JPS63193202A - あいまい推論制御方式 - Google Patents

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】 〔概要〕 あいまいな表現を許す推論規則によって制御されるファ
ジィ制御システムにおいて、ある要素がどの程度該推論
規則において定義される集合に属するかを定義するメン
バシップ関数発生回路に、数値データ、又はあいまい表
現データを入力する機構を付加すると共に、上記あいま
い表現が適用される推論規則において定義される集合に
、上記あいまい表現データが属する確度を定義するあい
まい表現対応メモリと、該あいまい表現対応メモリによ
り、該あいまい表現データに対するメンバシップ値を出
力する機構と、上記数値データと。

あいまい表現データによって発生するメンバシップ値を
切り換える切換回路とを設けることにより、数値データ
に加えてあいまい表現データでファジィ制御を行う為の
メンバシップ値を出力するようにしたものである。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、あいまいな表現を許す推論規則によって制御
されるファジィ制御システムにおいて、数値データに加
えて、あいまい表現データによるあいまい推論制御（フ
ァジィ制御）方式に関する。

最近の計算機システムの進歩に伴って、入力された複数
個のメツセージに基づいて、予め構築されている知識ベ
ースを参照し、該メツセージに対する適切な判断結果を
出力する、所謂エキスパートシステムが限定された分野
において実用に供されることが分かってきた。

即ち、人間の専門家と同じ判断ができるエキスパートシ
ステム（例えば、医療分野における診断システムとか、
化学分野における化学構造決定システム等）が実用化さ
れるようになってきたが、あくまでも特定の規則の組み
合わせで結果を出力するものであり、該規則に「あいま
い性」がないのが特徴である。

然して、人間が持っている知識にはあいまいなことが多
い。例えば、自動車を運転する場合の車間距離を保つ動
作等においては、該車間距離に対するあいまいな距離感
覚で、即ち、あいまいな推論規則によって、該車間距離
を適切に保つ制４Ｉ［１を行っている。

従って、このような分野においても、上記エキスパート
システムを適用して、推論処理を行うことが要求される
ようになってきている。その１つとしてファジィ推論機
構がある。

この場合、列車の自動運転システムのように、計測され
た数値データを入力してファジィ制御を行うことは、既
に実用の域にあるが、該ファジィ制御システムに対する
データを人間が入力する場合には、あいまいな表現デー
タとなる。

従って、該あいまいな表現データに対する、効果的なフ
ァジィ制御機構が必要とされる。

〔従来の技術と発明が解決しようとする問題点〕第３図
はファジィ制御の概念を示した図であり、第４図は従来
のファジィ制御回路の構成例を示した図である。

一般に、複数個の入力データより、１つの出力変数の値
を決定する場合において、出力が入力の関数として定義
できない場合の解決策として、あいまいな表現の規則を
許すファジィ推論、が知られており、該ファジィ推論機
能を実現するハードウェアも開発されている。

該ハードウェアの一例として、「Ｍ、トガイ。

Ｈ，ワタナベによる“ファジィ推論エンジンの超高集積
回路（ＶＬＳＩ）　：　１チツプ上のエキスパートシス
テムの状況”第２口 Ｔｏｇａｉ　　ａｎｄ　　Ｈ．Ｗａｔａｎａｂｅ，”八
　ＶＬＳＩ　　Ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｏｆ　Ｆ
ｕｚｚｙ　Ｉｎｆｅｒｅｎｃｅ　Ｅｎｇｉｎｅ　：　Ｔ
ｏｉｙａｒｄ　ａｎ　ＥｘｐｅｒｔＳｙｓｔｅｍ　　ｏ
ｎ　　ａ　　Ｃｈｉｐ”、Ｐｒｏｃ．　　ｏｆ　　２ｎ
ｄ　　Ｃｏｎｆ．　　ａｎ　　Ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ　
Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ
　）があり、該文献においては、「若し、入力Ａが大，
入力Ｂがやや小ならば、出力Ｃはやや大」のようなあい
まいなルールによる出力の制御が可能であり、人間の持
つ知識を制御システムに実装する為の手段として利用さ
れている。

上記ファジィ制御における推論メカニズムを第３図によ
って説明する。該ファジィ推論においては、推論規則（
ルール）にあいまいな表現を許し、ある要素がどの程度
の確度であいまい表現された集合に属するかを、メンバ
シップ関数により定義する。第３図は、例えば、設計作
業の工程管理におけるファジィ制御の概念を表しており
、ルール（１）「若しくｉｆ）、工程が早くて、その時
（ｔｈｅｎ）の設計の難易度が大であると、該工程に対
する補正係数は大」において、“工程が早い”、“設計
の難易度が大″を、公知のメンバシップ関数によって、
その集合を、本図の（ａ）　、　（ｂ）のように定義す
る。

そして、“補正係数が大である“集合をメンバシップ関
数（ｃ）により定義する。

ここで、実際の工程と，難易度が入力として与えられる
（縦の破線で示す）と、上記メンバシップ関数（ａ）　
、　（ｂ）と１該縦の破線との交点により、それぞれが
、６エ程が早い”ど設計の難易度が大”である集合に属
する確度が求められる。

この確度の最小値を求め（複数個の確度の内の最小値を
求める処理は、経験則に基づくものである）、該“補正
係数が大である”集合を定義しているメンバシップ関数
（Ｃ）の値に対して、該最小値を越える部分を削除する
ことにより、上記ルール（１）による補正係数値の集合
が求められる。

ルール（２）　、　（３）からも、同様の方法により、
補正係数の集合（ｆ）　、　（ｉ）が求められる。

該補正係数の集合（ｃ）　、　（ｆ）　、　（ｉ）の最
大値を関数値とする関数（Ｄを作り、該関数（ｊ）の重
心を上記ルール群（１）〜（３）より決定される補正係
数の値とする。

この値によって、上記人力された工程と、難易度に対し
て、該設計作業が完了する日時に対する補正を行うこと
ができる。

上記ファジィ制御を行うハードウェアの構成例を示した
ものが第４図である。

先ず、推論規則制御回路１０においては、メンバシップ
関数発生回路１２により、入力に対応して、該メンバシ
ップ関数が示す集合に属する確度が求められ、該メンバ
シップ関数の値として求められた各確度の最小値が、最
小値検出回路１５により検出される。そして、出力メン
バシップ関数発生回路１６の発生する関数を、闇値回路
１７により、上記求められた最小値を越える部分が削除
され、１つの推論規則による出力値が求められる。

上記の推論規則制御回路１０により求められた複数個の
推論規則に対する出力値について、最大値による関数発
生回路２０により、該出力値の最大値を接続する関数を
求め、重心計算回路３０によって、該関数の重心を計算
し、ファジィ制御の出力値を求める。（第３図のファジ
ィ制御の概念を参照） このように、従来のファジィ制御方式においては、入力
として与えられる値は、メンバシップ関数により定義さ
れる集合に属する確度を計算できる数値データに限定さ
れており、人間がよく扱うあいまいなデータを入力する
ことができないと云う問題があった。

本発明は上記従来の欠点に鑑み、ファジィ制御方式にお
いて、従来の数値データの他に、あいまい表現データを
入力して、ファジィ制御を行う方法を提供することを目
的とするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

第１図は本発明のメンバシップ関数発生回路の構成例を
示した図である。

本発明においては、 あいまいな表現を許す推論規則によって制御されるファ
ジィ制御システムにおいて、ある要素がどの程度該推論
規則において定義される集合に属するかを定義する複数
個のメンバシップ関数発生回路に、 数値データの他に、あいまい表現データを入力する機構
６２を付加し、 上記あいまい表現が適用される推論規則において定義さ
れる集合に属する確度を定義するあいまい表現対応メモ
リ７４と、該あいまい表現データに対するメンバシップ
値を出力する機構７３．７５と、上記数値データに対す
るメンバシップ値と、あいまい表現データによって発生
するメンバシップ値とを切り換える切換回路７２とを設
け、数値データ、又はあいまい表現データを入力してフ
ァジィ制御を行う為のメンバシップ関数値を出力するよ
うに構成する。

〔作用〕

即ち、本発明によれば、あいまいな表現を許す推論規則
によって制御されるファジィ制御システムにおいて、あ
る要素がどの程度該推論規則において定義される集合に
属するかを定義するメンバシップ関数発生回路に、数値
データ、又はあいまい表現データを入力する機構を付加
すると共に、上記あいまい表現が適用される推論規則に
おいて定義される集合に、上記あいまい表現データが属
する確度を定義するあいまい表現対応メモリと、該あい
まい表現対応メモリにより、該あいまい表現データに対
するメンバシップ値を出力する機構と、上記数値データ
と、あいまい表現データによって発生するメンバシップ
値を切り換える切換回路とを設けることにより、数値デ
ータに加えてあいまい表現データでファジィ制御を行う
為のメンバシップ値を出力するようにしたものであるの
で、ファジィ制御システムの入力として、数値データの
他に、あいまい表現データを入力可能とし、人間とのイ
ンタフェース機能に適したコンサルテーションシステム
が構築できると共に、その適用範囲が拡大できる効果が
ある。

〔実施例〕

以下本発明の実施例を図面によって詳述する。

前述の第１図は、本発明のメンバシップ関数発生回路の
構成例を示した図であり、第２図は本発明によるファジ
ィ制御の概念を示した図であって、第１図におけるあい
まいデータ人力レジスタ６２゜あいまい表現対応メモリ
７４．比較回路７３．定数発生回路７５．及び切換回路
７２が本発明を実施するのに必要な手段である。

以下、第１図、第２図によって、本発明のあいまい推論
制御方式を説明する。

先ず、第２図によって、あいまい表現データの入力を可
能にするファジィ制御の概念を説明する。

本図の推論規則制御回路４０は第４図に示す従来方式の
推論規則制御回路１０に相当し、あいまいデータレジス
タ４１に設定された１つの人力データに対して、そのメ
ンバシップ値は、該規則に一致した場合には１”となる
が、メンバシップ値伝播回路４２により、他の規則を制
御する推論規則制御回路５０に伝播し、メンバシップ値
伝播回路５２を制御して、該他の規則に対応したメンバ
シップ値（例えば、“０．３’）を生成する。

この動作概念は、神経回路網における一つの細胞の興奮
が、該細胞と接続されている他の多くの細胞に対して刺
激を与え、該与えられた刺激に対して、それぞれの細胞
に固有な興奮が起きることとの対比において、自然な制
御メカニズムに類似している。

このような動作原理に基づくファジィ制御回路を従来方
式によるファジィ制御回路に付加することにより、数値
データと、あいまい表現データを共に入力可能とするフ
ァジィ制御回路が実現できることになる。

第１図は、上記ファジィ制御の概念に基づいて構成され
たメンバシップ関数発生回路例である。

該メンバシップ関数発生回路７０は、従来方式のメンバ
シップ関数発生回路１２．１４等に相当する。

従来方式による数値データは、数値データ入力レジスタ
１１に格納され、関数メモリ７１により、該入力に対応
するメンバシップ値を発生せしめ切り換え回路７２を介
して、メンバシップ値レジスタ７６に格納される。

本発明に関連するあいまい表現データは、あいまいデー
タ入力レジスタ６２に格納され、本発明のあいまい表現
対応メモリ７４に、予め設定されているあいまい表現デ
ータと比較回路７３で比較されることにより、一致した
とき、定数発生回路７５により、該一致したあいまい表
現データに対応するメンバシップ値（例えば、’１’　
、　’０．３’　、　’０．１″）を発生する。

該発生されたメンバシップ値は、上記切換回路７２を介
して、メンバシップ値レジスタ７６に格納される。

該あいまい表現対応メモリ７４は、例えば、゛初期゛　
と云ったあいまいデータに対応して、初期：１．Ｏ，中
期：０．３．後期：０．１のような形式で、“中期゛　
と云ったあいまいデータに対応して、初期：Ｏ，３＋　
中期：１．０．後期＝０．３のような形式で、データを
記憶しておくことにより、前述の第２図で説明した本発
明のファジィ制御の概念によるメンバシップ値の伝播動
作を、該あいまい表現対応メモリに格納する対応データ
によって実現することができることが分かる。

このように、本発明は、あいまい推論制御方式において
、数値データとは異なるあいまい表現データが入力され
たときにも、該あいまい表現データが適用される推論規
則において定義された集合に属する確度を定義するあい
まい表現対応メモリをアクセスして、該あいまい表現デ
ータに対するメンバシップ値を出力するようにした所に
特徴がある。

〔発明の効果〕

以上、詳細に説明したように、本発明のあいまい推論制
御方式は、あいまいな表現を許す推論規則によって制御
されるファジィ制御システムにおいて、ある要素がどの
程度該推論規則において定義される集合に属するかを定
義するメンバシップ関数発生回路に、数値データ、又は
あいまい表現データを入力する機構を付加すると共に、
上記あいまい表現が適用される推論規則において定義さ
れる集合に、上記あいまい表現データが属する確度を定
義するあいまい表現対応メモリと、該あいまい表現対応
メモリにより、該あいまい表現データに対するメンバシ
ップ値を出力する機構と、上記数値データと、あいまい
表現データによって発生するメンバシップ値を切り喚え
る切換回路とを設けることにより、数値データに加えて
あいまい表現データでファジィ制御を行う為のメンバシ
ップ値を出力するようにしたものであるので、ファジィ
制御システムの入力として、数値データの他に、あいま
い表現データを入力可能とし、人間とのインタフェース
機能に適したコンサルテーションシステムが構築できる
と共に、その適用範囲が拡大できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のメンバシップ関数発生回路の構成例を
示した図。 第２図は本発明のファジィ制御の概念を示した図。 第３図はファジィ制御の概念を示した図。 第４図は従来のファジィ制御回路の構成例を示した図。 である。 図面において、 １０、４０．５０は推論規則制御回路。 １１．１３は入力レジスタ、又は数値データ入力レジス
タ。 １２．１４．７０はメンバシップ関数発生回路。 １５は最小値検出回路。 １６は出力メンバシップ関数発生回路。 １７は闇値回路。 ２０は最大値による関数発生回路。 ３０は重心計算回路。 ６２はあいまいデータ入力レジスタ。 ７１は関数メモリ、７２は切換回路。 ７３は比較回路。 ７４はあいまい表現対応メモリ。 ７５は定数発生回路９． ７６はメンバシップ値レジスタ。 をそれぞれ示す。 ＄４　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 あいまいな表現を許す推論規則によって制御されるファ
   ジィ制御システムにおいて、ある要素がどの程度該推論
   規則において定義される集合に属するかを定義するメン
   バシップ関数発生回路に、数値データの他に、あいまい
   表現データを入力する機構（６２）を付加し、 上記あいまい表現が適用される推論規則において定義さ
   れる集合に属する確度を定義するあいまい表現対応メモ
   リ（７４）と、該あいまい表現データに対するメンバシ
   ップ値を出力する機構（７３、７５）と、 上記数値データに対するメンバシップ値と、あいまい表
   現データによって発生するメンバシップ値とを切り換え
   る切換回路（７２）とを設け、数値データ、又はあいま
   い表現データを入力してファジィ制御を行う為のメンバ
   シップ関数値を出力することを特徴とするあいまい推論
   制御方式。