。

ユニフィケーションは、ファクトやルールヲ呼び出すと
きに、呼び出し側のパターンと呼び出された側のパター
ンとを同一化するオペレーションと考えてらい。ユニフ
ィケーション制御部１ｏは。

ユニフィケーションを、具体的には次のように行う。

■　定数同士の時１等しくなければ、失敗とする。

■　定数と変数の時、変数に対応するローカルスタック
１２上の値をリンクをたどり求め、もしその変数の値が
定数ならば９等しいか否かを判定し１等しくなければ失
敗とする。また、未定義（ＵＮＤＥＦ　’）であれば、
その定義をＵＮＤＩＩ！Ｐの領域に入れ、トレイルスタ
ック１３からその領域へポインタをはり、対応するウェ
ン１４の領域にそのときのゴールスタック１１の深さく
ゴール番号）を代入する。

■　変数同士の時、変数の値を求め２両方ＵＮＤＩ！Ｆ
であれば、ゴールのほうの変数へリンクをはり。

ＵＮＤＨＦと定数であれば、その定数を代入し、定数同
士ならば９等しいか否かを判定し１等しくないときに失
敗とする。

■　上記■ないし■をすべての因数について行い。

１つでも失敗したならば、このユニフィケーションは失
敗である。

次に、第４図（イ）に示す推論ベースと第４図（ロ）に
示す質問とが与えられたときの内部の動きを説明すると
共に、他のプロセッサで実行させるための分割について
説明する。

第４図（ロ）における質問Ｇｌは、「ａのｇｆがＹであ
るようなＹを求めよ」というものであるが。

答えのＹを例えば第１図図示ディスプレイ２に表示する
ために、「Ｙを出力せよ」という質問Ｇ２が内部でジェ
ネレートされ付加されている。

第４図（イ）に示したルールＤ１は２例えば第４図（ハ
）に示す定義表Ｔのように内部形式に変換されて保持さ
れる。定義表ＴにおけるＴ１は。

最初の述語が３個のリテラルから構成されていることを
示している。Ｔ２およびＴ３についても同様である。Ｔ
４のＥＯＢはエンド・オブ・ボディ。

即ち、ボディの終了を示している。Ｔ５．Ｔ８゜Ｔｌｉ
におけるＳＹＭは、シンボルであって、　ｇｆ。

ｐ、ｆがそれぞれ定数と同様なもあとして扱われること
を示していると考えてらい。ＶＡＲは変数を示し、ＶＡ
Ｒに続く数値が変数の種類を示している。ファクトや質
問に対しても同様に扱われる。

第５図は、質問Ｇに対して、ルールＤ１によりユニファ
イされた最初の状態を示している。第６図は、さらに進
んで、サブゴールｐがルールＤ２によってユニファイさ
れた状態を示している。また、第７図は、さらに進んで
、ルールＤ２におけるサブゴールｆが、ファクトＤ４に
よってユニファイされた状態を示している。

第５図ないし第７図において、ゴールスタック１１のエ
ントリにおけるｇ＋　１３ｇ、　Ｉ）ｇ＋　ｓｕｂ、　
ｒ、　ｅｒは２．それぞれ次の情報を示している。

ｇ：そのゴール内における処理の対象となっている定義
表のリテラルへのポインタ。

ｅｇ：そのゴールの環境（変数の値）を保持しているロ
ーカルスタック１２へのポインタ。

ｐｇ二親のリテラルの次のリテラルへのポインタ。

ただし、親のリテラルの次のリテラルがＥＯＢの場合に
は、親の親の次のリテラルとなる。

ｓｕｎ　：そのリテラルの次に実行するゴール内のリテ
ラルへのポインタ。

ｒ　：代替可能な別のルールへのポインタ。

ａｒ：Ｈの指しているリテラルとユニフィケーシヨンが
成功したルールの環境を保持しているポインタ。

例えば、第８図に示すように、質問Ｇに対する答えを得
るための探索は、まずｇｆについて、ルールＤ１とのユ
ニフィケーションを行うことから始められる。即ち、ル
ールＤ１における変数ＶＡＲＯを定数ＳＹＭａにより置
き換える環境を作る。

第５図におけるローカルスタック１２が、この状態を示
している。変数ＶＡＲＯに値を設定するとき、ウェン１
４の対応する領域Ｗｌに、ゴールスタック１１の深さを
示すゴール番号＃Ｏを設定する。

このユニフィケーションの次には、ルールＤｉのサブゴ
ールｐについて、パターンがマツチするものが探索され
る。この探索により、第８図に示すように、ルールＤ２
とのユニフィケーションが行われる。第６図は、このと
きの内部状態を示しており、ルールＤ２における変数Ｖ
ＡＲＯが、ローカルスタック１２において、定数ＳＹＭ
ａに置き換えられ対応づけられている。ウェン１４の領
域Ｗ４には、このときのゴール番号＃１が設定される。

同様に、第７図はその次のルールＤ２におけるサブゴー
ルｆについての探索で、ファクトＤ４によりユニフィケ
ーションがなされた状態を示している。第８図に示すよ
うに変数２について、ファクＩ−Ｄ４から得られた定数
すが返却され、第７図に示すような環境設定がなされる
。

このような実行途中において、処理を分割し。

他のプロセッサへ分割した処理に関する質問を送るとす
る。この分割は１次のように行われる。

■　ゴールスタック１１を上から見ていき、ｒがＮＵＬ
Ｌでないものを捜す。即ち、未試行の枝を捜す。ＮＵＬ
Ｌでないｒが見つかったならば９分岐するためにゴール
スタック１１から、他のプロセッサへ送る質問について
のゴールフレームを作り上る。

■　ゴールフレームを作り出す場合には、　ｐｇをたど
っていけばよい。その際に、変数であるものは、ウェン
１４を見て、自分のゴール番号より若い番号で定義され
ているかをチェックし、自分以上の番号で定義されてい
る場合には、未定義（ＯＮＤＩＩ！Ｆ　）出力する。

例えば第７図に示した状態で処理を分割する場合９次の
ように処理される。

ゴールスタック１１を上からたどワて、ｒがＮ０ＬＬで
ないものを捜すと、ゴール番号＃１のものが見つかる。

このｒは、ルールＤ３をポイントしており、第８図に示
すＲの部分が分割対象となることがわかる。このサブゴ
ールｐ以下で独立に実行できる質問からなるゴールフレ
ームを作るために以下の処理を行う。

第９図に示すように、ゴールスタック１１におけるゴー
ル番号＃１のｇから始めて、ＥＯＢになるまでのリテラ
ルを取り出す。この場合、変数ＶＡＲ２，即ちローカル
スタック１２上における変数番号　３に対応するウェン
１４の内容は、＃２であり、自分のゴール番号＃１より
も大きいので。

この変数についてはローカルスタック１２上の変数番号
を付け、未定義で出力する。従って。

ｐ（ａ、　　３）、ｆ　　（３，０）の質問が抜き出される。

ＥＯＢに当たったならば３次にｐｇをたどる。ｐｇがＮ
ＵＬＬならば、そこで終わるが、ここではＮＵＬＬでな
いので、それだ指すゴール番号＃Ｏのｓｕｂから始めて
、ＥＯＢになるまでリテラルを取り出す。

このときにも、変数に対応するウェン１４を見て。

未定義にするか否かを決める。この場合には。

ｏｕｔ（０）が抜き出されることになる。そして次のｐ
ｇは、　ＮｔｌＬＬであるので、これでリテラルの抜き
出しがすべて終わったことになる。

こうして抜き出された質問に対して、転送先のプロセッ
サがどこのルールからユニフィケーションを行えばよい
かを知らせるために、　ｒｎｏという述語を設け、この
場合１分割した先でユニフィケーションを行うルールは
Ｄ３からであるので。

ｒｎｏ（Ｄ３）を先頭につける。従って１作り出される
ゴールフレームは、第９図に示すように。

ｒｎｏ（Ｄ３）　、ｐ（ａ、　　３’）　、ｆ　（３，
０）　、ｏｕｔ（０）となる。これを新たな質問として
、他のプロセッサに与え、他のプロセッサでは、その質
問を質問受信部で受けて、ルールＤ３からｐ（ａ、　　
　３）を求める探索を行っていく。

分割したゴールのｒ、即ち、ゴール番号＃１のｒは１分
割したのちＮＵＬＬにする。こうしておくことにより、
バンクトラックが起こっても、そのゴールについての試
行は無視される。

以上の処理により、複数のプロセッサが逐次型処理をル
ールを共有しながら効率的に実行できることとなる。

〔発明の効果〕

以上説明した如く９本発明によれば、逐次型処理を基本
として、複数のプロセッサがルールを共有しながら効率
的にＰＲＯＬＯＧプログラムを並列に処理していくこと
ができるようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例概要構成、第２図はＰＲＯＬ
ＯＧ実行部のブロック図、第３図は本発明の詳細な説明
するための図、第４図は本発明の詳細な説明するための
推論ベースと質問の例。第５図ないし第７図は本発明の実施例における内部の動
きを説明するための図・、第８図は本発明の実施例にお
けるユニフィケーションを説明する図。第９図はゴールフレームの作成を説明する図を示す。図中、ＩＡ、ＩＢはプロセッサ、４は質問受信部、５は
ＰＲＯＬＯＧ実行部、６は並列処理用情報取出し部、７
は質問送信部、８はデータベース。１０はユニフィケーション制御部、１１はゴールスタッ
ク、１２はローカルスタック、１４はウェンを表す。特許出願人　工業技術院長　　等々カ　達ン ■ １も３１２Ｎ（イ）（ロ）算４ｔ２１（イ）（ロ） ′５４５圀

Claims

【特許請求の範囲】

プロログにおけるユニフィケーションをバックトラック
を行って逐次型処理により実行する複数のプロセッサを
備え、該各プロセッサによりプロログ・プログラムを並
列処理するプロログ・プログラム並列処理方式において
、ユニフィケーションにより定められる変数の値が逐次
型で探索する木におけるどの時点において定められたか
について各環境に対応して記憶する変数定義時記憶手段
と、逐次型で探索する木における未試行部分を該未試行
部分の根から分割する分割手段と、該分割手段によって
分割された未試行部分に関して上記変数定義時記憶手段
による記憶情報を参照することにより当該未試行部分に
関連する変数の値が分割時点よりも下位レベルの時点に
おいて定まったものであるか否かを判定し、下位レベル
の時点において定まったものである場合に当該変数の値
を未定義状態に戻して当該未試行部分に関する質問を生
成する手段と、該手段によって生成した質問を他の上記
プロセッサに送信する質問送信手段とを備え、各プロセ
ッサにおいてルールを共有しながら逐次型処理を実行す
るよう構成されていることを特徴とするプロログ・プロ
グラム並列処理方式。