WO2020196033A1 - 推論装置、推論方法および記録媒体 - Google Patents

推論装置、推論方法および記録媒体 Download PDF

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increase
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fluid
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駿平 窪澤
貴士 大西
慶雅 鶴岡
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日本電気株式会社
国立研究開発法人産業技術総合研究所
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    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06N—COMPUTING ARRANGEMENTS BASED ON SPECIFIC COMPUTATIONAL MODELS
    • G06N5/00—Computing arrangements using knowledge-based models
    • G06N5/02—Knowledge representation; Symbolic representation
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    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06N—COMPUTING ARRANGEMENTS BASED ON SPECIFIC COMPUTATIONAL MODELS
    • G06N5/00—Computing arrangements using knowledge-based models
    • G06N5/04—Inference or reasoning models
    • G06N5/046—Forward inferencing; Production systems

Definitions

  • the present invention relates to an inference device, an inference method, and a recording medium.
  • Patent Document 1 describes a service design support device for interpreting an output result when a qualitative simulation is performed at the design stage of an IT service in association with an actual service behavior.
  • This service design support device determines a combination of parameters that may affect the quality of the target service in the service design information based on the connection state of the system component device that is the execution base of the target service. Then, this service design support device determines whether or not the list of service behaviors (state transitions) in the simulation result includes a transition to a state that is interpreted as impaired service quality. To do.
  • An example of an object of the present invention is to provide an inference device, an inference method, and a recording medium capable of solving the above-mentioned problems.
  • the inference device is qualitative with an inference rule that derives an output representing either an increase, a decrease, or no change from an input indicating an increase and a value indicating a decrease. It is equipped with an inference means for making inferences.
  • the inference method is qualitative with inference rules that derive an output representing either an increase, a decrease, or no change from an input of an increase and a value indicating a decrease. Including making inferences.
  • the recording medium uses inference rules that derive from the input of a value indicating an increase and a value indicating a decrease to an output indicating either an increase, a decrease, or no change to the computer. To memorize the program for executing qualitative inference.
  • FIG. 1 is a schematic block diagram showing a functional configuration of the inference device 100 according to the embodiment.
  • the inference device 100 includes a communication unit 110, a display unit 120, an operation input unit 130, a storage unit 180, and a control unit 190.
  • the control unit 190 includes an inference unit 191.
  • the reasoning device 100 performs qualitative reasoning.
  • the inference device 100 performs qualitative inference by switching inference rules between behavior estimation that does not involve direct control of the controlled object and planning for controlling the controlled object (hereinafter, referred to as control planning). This allows the inference device 100 to present a possible plan.
  • the control target (the target for inference by the inference device 100) may be, for example, a chemical plant that manufactures a synthetic product from a plurality of raw materials.
  • a chemical plant for example, a synthetic product is produced from a plurality of raw materials via a plurality of intermediates.
  • synthetic products or intermediates are produced from inputs to each process through multiple processes.
  • a regulating valve for adjusting the input amount to the process, a regulating valve for adjusting the output amount from the process, and the like are installed in each process.
  • the controlled object is a chemical plant.
  • the degree of opening / closing (opening) of each flow rate control valve installed in the chemical plant is controlled.
  • the inference device 100 estimates, for example, the state of each flow rate control valve (for example, an increase or decrease in the valve opening degree) in the case of manufacturing a desired synthetic product by using qualitative inference.
  • the degree of opening and closing of each flow control valve is controlled according to (inference result).
  • the control target (the target for inference by the inference device 100) is not limited to the chemical plant, and may include a process in which the output amount is determined according to the input amount.
  • the control target may be, for example, a factory that manufactures electrical products, a factory that manufactures processed agricultural products, and the like.
  • the communication unit 110 communicates with another device.
  • the communication unit 110 acquires information for qualitative reasoning such as information on inference rules and propositions from other devices.
  • the display unit 120 includes a display screen such as a liquid crystal panel or an LED (Light Emitting Diode) panel, and displays various images.
  • the display unit 120 displays the inference result by the inference device 100.
  • the operation input unit 130 includes an input device such as a keyboard and a mouse, and accepts user operations. For example, when the user inputs information for qualitative reasoning, the operation input unit 130 accepts the input.
  • the storage unit 180 stores various information. The storage unit 180 is configured by using the storage device included in the inference device 100.
  • the storage unit 180 stores, for example, an inference rule representing the state of each component in the controlled object, and an inference rule representing the correspondence between the input of each component and the output of the component.
  • the component is a flow control valve installed for each material in the process of making one mixture from two materials
  • Information representing the inference rule that the output amount increases may be stored.
  • the storage unit 180 may store in advance information representing an inference rule that the output amount decreases when both of the two input amounts decrease.
  • the storage unit 180 may store in advance information representing an inference rule that the output amount has not changed when both of the two input amounts have not changed.
  • the inference rule created as described later may be stored in the storage unit 180.
  • the inference rule used by the inference device 100 is not limited to the above-mentioned example.
  • the control unit 190 controls each unit of the inference device 100 to execute various processes.
  • the function of the control unit 190 is executed by the CPU (Central Processing Unit) included in the inference device 100 reading a program from the storage unit 180 and executing the program.
  • the inference unit 191 executes qualitative inference of the inference device 100.
  • the inference unit 191 outputs either an increase, a decrease, or no change (either an increase, a decrease, or no change) from the input of the value indicating the increase and the value indicating the decrease.
  • Qualitative inference is performed using the inference rule that leads to the output that represents.
  • the input is the state of the flow control valve installed to adjust the amount of the two materials (eg opening). (Increase or decrease).
  • the output also represents an increase or decrease in the amount of the mixture.
  • the inference unit 191 uses inference rules (inference rules for control planning) to guide either increase, decrease, or no change in the case of control planning and the case of behavior estimation, and indefinite values. Qualitative inference is performed by switching between the use of inference rules to be derived (inference rules for behavior control).
  • FIG. 2 is a diagram showing an example of an object of inference by the inference device 100.
  • FIG. 2 shows an example in which the inference device 100 infers an increase or decrease in the flow rate of a fluid in a pipe provided with a flow rate control valve.
  • the fluid flowing through the flow path W111 in the pipe flows into the flow rate control valve 912.
  • the fluid that has passed through the flow rate control valve 912 flows through the flow path W112.
  • a flow meter 911 is provided in the flow path W111.
  • the fluid flowing through the flow path W121 flows into the flow rate control valve 914.
  • the fluid that has passed through the flow rate control valve 914 flows through the flow path W122.
  • a flow meter 913 is provided in the flow path W121.
  • the fluid flowing through the flow path W112 and the fluid flowing through the flow path W122 merge at the joint point 915 of the pipe, and the merged fluid flows through the flow path W131.
  • the flow paths W111, W112, W121, W122, and W131 are referred to as "A”, “B”, “C”, “D”, and “E”, respectively.
  • the flowmeters 911 and 913 are referred to as “F 1 " and “F 2 ", respectively.
  • the flow control valves 912 and 914 are referred to as “v 1 " and “v 2 ", respectively.
  • the inference device 100 does not perform quantitative inference as to how much the flow rate is, but makes qualitative inference as to whether the flow rate increases, decreases, or does not change (neither increases nor decreases).
  • the increase, decrease, and no change of the flow rate are indicated by “+”, “-”, and “0", respectively.
  • the increase, decrease, and no change of the opening degree of the flow control valve are also indicated by "+", "-", and "0", respectively.
  • Equation (1) indicates that if both of the bin arguments (influencing values) are unchanged (no increase / decrease), the bin value (affected value) is also unchanged (no increase / decrease). ing.
  • at least one of the bin arguments (influencing values) increases (“+”), and the value of the other argument increases (“+”) or does not change. If it is (“0”), the value of bin (value affected) is also increased (“+”).
  • the bin value (affected value) is increased (affected value). It can be "+"), decreased ("-"), or unchanged ("0"). This is shown by the equation (4).
  • the opening degree of the flow rate control valve 912 is decreased. It is effective to let them. How much to reduce the opening degree of the flow rate control valve 912 cannot be obtained by qualitative reasoning because it is necessary to obtain it by quantitative reasoning, but if it can be inferred that the opening degree of the flow rate control valve 912 should be reduced, this can be determined. It is considered effective to present it.
  • the inference unit 191 makes inferences using different inference rules for diagnosis (behavior estimation) and control planning. For example, in the behavior estimation for inferring the increase / decrease in the flow rate of the fluid in the flow path W112 based on the increase / decrease in the flow rate of the fluid in the flow path W111 and the increase / decrease in the opening degree of the flow rate control valve, the inference unit 191 uses the above equation. Inference is performed using the inference rules shown in (4).
  • the inference unit 191 makes inferences using the inference rules shown in Eq. (6) instead of Eq. (4).
  • Cbin is a binary operation that replaces “bin” in the equation (4), and shows the relationship between the increase / decrease in the argument of “cbin” and the increase / decrease in the value of “cbin” as in the case of “bin”. ..
  • the difference between the equation (4) and the equation (6) is whether the value on the right side is "?" Or "0".
  • the inference unit 191 can calculate and present a plan such as presenting an increase / decrease in the opening degree of the flow rate control valve 912 in order to make the increase / decrease in the flow rate in the flow path W112 a desired state.
  • the difference between behavior estimation and control planning here is whether or not the inference result is directly used to control the target. For example, in behavior estimation such as estimation of increase / decrease in flow rate, even if it is inferred that the flow rate increases, control such as increasing the flow rate according to the inference result is not performed. On the other hand, in control planning such as setting the opening degree of the flow rate control valve, the opening degree of the flow rate control valve can be reduced according to the inference result that the opening degree of the flow rate control valve is reduced.
  • equation (6) can be described as an inference rule like equations (7) and (8).
  • the inference rule of the equation (7) can be used.
  • “Decrease” represents a predicate indicating a decrease in quantity.
  • “decrease (x)” means “x decreases”.
  • “Increase” indicates an increase in quantity.
  • “increase (v)” means “v increases”.
  • “Unchange” represents a predicate indicating that the amount does not increase or decrease.
  • “unchange (z)” means that "z does not increase or decrease (change)”.
  • “Cbin” indicates that the arguments x, v and z have a relationship between the arguments (x and v) of the binary operation “cbin” of the equation (6) and the value (z) of “cbin”. Represents a predicate.
  • “ ⁇ ” represents “if” (that is, implication).
  • “ ⁇ ” represents the logical product.
  • the inference unit 191 may automatically use the inference rule for behavior estimation and the inference rule for control planning according to the application target of the inference rule.
  • the reasoning unit 191 uses the reasoning rule based on the equation (4) when performing the descriptive reasoning, and uses the reasoning rule based on the equation (6) when performing the hypothetical reasoning.
  • the inference rule for behavior estimation and the inference rule for control planning may be automatically used properly.
  • the user of the inference device 100 performs a user operation for instructing switching between the behavior estimation mode and the control planning mode using the operation input unit 130, and the inference device 100 is for behavior estimation based on the user's instruction.
  • the inference rules and the inference rules for control planning may be used properly.
  • the inference unit 191 creates an inference rule (inference rule for control planning) that derives an output of either increase, decrease, or no change from the input of the value indicating increase and the value indicating decrease. Use to make qualitative reasoning. As a result, the inference device 100 can present a possible plan in the planning of control using qualitative inference.
  • the value may not be uniquely determined as in the above equation (4).
  • qualitatively inferring an increase or decrease such as an increase, decrease, or no increase or decrease in the flow rate of a fluid
  • qualitative reasoning does not uniquely determine the value.
  • planning control such as increasing or decreasing the opening of the flow control valve using this inference rule
  • the inference rule is determined by the appearance of "?” (Item whose value is not uniquely determined) in the inference rule. In some cases, it cannot be selected properly and control planning cannot be performed properly.
  • the inference device 100 it is possible by performing qualitative inference using an inference rule that derives an output of either increase, decrease, or no change from the input of the value indicating increase and the value indicating decrease.
  • the inference unit 191 uses an inference rule (inference rule for control planning) that leads to either increase, decrease, or no change, and an inference rule that derives an indefinite value (inference rule for behavior estimation). To perform qualitative inference. As a result, the inference device 100 can perform both behavior estimation and control planning with high accuracy.
  • the inference unit 191 can avoid the above-mentioned decrease in inference accuracy by properly using the inference rule for behavior estimation and the inference rule for control planning.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of the configuration of the inference device 300 according to the embodiment.
  • the inference device 300 includes an inference unit 301.
  • the inference unit 301 performs qualitative inference using an inference rule that derives an output of either increase, decrease, or no change from the input of the value indicating increase and the value indicating decrease.
  • a possible plan can be presented in the planning of control using qualitative inference.
  • the value may not be uniquely determined as in the above equation (4).
  • qualitatively inferring an increase or decrease such as an increase, decrease, or no increase or decrease in the flow rate of a fluid
  • qualitative reasoning does not uniquely determine the value.
  • planning control such as increasing or decreasing the opening of the flow control valve using this inference rule
  • the inference rule is determined by the appearance of "?” (Item whose value is not uniquely determined) in the inference rule. In some cases, it cannot be selected properly and control planning cannot be performed properly.
  • the inference device 300 it is possible by performing qualitative inference using an inference rule that derives a value indicating an increase, a decrease, or no change from the input of a value indicating an increase and a value indicating a decrease.
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of a processing procedure in the inference method according to the embodiment.
  • the inference method shown in FIG. 4 includes a step of performing qualitative inference (step S11).
  • step S11 qualitative inference is performed using an inference rule that derives an output of either increase, decrease, or no change from the input of the value indicating increase and the value indicating decrease.
  • the reasoning method shown in FIG. 4 can present a possible plan in the planning of control using qualitative reasoning.
  • the value may not be uniquely determined as in the above equation (4).
  • qualitatively inferring an increase or decrease such as an increase, decrease, or no increase or decrease in the flow rate of a fluid
  • qualitative reasoning does not uniquely determine the value.
  • planning control such as increasing or decreasing the opening of the flow control valve using this inference rule
  • the inference rule is determined by the appearance of "?” (Item whose value is not uniquely determined) in the inference rule. In some cases, it cannot be selected properly and control planning cannot be performed properly.
  • FIG. 5 is a schematic block diagram showing a configuration of a computer according to at least one embodiment.
  • the computer 700 includes a CPU (Central Processing Unit) 710, a main storage device 720, an auxiliary storage device 730, and an interface 740. Any one or more of the above inference devices 100 and 300 may be mounted on the computer 700. In that case, the operation of each of the above-mentioned processing units is stored in the auxiliary storage device 730 in the form of a program.
  • the CPU 710 reads the program from the auxiliary storage device 730, expands it to the main storage device 720, and executes the above processing according to the program.
  • the CPU 710 secures a storage area corresponding to each of the above-mentioned storage units in the main storage device 720 according to the program. Communication between each device and other devices is executed by having the interface 740 have a communication function and performing communication according to the control of the CPU 710.
  • the auxiliary storage device 730 is, for example, a non-transitory recording medium such as a CD (Compact Disc) or a DVD (digital versatile disc).
  • the operation of the control unit 190 is stored in the auxiliary storage device 730 in the form of a program.
  • the CPU 710 reads the program from the auxiliary storage device 730, expands it to the main storage device 720, and executes the above processing according to the program. Further, the CPU 710 secures a storage area corresponding to the storage unit 180 in the main storage device 720 according to the program.
  • the communication performed by the communication unit 110 is executed by having the interface 740 have a communication function and performing communication according to the control of the CPU 710.
  • the function of the display unit 120 is executed by having the interface 740 have a display device and displaying an image on the display screen of the display device according to the control of the CPU 710.
  • the function of the operation input unit 130 is performed by the interface 740 having an input device, accepting a user operation, and outputting a signal indicating the accepted user operation to the CPU 710.
  • the operation of the inference unit 301 is stored in the auxiliary storage device 730 in the form of a program.
  • the CPU 710 reads the program from the auxiliary storage device 730, expands it to the main storage device 720, and executes the above processing according to the program.
  • the term "computer system” as used herein includes hardware such as an OS (Operating System) and peripheral devices.
  • the "computer-readable recording medium” is a portable medium such as a flexible disk, a magneto-optical disk, a ROM (Read Only Memory), a CD-ROM (Compact Disc Read Only Memory), or a hard disk built in a computer system. It refers to a storage device such as.
  • the above-mentioned program may be for realizing a part of the above-mentioned functions, and may further realize the above-mentioned functions in combination with a program already recorded in the computer system.
  • the present invention may be applied to an inference device, an inference method, and a recording medium.

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Abstract

推論装置が、増加を示す値と減少を示す値との入力から、増加、減少、または変化なしのいずれかを表す出力を導く推論規則を用いて定性推論を行う。

Description

推論装置、推論方法および記録媒体
　本発明は、推論装置、推論方法および記録媒体に関する。
　定性推論に関連して幾つかの技術が提案されている。
　例えば、特許文献１には、ＩＴサービスの設計段階で定性シミュレーションを行った場合の出力結果を実際のサービス挙動と対応付けて解釈できるようにするためのサービス設計支援装置が記載されている。このサービス設計支援装置は、対象サービスの実行基盤となるシステム構成機器の接続状態に基づいて、サービス設計情報において対象サービスの品質に影響する可能性のあるパラメータの組み合わせを決定する。そして、このサービス設計支援装置は、シミュレーション結果におけるサービスの振る舞い（状態遷移）の一覧の中に、サービス品質が損なわれていると解釈されるような状態への遷移が含まれるか否かを判定する。
日本国特開２０１８－１４２０３２号公報
　複数の入力に対して１つの出力を行うような構成を有する対象（たとえば、流量調節弁が対象である場合の、入り口側流量および弁開度と、出口側流量との関係）を、定性推論を用いて推論し、推論結果に応じて対象を制御するプランニングを行うとする。この場合に、対象における複数の入力量がお互いに増加と減少とで相反することで、出力量の増減を一意に定められない場合がある。これに対し、このようなプランニングで、可能なプランを提示できることが好ましい。
　本発明の目的の一例は、上述の課題を解決することのできる推論装置、推論方法および記録媒体を提供することである。
　本発明の第１の態様によれば、推論装置は、増加を示す値と減少を示す値との入力から、増加、減少、または変化なしのいずれかを表す出力を導く推論規則を用いて定性推論を行う推論手段を備える。
　本発明の第２の態様によれば、推論方法は、増加を示す値と減少を示す値との入力から、増加、減少、または変化なしのいずれかを表す出力を導く推論規則を用いて定性推論を行うことを含む。
　本発明の第３の態様によれば記録媒体は、コンピュータに、増加を示す値と減少を示す値との入力から、増加、減少、または変化なしのいずれかを表す出力を導く推論規則を用いて定性推論を行うことを実行させるためのプログラムを記憶する。
　この発明の実施形態によれば、定性推論を用いた制御のプランニングにおいて、可能なプランを提示することができる。
実施形態に係る推論装置の機能構成を示す概略ブロック図である。 実施形態に係る推論装置による推論の対象の例を示す図である。 実施形態に係る推論装置の構成の例を示す図である。 実施形態に係る推論方法における処理手順の例を示す図である。 少なくとも１つの実施形態に係るコンピュータの構成を示す概略ブロック図である。
　以下、本発明の実施形態を説明するが、以下の実施形態は請求の範囲にかかる発明を限定しない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
　図１は、実施形態に係る推論装置１００の機能構成を示す概略ブロック図である。図１に示す構成で、推論装置１００は、通信部１１０と、表示部１２０と、操作入力部１３０と、記憶部１８０と、制御部１９０とを備える。制御部１９０は、推論部１９１を備える。
　推論装置１００は、定性推論を行う。特に、推論装置１００は、制御対象に対する直接の制御を伴わない挙動推定と、制御対象を制御するためのプランニング（以下、制御プランニングと称する）とで推論規則を切り替えて定性推論を行う。これにより、推論装置１００は、可能なプランを提示することができる。
　制御対象（推論装置１００が推論を行う対象）は、たとえば、複数の原料から合成品を製造する化学プラントであってもよい。例えば、制御対象の化学プラントでは、例えば、複数の原料から複数の中間体を経て合成品が製造されている。この化学プラントでは、それぞれのプロセスに対する入力から、複数のプロセスを経て合成品または中間体が製造される。この化学プラントでは、各プロセスに対して、該プロセスへの入力量を調整するための調整弁、該プロセスからの出力量を調整するための調整弁等が設置されている。
　本実施形態では、説明の便宜上、制御対象が化学プラントであるとする。また、所望の合成品を製造するために、化学プラントに設置されている各流量調節弁の開閉程度（開度）を制御する。この場合に、推論装置１００は、たとえば、所望の合成品を製造する場合における各流量調節弁の状態（例えば、弁開度の増加または減少）を、定性推論を用いて推定し、推定した状態（推論結果）に応じて各流量調節弁の開閉程度を制御する。
　ただし、制御対象（推論装置１００が推論を行う対象）は、化学プラントに限定されず、入力量に応じて出力量が決まるようなプロセスを含んでいればよい。制御対象は、たとえば、電機製品を製造する工場や、農作物の加工品を作成する工場等であってもよい。
　通信部１１０は、他の装置と通信を行う。例えば、通信部１１０は、他の装置から推論規則及び命題に関する情報など定性推論のための情報を取得する。
　表示部１２０は、例えば液晶パネルまたはＬＥＤ（Light Emitting Diode、発光ダイオード）パネルなどの表示画面を備え、各種画像を表示する。例えば、表示部１２０は、推論装置１００による推論結果を表示する。
　操作入力部１３０は、例えばキーボードおよびマウス等の入力デバイスを備え、ユーザ操作を受け付ける。例えば、ユーザが定性推論のための情報を入力する場合、操作入力部１３０がその入力を受け付ける。
　記憶部１８０は、各種情報を記憶する。記憶部１８０は、推論装置１００が備える記憶デバイスを用いて構成される。
　記憶部１８０は、たとえば、制御対象における各構成要素の状態を表す推論規則、及び、各構成要素の入力と、該構成要素の出力との対応関係を表す推論規則を格納する。構成要素が、２つの材料から１つの混合体を作成するプロセスにおいて各材料に対して設置されている流量調節弁である場合、記憶部１８０に、あらかじめ、２つの入力量がともに増加した場合に、出力量が増加するという推論規則を表す情報が格納されていてもよい。同様に、記憶部１８０に、あらかじめ、２つの入力量がともに減少した場合に、出力量が減少するという推論規則を表す情報が格納されていてもよい。または、記憶部１８０に、あらかじめ、２つの入力量がともに変化していない場合に、出力量が変化していないという推論規則を表す情報が格納されていてもよい。記憶部１８０には、後述するように作成される推論規則が格納されてもよい。
　ただし、推論装置１００が用いる推論規則は、上述した例に限定されない。
　制御部１９０は、推論装置１００の各部を制御して各種処理を実行する。制御部１９０の機能は、推論装置１００が備えるＣＰＵ（Central Processing Unit、中央処理装置）が、記憶部１８０からプログラムを読み出して実行することで実行される。
　推論部１９１は、推論装置１００の定性推論を実行する。特に、推論部１９１は、制御のプランニングの場合、増加を示す値と減少を示す値との入力から、増加、減少、または変化なしのいずれかの出力（増加、減少、または変化なしのいずれかを表す出力）を導く推論規則を用いて定性推論を行う。たとえば、化学プラントの例において２つの材料を混合して１つの混合体を製造する場合、入力は、２つの材料の量を調整するために設置されている流量調節弁の状態（例えば、開度の増加または減少）を表す。また、出力は、該混合体の量の増減を表す。
　また、推論部１９１は、制御のプランニングの場合と挙動推定の場合とで、増加、減少、または変化なしのいずれかを導く推論規則（制御のプランニング用の推論規則）の使用と、不定値を導く推論規則（挙動制御用の推論規則）の使用とを切り替えて定性推論を行う。
　図２は、推論装置１００による推論の対象の例を示す図である。図２は、推論装置１００が、流量調節弁が設けられた配管における流体の流量の増減を推論する場合の例を示す。
　図２に示す配管９１０では、配管内の流路Ｗ１１１を流れる流体が流量調節弁９１２に流入する。流量調節弁９１２を経由した流体は、流路Ｗ１１２を流れる。流路Ｗ１１１には流量計９１１が設けられている。また、流路Ｗ１２１を流れる流体が流量調節弁９１４に流入する。流量調節弁９１４を経由した流体は、流路Ｗ１２２を流れる。流路Ｗ１２１には流量計９１３が設けられている。
　流路Ｗ１１２を流れる流体と流路Ｗ１２２を流れる流体とは、配管の結合箇所９１５で合流し、合流した流体が流路Ｗ１３１を流れる。
　流路Ｗ１１１、Ｗ１１２、Ｗ１２１、Ｗ１２２、Ｗ１３１をそれぞれ「Ａ」、「Ｂ」、「Ｃ」、「Ｄ」、「Ｅ」と表記する。また、流量計９１１、９１３をそれぞれ「Ｆ１」、「Ｆ２」と表記する。流量調節弁９１２、９１４をそれぞれ「ｖ１」、「ｖ２」と表記する。
　推論装置１００は、流量がどの程度かといった定量推論は行わず、流量が増加するか、減少するか、あるいは変化なし（増加も減少もしない）かといった定性推論を行う。
　流量の増加、減少、変化なしを、それぞれ「＋」、「－」、「０」で示す。流量調節弁の開度の増加、減少、変化なしも、それぞれ「＋」、「－」、「０」で示す。
　流路Ｗ１１２における流体の流量の増減は、流路Ｗ１１１における流体の流量の増減、および、流量調節弁９１２の開度の増減に影響される。これを「Ｂ＝ｂｉｎ（Ａ，ｖ１）」と表記する。ｂｉｎは二項演算子を示す。
　流路Ｗ１２２における流体の流量の増減は、流路Ｗ１２１における流体の流量の増減、および、流量調節弁９１４の開度の増減に影響される。これを「Ｄ＝ｂｉｎ（Ｃ，ｖ２）」と表記する。
　流路Ｗ１３１における流体の流量の増減は、流路Ｗ１１２における流体の流量の増減、および、流路Ｗ１２２における流体の流量の増減に影響される。これを「Ｅ＝ｂｉｎ（Ｂ，Ｄ）」と表記する。
　ｂｉｎの値を以下のようにする。
　まず、ｂｉｎ（０，０）を式（１）のように定める。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　式（１）は、ｂｉｎの引数（影響を及ぼす値）が２つとも変化なし（増減なし）であれば、ｂｉｎの値（影響される値）も変化なし（増減なし）であることを示している。例えば、流路Ｗ１１１における流体の流量が変化しておらず、かつ、流量調節弁９１２の開度も変化していない場合、推論部１９１は、「Ｂ＝ｂｉｎ（Ａ，ｖ１）」に基づいて、流路Ｗ１１２における流体の流量は変化なしと推論する。
　また、式（２）のように、ｂｉｎの引数（影響を及ぼす値）のうち少なくとも何れか１つが増加し（「＋」）、もう１つの引数の値が増加（「＋」）または変化なし（「０」）である場合、ｂｉｎの値（影響される値）も増加（「＋」）とする。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　例えば、流路Ｗ１１１における流体の流量が増加しており、かつ、流量調節弁９１２の開度が変化していない場合、推論部１９１は、「Ｂ＝ｂｉｎ（Ａ，ｖ１）」に基づいて、流路Ｗ１１２における流体の流量は増加していると推論する。
　また、式（３）のように、ｂｉｎの引数（影響を及ぼす値）のうち少なくとも何れか１つが減少し（「－」）、もう１つの引数の値が減少（「－」）または変化なし（「０」）である場合、ｂｉｎの値（影響される値）も減少（「－」）とする。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
　例えば、流路Ｗ１１１における流体の流量が減少しており、かつ、流量調節弁９１２の開度が変化していない場合、推論部１９１は、「Ｂ＝ｂｉｎ（Ａ，ｖ１）」に基づいて、流路Ｗ１１２における流体の流量は減少していると推論する。
　一方、ｂｉｎの引数（影響を及ぼす値）のうち何れか一方が増加（「＋」）で、もう一方が減少（「－」）の場合、ｂｉｎの値（影響される値）は、増加（「＋」）、減少（「－」）、変化なし（「０」）のいずれともなり得る。これを式（４）のように示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
　「？」は、値を一意に定められないことを示す。
　例えば、流路Ｗ１１１における流体の流量が減少しており、かつ、流量調節弁９１２の開度が増加している場合、流路Ｗ１１２における流体の流量の増減を求めるためには、流路Ｗ１１１における流体の流量の減少量、および、流量調節弁９１２の開度の増加量といった定量的な情報が必要である。このため、定性推論では、流路Ｗ１１２における流体の流量の増減を一意に推定できない。
　このため、推論部１９１は、「Ｂ＝ｂｉｎ（Ａ，ｖ１）」に基づいて、流路Ｗ１１２における流体の流量を特定不能（「？」）と推論する。
　また、ｂｉｎの引数（影響を及ぼす値）の何れかの値を一意に定められない（「？」）場合、ｂｉｎの値も一意に定められない（「？」となる）。これを式（５）のように示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
　「＊」はワイルドカード（Wild Card）であり、「＋」、［－］、または、「０」を表す。
　例えば、流路Ｗ１１２における流体の流量が特定不能（「？」）である場合、推論部１９１は、「Ｅ＝ｂｉｎ（Ｂ，Ｄ）」に基づいて、流路Ｗ１３１における流体の流量を特定不能（「？」）と推論する。
　このように、流量の増減の推定といった挙動推定の場合、推論の前提となる状態によっては、推論結果の値を一意に定められない場合がある。
　一方、流量調節弁の開度の設定といった制御のプランニングの場合、所望の結果を得られるか確定できない場合でも、可能性のあるプランを示すことが有効である。
　例えば、図２の流路Ｗ１１１における流体の流量が増加しているのに対し、流路Ｗ１１２における流体の流量を一定に保ちたい（増減させたくない）場合、流量調節弁９１２の開度を減少させることが有効である。
　流量調節弁９１２の開度をどの程度減少させるかは、定量推論にて求める必要があるため定性推論では求められないが、流量調節弁９１２の開度を減少させるべきことを推論できれば、これを提示することが有効と考えられる。
　そこで、推論部１９１は、診断用（挙動推定用）と制御のプランニング用とで異なる推論規則を用いて推論を行う。
　例えば、流路Ｗ１１１における流体の流量の増減と、流量調節弁の開度の増減とに基づいて、流路Ｗ１１２における流体の流量の増減を推論する挙動推定では、推論部１９１は、上記の式（４）のように示される推論規則を用いて推論を行う。
　これに対し、流路Ｗ１１１における流体の流量の増減に対し、流路Ｗ１１２における流体の流量の増減を所望の状態にするように、流量調節弁９１２の開度を制御するプランニングでは、推論部１９１は、式（４）に代えて式（６）のように示される推論規則を用いて推論を行う。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
　「ｃｂｉｎ」は、式（４）の「ｂｉｎ」に代わる二項演算であり、「ｂｉｎ」の場合と同様、「ｃｂｉｎ」の引数の増減と、「ｃｂｉｎ」の値の増減との関係を示す。式（４）と式（６）との違いは、右辺の値が「？」か「０」かの違いである。
　これにより、推論部１９１は、流路Ｗ１１２における流量の増減を所望の状態にするための、流量調節弁９１２の開度の増減の提示といったプランを算出し提示することができる。
　ここでいう挙動推定と制御のプランニングとの相違は、推論結果が対象の制御に直接的に用いられるか否かの相違である。例えば、流量の増減の推定といった挙動推定では、流量が増加すると推論されたからといって、推論結果に従って流量を増加させるといった制御は行われない。一方、流量調節弁の開度の設定といった制御のプランニングでは、流量調節弁の開度を減少させるという推論結果に従って、流量調節弁の開度を減少させることができる。
　なお、式（６）は、式（７）および式（８）のように、推論規則として記述することができる。流路Ｗ１１１の流体の流量が減少するなど、流量調節弁の入り口側の流量が減少する場合は、式（７）の推論規則を用いることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
　「ｄｅｃｒｅａｓｅ」は、量の減少を示す述語を表す。たとえば、「ｄｅｃｒｅａｓｅ（ｘ）」は、「ｘが減少する」ことを表す。「ｉｎｃｒｅａｓｅ」は、量の増加を示す。たとえば「ｉｎｃｒｅａｓｅ（ｖ）」は、「ｖが増加する」ことを表す。「ｕｎｃｈａｎｇｅ」は、量が増減しないことを示す述語を表す。たとえば、「ｕｎｃｈａｎｇｅ（ｚ）」は、「ｚが増減（変化）しない」ことを表す。「ｃｂｉｎ」は、その引数ｘ、ｖおよびｚが、式（６）の二項演算「ｃｂｉｎ」の引数（ｘおよびｖ）と、「ｃｂｉｎ」の値（ｚ）との関係にあることを示す述語を表す。「⇒」は、「ならば」（すなわち、含意）を表す。「∧」は、論理積を表す。
　一方、流路Ｗ１１１の流体の流量が増加するなど、流量調節弁の入り口側の流量が増加する場合は、式（８）の推論規則を用いることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
　推論部１９１が、挙動推定用の推論規則と制御のプランニング用の推論規則とを、推論規則の適用対象に応じて自動的に使い分けるようにしてもよい。
　たとえば、推論部１９１が、演繹推論を行うときは式（４）に基づく推論規則を用いて、仮説推論を行うときは式（６）に基づく推論規則を用いるというように、メタルールに基づいて、挙動推定用の推論規則と制御のプランニング用の推論規則とを自動的に使い分けるようにしてもよい。
　あるいは、推論装置１００のユーザが、操作入力部１３０を用いて挙動推定モードと制御プランニングモードとの切替を指示するユーザ操作を行うなど、推論装置１００が、ユーザの指示に基づいて挙動推定用の推論規則と制御のプランニング用の推論規則とを使い分けるようにしてもよい。
　以上のように、推論部１９１は、増加を示す値と減少を示す値との入力から、増加、減少、または変化なしのいずれかの出力を導く推論規則（制御のプランニング用の推論規則）を用いて定性推論を行う。
　これにより、推論装置１００では、定性推論を用いた制御のプランニングにおいて、可能なプランを提示することができる。
　ここで、演繹に用いるための推論規則としては、上記の式（４）のように値が一意に定まらない場合がある。具体的には、流体の流量の増加、減少、または増減なしなど、増減の定性推論を行う場合、定量的な計算を行って初めて増減を判定できるようになることがある。この場合、定性推論では、値が一意に定まらない。
　この推論規則を用いて流量調節弁の開度を増加させるか減少させるかといった制御のプランニングを行う場合、推論規則に「？」（値が一意に定まらない項目）が現れることで、推論規則を適切に選択できず、制御のプランニングを適切に行えないことがある。
　これに対し、推論装置１００では、増加を示す値と減少を示す値との入力から、増加、減少、または変化なしのいずれかの出力を導く推論規則を用いて定性推論を行うことで、可能なプランを提案することができる。
　例えば、図２の流路Ｗ１１１における流体の流量が増加しているのに対して、流路Ｗ１１２における流体の流量を一定に保ちたい（増減させたくない）場合、推論部１９１が、式（４）に代えて式（６）に基づく推論規則を用いて仮説推論を行うことで、流量調節弁９１２の開度を減少させることを提案できる。
　また推論部１９１は、増加、減少、または変化なしのいずれかを導く推論規則（制御のプラニング用の推論規則）の使用と、不定値を導く推論規則（挙動推定用の推論規則）の使用とを切り替えて定性推論を行う。
　これにより、推論装置１００は、挙動推定と制御のプランニングとの両方を高精度に行うことができる。
　例えば、図２の流路Ｗ１１１における流体の流量が増加し、流量調節弁９１２の開度が減少している場合に、仮に、式（６）に基づく推論規則を用いて演繹により流路Ｗ１１２における流体の流量の増減を推論すると、本来、「？」（値が一意に定まらない）とされるべき流路Ｗ１１２における流体の流量の推定結果が、「０」となり、推論の精度が低くなってしまう。
　これに対し、推論部１９１が、挙動推定用の推論規則と制御のプランニング用の推論規則とを使い分けることで、上記のような推論精度の低下を回避することができる。
　図３は、実施形態に係る推論装置３００の構成の例を示す図である。
　図３に示す例で、推論装置３００は、推論部３０１を備える。
　かかる構成で、推論部３０１は、増加を示す値と減少を示す値との入力から、増加、減少、または変化なしのいずれかの出力を導く推論規則を用いて定性推論を行う。
　これにより、推論装置３００によれば、定性推論を用いた制御のプランニングにおいて、可能なプランを提示することができる。
　ここで、演繹に用いるための推論規則としては、上記の式（４）のように値が一意に定まらない場合がある。具体的には、流体の流量の増加、減少、または増減なしなど、増減の定性推論を行う場合、定量的な計算を行って初めて増減を判定できるようになることがある。この場合、定性推論では、値が一意に定まらない。
　この推論規則を用いて流量調節弁の開度を増加させるか減少させるかといった制御のプランニングを行う場合、推論規則に「？」（値が一意に定まらない項目）が現れることで、推論規則を適切に選択できず、制御のプランニングを適切に行えないことがある。
　これに対し、推論装置３００では、増加を示す値と減少を示す値との入力から、増加、減少、または変化なしのいずれかの値を導く推論規則を用いて定性推論を行うことで、可能なプランを提案することができる。
　例えば、図２の流路Ｗ１１１における流体の流量が増加しているのに対して、流路Ｗ１１２における流体の流量を一定に保ちたい（増減させたくない）場合、推論部３０１が、式（４）に代えて式（６）に基づく推論規則を用いて仮説推論を行うことで、流量調節弁９１２の開度を減少させることを提案できる。
　図４は、実施形態に係る推論方法における処理手順の例を示す図である。
　図４に示す推論方法は、定性推論を行う工程（ステップＳ１１）を含む。
　ステップＳ１１では、増加を示す値と減少を示す値との入力から、増加、減少、または変化なしのいずれかの出力を導く推論規則を用いて定性推論を行う。
　これにより、図４に示す推論方法では、定性推論を用いた制御のプランニングにおいて、可能なプランを提示することができる。
　ここで、演繹に用いるための推論規則としては、上記の式（４）のように値が一意に定まらない場合がある。具体的には、流体の流量の増加、減少、または増減なしなど、増減の定性推論を行う場合、定量的な計算を行って初めて増減を判定できるようになることがある。この場合、定性推論では、値が一意に定まらない。
　この推論規則を用いて流量調節弁の開度を増加させるか減少させるかといった制御のプランニングを行う場合、推論規則に「？」（値が一意に定まらない項目）が現れることで、推論規則を適切に選択できず、制御のプランニングを適切に行えないことがある。
　これに対し、図４に示す推論方法では、増加を示す値と減少を示す値との入力から、増加、減少、または変化なしのいずれかの出力を導く推論規則を用いて定性推論を行うことで、可能なプランを提案することができる。
　例えば、図２の流路Ｗ１１１における流体の流量が増加しているのに対して、流路Ｗ１１２における流体の流量を一定に保ちたい（増減させたくない）場合、式（４）に代えて式（６）に基づく推論規則を用いて仮説推論を行うことで、流量調節弁９１２の開度を減少させることを提案できる。
　図５は、少なくとも１つの実施形態に係るコンピュータの構成を示す概略ブロック図である。
　図５に示す構成で、コンピュータ７００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）７１０と、主記憶装置７２０と、補助記憶装置７３０と、インタフェース７４０とを備える。
　上記の推論装置１００および３００のうち何れか１つ以上が、コンピュータ７００に実装されてもよい。その場合、上述した各処理部の動作は、プログラムの形式で補助記憶装置７３０に記憶されている。ＣＰＵ７１０は、プログラムを補助記憶装置７３０から読み出して主記憶装置７２０に展開し、当該プログラムに従って上記処理を実行する。また、ＣＰＵ７１０は、プログラムに従って、上述した各記憶部に対応する記憶領域を主記憶装置７２０に確保する。各装置と他の装置との通信は、インタフェース７４０が通信機能を有し、ＣＰＵ７１０の制御に従って通信を行うことで実行される。補助記憶装置７３０は、たとえば、CD(Compact Disc)や、DVD(digital versatile disc)等の不揮発性(non-transitory)記録媒体である。
　推論装置１００がコンピュータ７００に実装される場合、制御部１９０の動作は、プログラムの形式で補助記憶装置７３０に記憶されている。ＣＰＵ７１０は、プログラムを補助記憶装置７３０から読み出して主記憶装置７２０に展開し、当該プログラムに従って上記処理を実行する。
　また、ＣＰＵ７１０は、プログラムに従って、記憶部１８０に対応する記憶領域を主記憶装置７２０に確保する。通信部１１０が行う通信は、インタフェース７４０が通信機能を有し、ＣＰＵ７１０の制御に従って通信を行うことで実行される。表示部１２０の機能は、インタフェース７４０が表示デバイスを有し、ＣＰＵ７１０の制御に従って表示デバイスの表示画面に画像を表示することで実行される。操作入力部１３０の機能は、インタフェース７４０が入力デバイスを有してユーザ操作を受け付け、受け付けたユーザ操作を示す信号をＣＰＵ７１０へ出力することで行われる。
　推論装置３００がコンピュータ７００に実装される場合、推論部３０１の動作は、プログラムの形式で補助記憶装置７３０に記憶されている。ＣＰＵ７１０は、プログラムを補助記憶装置７３０から読み出して主記憶装置７２０に展開し、当該プログラムに従って上記処理を実行する。
　なお、制御部１９０が行う処理の全部または一部を実行するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより各部の処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳ（Operating System）や周辺機器等のハードウェアを含むものとする。
　また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＣＤ－ＲＯＭ（Compact Disc Read Only Memory）等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであっても良い。
　以上、実施形態（及び実施例）を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施形態（及び実施例）に限定されものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
　この出願は、２０１９年３月２８日に出願された日本国特願２０１９－０６４９７６を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
　本発明は、推論装置、推論方法および記録媒体に適用してもよい。
　１００、３００　推論装置
　１１０　通信部（通信手段）
　１２０　表示部（表示手段）
　１３０　操作入力部（操作入力手段）
　１８０　記憶部（記憶手段）
　１９０　制御部（制御手段）
　１９１、３０１　推論部（推論手段）

Claims (4)

  1. 　増加を示す値と減少を示す値との入力から、増加、減少、または変化なしのいずれかを表す出力を導く推論規則を用いて定性推論を行う推論手段
    　を備える推論装置。
  2. 　前記推論手段は、前記推論規則の使用と、不定値を導く推論規則の使用とを切り替えて定性推論を行う、
    　請求項１に記載の推論装置。
  3. 　増加を示す値と減少を示す値との入力から、増加、減少、または変化なしのいずれかを表す出力を導く推論規則を用いて定性推論を行うこと
    　を含む推論方法。
  4. 　コンピュータに、
    　増加を示す値と減少を示す値との入力から、増加、減少、または変化なしのいずれかを表す出力を導く推論規則を用いて定性推論を行うこと
    　を実行させるためのプログラムを記憶した記録媒体。
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