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卒業論文
「実時間制御用知識ベース・システムの実装」

研究の背景

知識ベース・システムは,蓄えられた知識を利用して推論を実行し意志決定を行なう問題解決機構である.知識ベース・システムは問題の解決方法を知識という形で細かに記述でき,知識ベース・システム自身が知識を組み合わせて動的に問題解決を行なう.そのため,プログラム記述者が想定しなかった状況の組み合わせで問題解決を行なわなくてはならないときや,想定できる状況の組み合わせが多すぎてその全てを場合分けによって記述するのが難しいときにも,その場の状況に合った知識を組み合わせ臨機応変に解決方法を導き出すことができる.

しかし,知識ベース・システムが問題解決のために用いる推論は処理に必要な時間の予測が難しい.よって知識ベース・システムは,実時間制御,つまり制御対象の状態変化速度によって規定される時間内に何らかの判断を下せることが保証できない.このため,知識ベース・システムを実時間での制御問題の解決に利用する例はあまり多くなかった.

だが,この問題に対応できるようになれば,知識ベース・システムは実時間における制御で大いに役立つことが期待できる.

アプローチ

実時間で制御を行なうためには,制御対象の状態が大きく変化する前に問題解決を行ない,必ず何らかの応答を返すことで制御対象を安定させることが必要である.そのためには,たとえ求めた解が最適解で無かったとしても,制御対象を安定して動作させるのに事足りる程度の解が求められれば十分であると考える.

このように解の質よりも解の導出時間を重視する場合には,推論を行なう際に解を得られる可能性が高いと思われる有望な知識を選ぶことによって,応答が必要とされる時間までにシステムを安定させるのに十分な解を求められればよい.また,推論で解が1つも見つからなかったとしても,制御システムがそれをフォローするような動作を行なえることが求められる.

そのためには,状況に合わせて探索過程を制御したり推論結果をフォローする応答を制御対象へ返すための知識(メタ知識)が必要となる.また,探索過程の制御を行なうための知識を更に大まかに分類し制御するための知識(メタ・メタ知識)を用意する必要も出てくる.こうして知識はメタレベルによって階層化され,より上位の知識がより下位の知識によって制御されることとなる.また,下位の知識を用いて解が一つも得られなかったときは,下位の知識は上位の知識に解が見つからなかったことを応答として返し,上位の知識でそれをフォローするような制御を行なうことで,応答待ちでシステムが止まってしまうことが無いよう努めるようにする.

研究の目的

本研究では,実時間制御における問題解決に対処できるように,知識のメタレベルによって階層化された制御システムの設計開発を大目標とする. そのために,まずはメタ知識によって制御された知識を用いて推論を行なえる知識ベース・システムを実装することを目的とした.

卒業論文予稿(pdf形式)