WO1992005479A1 - Inference control system in artificial intelligence and robot control system - Google Patents

Description

明 細 人工知能 に お け る 推論制御 方式及 び 口 ボ ッ 卜 制 御方式

[技術分野 ]

本発明 は 、 人工知能 に お け る 推論制御方式及 び ロ ボ ッ 卜 制御方式 に 関 し 、 特 に外界及 び 自 己の状態 を認識 し つ つ問題解決 を行 う 推論制御方式及 び こ れ に基 づ く ロ ボ ッ 卜 制御方式 に 関 す る も の で あ る 。

[背景技術 ]

現在、 人ェ知能の研究 、 開 発は盛ん に行わ れて お り 、 口 ボ ッ 卜 や そ の 他の機械等の動作制御 、 あ る い は 診断 、 設計の支援 に応用 す る こ と が考え ら れ て レヽ る 。

一方 、 人工知能の応用 が期待 さ れ る 分野 に お い て は 、 動的 な環境変化 に 随時 自 律的 に 対処で き る 能力が要求 さ れ る 場合が少 な く な い。 そ の よ う な場合 、 人工知能 に よ る 推論制御 に は 特 に以下の能力 を備 え る こ と が期待 さ れ て い る

( 1 ) 外 界状況の認識結果 を反映 し た 問題解決能力

前 に プ ロ グ ラ ム等 に よ っ て行動 列 を 全 て 決定 す る の で は な く 、 大 ま かな プ ラ ン ニ ン グの 後 に 、 周 囲 の状 況 を取 り 込みつつ 、 そ の時の状況 に 合わせ て 行動 を 決 定 す る 能力 。

ロロ 令 の 随時割込 ， 中 断 · 再開能力 先 に 与 え ら れ た 命令 よ り も 優 先 度 の 高 い 命 令 を 後 カ ら 受 け付 け る こ と を許 し 、 先の 命令 を 中 断 し た り 、 割込命令終 了 後 に先の 命令の実行 を再開 す る 能力 。

( 3 ) 自 然言語 に よ る 入 出 力能力

自 然言 語 に よ る 命 令文 入 力 及 び応答 出 力 を す る 能 力 。

と こ ろ で 、 上記の 3 つの 2能力 を実現す る た め 、 予め問 題解決用 の プ ロ グ ラ ム を 入力 す る こ と な く 推論 に よ っ て 問題解決を行 う 種 々 の推論制御方式が研究、 開発 さ れて い る が、 従来の推論制御方式は一様 に 、 個 々 の 問題 に 対 し て 、 問題解決 用 知識ベー ス 及び メ タ 知識ベー ス よ り 問 題解決 用 知識や処理方法を読出 し て推論 し な が ら 問題解 決 を行 う も の で あ っ た。

し か し な が ら 、 上述 し た推論制御方式 は 、 基本動作等 の よ う に 同 じ 処理手順 に よ っ て な さ れ る 問 題解決 を何度 も 繰返す場合 に も 、 毎度同様 に問題解決用 知識や処理方 法 を読出 し て推論 し なが ら 問題解決を行 う た め無駄 な処 理が 多 く 、 こ の よ う な場合 に よ り 簡単 な 処理 に よ っ て 同 じ 問題解決 を行 う 推論制御方式が望 ま れて い た 。

本発明 の 人工知能 に お け る 推論制御方式 は 、 上記従来 の課題 を鑑み て な さ れた も の で あ り 、 過去 に経験 し た問 題解決を再度行 う 場合 に 、 よ り 簡単な処理で上記問題解 決 を行 う 手段を提供す る こ と を 目 的 と す る 。

[発明 の 開示 ] 上記の 目 的 を達成 す る 第 1 項の 発 明 は 、 制 御手段 と し て の推論 エ ン ジ ン と 、 自 己の状態 を監視 す る 自 己状態認 識部 と 、 外界の状態 を監視す る 外部璟境認識部 と 、 問題 解 決 用 の 知 識 ル ー ル を 格 納 し た 問 題 解 決 H 知 識 ベ ー ス と 、 問題解決の実行方法及びデー タ 処理方法 を示 す 情報 を 格納 し た メ タ 知識ベー ス と を有 し 、 上記問題解決用 知 識ベー ス 及 び メ 夕 知識ベー ス の情報 に 従 っ て 問題解決 を 行 い 、 上記 自 己状態認識部 と 外部環境認識部か ら の情報 に よ っ て外 界状況 を認識す る 人工知能 に お け る 推論制御 方式 に お い て 、 上記推論 エ ン ジ ン は 、 上記問題解決 を行 う た め上記問題解決用 知識ベー ス 及びメ 夕 知識べ一 ス を 参照 し て 問題の解法 を解析的 に示す解法の 木 を生成 し 、 上記解法の 木の終端 に位置す る 実行関数 を実行順 に並ベ て上記問題解決 を行 う た めの動作プ ロ グ ラ ム を生成 し 、 上記動作 プ ロ グ ラ ム に示 し た 処理手順 に 従 っ て 問題解決 を 行 う こ と を 特徴 と す る 。

こ れ に よ り 、 問題解決の実行の 際動作 プ ロ グ ラ ム を 構 成す る 各実行関数 の 間 ご と に命 令の割込み を行 う こ と が で き 、 外界状況の認識結果 を反映 し た 問題解決能 力 及 び 命令 の 随時割込 ♦ 中 断 · 再開能力 を高度 に実現す る こ と がで き る と レ、 う 効果力 あ る 。

ま た 、 本 発明 は生成 し た動作 プ ロ グ ラ ム を知識ベ ー ス に記憶 し て保存 し 、 該動作 プ ロ グ ラ ム に 示 す 処理手順 と 同 様 の 処理手 順 で 問 題 解 決 を 行 う こ と が 可能 な 問 題 に 対 し て 、 上記保存 し た動作 プ ロ グ ラ ム に 従 つ て 問題解決 を行 う こ と に よ り 、 過去 に経験 し た 問題解決を再度行 う 場合 に 、 同 じ 推論 を繰返す こ と な く 、 よ り 簡単な処理で 迅速 に上記問題解決 を行 う こ と がで き る 。

第 2 項の発明 は 、 第 1 項の発明 に お い て 、 自 己状態認 識部 と 外部璟境認識部 と 問題解決用 知識ベー ス と メ タ 知 識ベー ス と 問題又 は 命令の 入力手段 と が推論 エ ン ジ ン に 対 し て 同等 に位置 し 、 上記推論 エ ン ジ ン は 、 動作ブ ロ グ ラ ム を構成す る 実行関数 を 1 つ実行す る 度 に 、 上記 自 己 状態認識部 、 外部環境認識部.、 問題解決用 知識ベ ー ス 、 メ タ 知識ベー ス を巡回的 に検索 し 、 新 た な情報や 問題の 入力 を許容 す る こ と を特徴 と す る 。

こ れ に よ り 、 動作プ ロ グ ラ ム を実行中 に他の 命令の割 込みが容易 と な り 、 外界状況の認識結果を反映 し た 問題 解決能力 及び命令の 随時割込 · 中断 · 再開能力 を さ ら に 高度 に実現す る こ と がで き る と レヽ ぅ 効果があ る 。

第 3 項 の 発 明 は 、 第 1 項 ま た は 第 2 項 の 発 明 に お い て 、 動作デー タ を 入力す る 手段 と し て 自 然言語入力手段 を備 え 、 自 然言語 に よ る 動作命令を 入力 す る こ と を特徴 と す る 。

こ れ に よ り 、 自 然言語 に よ る 入 出 力 能 力 が飛躍 的 に 向上す る と レヽ ぅ 効果が あ る 。

第 4 項の 発 明 は 、 ロ ボ ッ 卜 の動作を制御す る 制御手段 と し て 問 題解 決 を 行 う に あ た り 問 題解決 用 知識 ベ ー ス 及び メ タ 知識べ一 ス を 参照 し て解法の木 を生成 し 、 上記 解法の木の終端 に位置す る 実行関数 を実行順 に並べ て上 記問題解決 を 行 う た め の処理手順 を示 す 動作 プ 口 グ ラ ム を 生成 し 、 上記動作プ ロ グ ラ ム に 示 し た 処理手順 に 従 つ て 問題解決 を行 う 推論エ ン ジ ン を 備 え た た め 、 ロ ボ 'ソ 卜 の動作を制御す る 動作プ ロ グ ラ ム を構成す る 各実行関数 の 間 ご と に 命令 の割込み を行 う こ と がで き 、 外界状況 の 結 果 を 反 映 し た 問 題 解 決能 力 及 び命 令 の 随 時割 込 み · 中 断 · 再開能力 を高度 に実現す る こ と がで き る と い う 効果カ S あ る 。

ま た 、 本発明 は生成 し た動作プ ロ グ ラ ム を知識べ - ス 憶 し て保存 し 、 該動作プ ロ グ ラ ム に示 す処理手順 と 同 様の処理手順で 問題解決 を行 う こ と が可能 な 問題 に 対 し て 、 上記保存 し た動作プ ロ グ ラ ム に 従 っ て ロ ボ ッ ト の 動作 を制御 す る こ と に よ り 、 過去 に経験 し た 動作 と 同様 の動作 を再度行 う 場合 に 、 同 じ 推論 を繰返 す こ と な < よ り 簡単 な処理で迅速 に 上記動作制御 を行 う こ と がで き る 。

[ 図面の簡単 な説明 ]

第 1 図 は本発明 の一実施例 に よ る 口 ボ 'ソ 卜 制御方式の シ ス テ ム構成を 示 す プ ロ ッ ク 図 、

2 図 は本実施例 に よ る 問題解決手順 を 示 す 流れ図 、 3 図 は本実施例 に 用 い る 問題解決 用 知識ベ ー ス の 内 容 を 示す 図 、 第 4 図 は本実施例 に 用 い る メ タ 知識の 内容 を 示 す 図 、 第 5 図 は本実施例 に 用 い る 自 己状態認識部の 内容 を 示 す 図 、

第 6 図 は本実施例 に よ る 問題解決の 際作成 さ れ る 木構 造の デー タ の一例 を 示す 図 、

第 7 図 は第 6 図 の デー タ よ り 生成 さ れた 解法の 木 を 示 す 図 、

第 8 図 は 第 7 図 の解法の木 よ り 生成 さ れ た動作プ ロ グ ラ ム に相 当 す る フ ロ ー チ ャ ー ト を 示 す 図 、

第 9 図乃至第 1 1 図 は本実施例 にお け る 動作プ ロ グ ラ ム の 仕様 を 示す 図 で あ る 。

[ 発明 を実施す る た めの最良の形態 ]

以下、 本発明 の実施例 につ い て 図面 を 参照 し て説明 す る 。

な お 、 本実施例 で は推論制御方式を 自 律移動 ロ ボ ッ 卜 の動作制御 に 応用 し た例 に つ い て説明 す る 。

第 1 図 は本発 明 の一実施例 に よ る 推論制 御方式の シ ス テ ム 構成 を示 す ブ σ ッ ク 図 で あ る 。

図示の よ う に 、 本実施例の推論制御方 式 は 、 制 御手段 と し ての推論 エ ン ジ ン 1 と 、 入力部 と し て 自 己状態認識 部 2 と 、 外部環境認識部 3 と 、 自 然言語文解析部 6 と 、 問題解決部 と し て問題解決用 知識ベー ス 4 と 、 メ タ 知識 ベー ス 5 と を備 え る と 共 に 、 出 力部 7 を有 し て い る 。

上記 自 然言語文解析部 6 は 、 与 え ら れ た 自 然言語文 に 対 し て 、 形 態 素 解析 及 び構 文 解析 を 行 っ て 概念記号 を ノ ー ド と す る 係 り 受 け構造 を抽 出 し 、 そ の結果 を フ レ ー ム 構造 に 変換 し た も の を 自 然言語文解釈 デ一 夕 と し て 推 論 エ ン ジ ン 1 に送 る 。

な お 、 自 然 言 語 解 析 部 6 の 形 態 素 解 析 に お い て は 、 従 来 の 方 法 を 用 い る こ と に よ っ て 実 現 さ れ る 。 ま た 、 構文 解析手 段 と し て は 、 文 脈 自 由 文 法 （ context free grammar ) に基づ く 解析手段や 、 拡張遷移網 ( augmented transition net ) 等を 禾 lj 用 し て 、 概念記号 を ノ ー ド と し 概念間 の依存関係を ア ー ク と す る よ う な 依存構造 を 抽 出 す る も の で あ れば何 を 用 い て も よ い 。

こ こ で概念記号 と は 、 特定の言語 に依存せ ず に語 の意 味 を表す記号で あ る 。 例 え ば、 日 本語の " 本 " も 、 英語 の " hook" も 、 同 一の概念 を表す語で あ る の で 、 こ れ を 例 え ば C BOOK の よ う に概念記号 で表現 し て お く 。 こ の こ と に よ っ て 、 形態素解析部及び構文解析部 を 変更 す る だ け で 、 知識ベ ー ス を 変更す る こ と な し に 、 シ ス テ ム 全 体 を 日 本語や英語 、 フ ラ ン ス 語等種 々 の 言語 に 対応 さ せ る こ と が可能 で あ る 。

上記推論エ ン ジ ン 1 は 、 入力 さ れ た デー タ か ら 必要 な 情報 を取 出 し 、 問題解決の ゴー ル を設 定 し て必要 な 処理 を行 う 。

上記問題解決 用 知識ベ ー ス 4 は 、 個 別 的 問題 を解決 す る た め の 知 識 を 条 件 - 結 果 型 、 目 的 一 手 段型 、 時 間 · 順序型等の ルー ル （ 以下、 知識ルー ル と 書 く ） に従 っ て 分類 し て格納 す る 。 こ の 知識 ル ー ル の 分類 と 実際の 例 を 第 3 図 に示す 。

上記 メ タ 知識べ一 ス 5 は 、 問題解決の制御構造が問題 の ルー ル タ イ プ に依存 し た も の に な ら な レヽ よ う に す る た め の メ タ 知識を格納 す る 。 具体的 に は 、 各問題解決用 知 識の解釈及び実行方法や外界デー タ 、 自 己デー タ 、 日 本 語文解釈デー タ の処理方法 を 知識化 し た も の で あ る 。 メ 夕 知識 を制御構造の外 に置い た た め 、 制御構造が個別 問 題 に依存す る こ と がな く 、 あ る 問題 に 関 す る 処理の途中 で あ っ て も 外 界認識 に よ る 情報や 、 外部か ら の 命令 な ど の割込みが許 さ れ る こ と と な る 。 メ タ 知識の実現 に よ つ て 、 全 く 新 し い タ イ プの 問題解決闭 知識が必要 に な つ た 場合 で も 、 そ の知識の処理方法を 示す知識 ル ー ル を 、 メ タ 知識 と し て 登録 し 、 新 し い問題解決 用 知識ベー ス を付 力 Πす る こ と に よ り 、 制御構造 を変え る こ と な く 、 シ ス テ ム を拡張す る こ と が可能 と な る 。

問 題 の ル ー ル タ イ プ と メ タ 知 識 の 関 係 を 第 4 図 に 示 す 。

上記 自 己状態認識部 2 は 、 ロ ボ ッ 卜 の 内 部状態 を示す ス ロ ヅ ト を フ レ ー ム の 形 で 有 し 、 自 己 の 状 態 力 s ど の ス ロ ッ 卜 に適合す る か監視す る 。 ス ロ ッ 卜 の例 と そ の 内容 を第 5 図 に示す 。

上記外部璟境認識部 3 は 、 複数の座標系 を備 え 、 各座 標系の座標 1 つ 1 つ に 対 し て ラ ベ ル を 与 え て あ り 、 該 ラ ベ ル を そ の座標上の物体 に特有な値 と し て 格納 す る 。 口 ボ 、" 卜 は 周辺 を サ ー チ し 目 指す物体の ラ ペ ル力 見つ かれ ば 、 そ こ の座標 を読み取 る と い う 形 で 、 単純 に環境認識 を 行 う

上記出 力部 7 は 、 推論エ ン ジ ン 1 に よ る 問題解決の経 過及 び結果 を グ ラ フ ィ ク ス表示 及 び推論過程表示 に よ つ て 出 力 す る 。

次 に 、 本実施例の推論制御方式 に よ る 問題解決手順 を 第 2 図 に従 っ て 説明 す る 。 本実施例 に よ る 問題解決 は 、 図示の如 く 巡回 的 な 処理過程 に基づ い て な さ れ る 。

ま ず 自 然言語文 に よ っ て 命令が入力 さ れ る と 、 自 然言 語文解析部 6 がそ の 命令 を解析 し て 自 然言語文解釈 デ一 夕 と し て推論 ェ ン ジ ン 1 へ送 る 。

以下、 図 に 示 す 処理 〗 乃至処理 5 ご と に 、 推論ェ ン ジ ン 1 の処理内容 を 説明 す る 。

処理 1 に お い て は 、

「 し 、 自 然言語文解釈デー タ が新た に生成 さ れ た な ら ば 、 そ の 解釈 デ ー タ か ら 行 動 の 目 標 ( ゴ ー ル ） を 生 成 し 、 そ の結果 を ゴ― ル認識 ス 口 ッ 卜 と 呼 ばれ る 記憶領域 に格納 し 、 自 然言語文解釈 デー タ がお かれ て い た 領域 は ク リ ア す る 。 」

と レ、 ラ 内容の 処理 を行 う 。

処理 2 に お い て は 、 「 も し 、 ゴー ル認識ス ロ ッ 卜 に ゴー ルが存在 し て い る な ら ば、 そ の ゴー ル を 目 的部 と す る 知識ル ー ル を 問題解決 用 知識ベー ス 4 カゝ ら 検索 し 、 知識ル ー ル の 内容 と タ イ プ を ル ー ル ス ロ ッ 卜 と 呼 ば れ る 記憧領域 に 格 納 し 、 更 に ゴー ル認識ス ロ ッ ト を ク リ ア す る 。 」

と い う 内容の処理 を 行 う 。 処理 2 に お い て は 、 更 に 、

「 も し 、 ル一 ル ス ロ ッ 卜 に知識ルー ル力 格納 さ れて レヽ る な ら ば、 ルー ル タ イ プ に応 じ た ルー ル解釈 用 メ 夕 知識を メ タ 知識ベー ス 5 よ り 検索 し 、 メ タ 知識 ス ロ ッ ト と 呼ば れる 記憶領域 に格納 す る 。 」

と い う 内容の処理 を行 う 。 ·

処理 3 に お い て は 、

「 も し 、 メ タ 知識ス ロ ッ ト に ル ー ル解釈 用 メ タ 知識が格 納 さ れて い る な ら ば 、 メ タ 知識 に従 っ て ルー ル ス ロ ッ 卜 内 の ル ー ルを展開 し 、 そ の結果を解法の木 サ ブス ロ ッ 卜 と 呼ばれる 記憶領域 に格納す る 。 J

と い う 内容の処理 を行 う 。 こ の処理の 1 回 の実行 で は 、 多 く の 場 合 解 法 の 木 を 生成 す る こ と は で き な い 。 知識 ルー ルは 、 あ る 目 標 を達成す る た めの副 目 標 （ サ ブ ゴー ル ） を表す も の で あ り 、 そ の副 目 標が直 ち に実行可能な 動 作 を 表 す 実行 関 数 の 場 合 と 、 更 に 別 の 知識 ル ー ル を 用 いて 問題解決を進め な ければな ら な い場 合が あ る 。 こ の た め、 後者の場合 に は別 の知識ルー ル を 用 い る こ と に な り 、 メ タ 知識 も そ の ルール タ イ プ に応 じ た も の が必要 に な る と い う こ と に な る 。 従 っ て 、 上記処理 を す ベ て の 副 目 標 の 末 端 が 全 て 実 行 関 数 に な る ま で 巡 回 的 に 繰返 し 、 そ れぞれの結果 を組合わせ る こ と に よ っ て 、 問題の 解法 を解析的 に示す一つ の解法の木が生成 さ れ る 。 こ れ は 、 「 も し 、 解法の 木 サ ブス ロ ッ ト に 解法の木 （ 1 ) が あ る 場合 、 解法の木 ス ロ ッ 卜 と 呼ばれ る 記憶領域 に も 解法 の木 （ 2 ) が あ る な ら ば、 解法の木 （ 2 ) の適切 な位置 に 解 法の木 （ 1 ) を揷 入 し た も の を新 し い解法の 木 と し 、 無 け れば解法の 木 （ 1 ) を新 し い解法の木 と し 、 新 し い解法の 木 を解法の木 ス ロ ッ 卜 に格納 し て 、 解法の木サ ブ ス ロ ッ ト を ク リ ア す る 必要があ る 。 」

と い う 内容 の処理 に よ っ て実現 さ れ る 。 こ の 際 に 、 上記 処理 だ け を連続 し て繰返 すの で は な く 、 推論 エ ン ジ ン 1 の 1 サ イ ク ル に っ き 1 回 だ け 行 う よ う に す る 。 こ の た め 、 解法の木の生成の最中 で も 自 己状態認識部 2 や外部 環境認識部 3 の 入力 に基づ く 自 己状態認識ゃ外界環境認 識が可能 と な り 、 解法の木の生成 に 際 し て 認識の結果 を 必要 と す る よ う な 知識ルー ル に も 対応 で き 、 ま た 、 そ の 間 に 別 の 命令文 を受 け付 け る こ と も 可能 と な る 。

処理 3 に お い て は 、 更 に 、

「 も し 、 解法の木 ス ロ ッ 卜 に 解法の 木力 s ' あ り 、 力 つ 、 そ の解法の木 に未処理 のサ ブ ゴ一ルが無 い 、 つ ま り 、 解法 の木の全て の末端が実行関数 に ま で展 開 さ れ て い る な ら ば 、 動作プ ロ グ ラ ム を作成 し て動作プ ロ グ ラ ム ス ロ ヅ 卜 と 呼ばれ る 記憶領域 に格納 し 、 解法の木 ス ロ ッ ト を ク リ ァ す る 必要が あ る 。 J

と い う 内容の処理を行 う 。 動作プ ロ グ ラ ム の作成 に 際 し て は 、 解法の木の作成の と き と 同 じ よ う に推論 エ ン ジ ン 1 の 1 サ イ ク ル に っ き 1 ス テ ッ プずつ進め て も よ レヽ 。 し か し 、 動作プ ロ グ ラ ム 作成 に は特 に 自 己状態認識ゃ外界 瑋境認識は必要で な く 、 こ の 間 に割込みを許 し た と し て も あ ま り メ リ ッ 卜 が無 いの で 、 本実施例 で は 、 動作 プ 口 グ ラ ム作成は一括で行 う 関数を 用意 し て そ れを 呼び 出 し て処理す る と い う 形で実現 し て い る 。

処理 4 にお い て は 、

「 動 作 プ ロ グ ラ ム ス ロ V 卜 に 動 作 プ ロ グ ラ ム 力 s あ る 場 合 、 も し 、 そ の実行が完了 し て い な い な ら ば、 1 ス テ ツ プずつ実行 し 、 完 了 し て い る な ら ば、 動作プ ロ グ ラ ム ス ロ ッ ト を ク リ ア す る 必要力 あ る 。 」

と い う 内容の処理を行 う 。 動作プ ロ グ ラ ム ス ロ ッ 卜 の実 行 は 、 動作プ ロ グ ラ ム の先頭か ら 順次動作内容 を取 り 出 し て実行 し 、 注視点を先へ進め て い く 。 但 し 、 ジ ャ ン プ 叩 令 の場合 は ジ ャ ン プ先へ注視点を移 し 、 ラ ベ ル の場合 は読み飛 ばす 。

処理 5 に お い て は 、

「 も し 、 各認識ス ロ ッ ト に値が無 く 、 かつ 、 ス タ ッ ク さ れて い る （退避 さ れて い る ） 認識情報が あ る な ら ば 、 退 避情報の最新の も の を元に あ っ た記憶領域 に復帰 さ せ る 必要があ る 。 」

と い う 内容の処理 を行 う 。 ま た 、 目 標達成の報告の必要 が あれば、 こ こ で行 う 。

以下 、 本実 施 例 の 推論 制 御 方 式 を 備 え た 自 律移 動 口 ボ 'ソ 卜 に あ る 命令文が 日 本語で入力 さ れ た場合の 問題解 決処理の具体例 を示 す 。

例 え ば、 次の よ う な命令文が入力 さ れ た と す る 。

" 自 動販売機の前 に行 け 。 "

こ の文 を受 け た 自 然言語文解析部 6 は 、 こ の文 に 対 し て 形態素解析 を行 う 。 そ の結果は次の よ う な も の で あ る 。

自 動販売機ノの Z前 Zにノ行 け Z

形態素解析 を終 え る と 、 各形態素間の 関係 を考 え て構文 解析 を行い 、 次の よ う な係 り 受け構造 を つ く る 。

C GO ： 動詞 （意味情報 ： 行為 ）

(p dest) ： 格肋詞 （場所終点格 ）

C P FRO NT ： 名 詞 （意味情報 ： 場所 ）

(KITAI) ： 連体助詞 （基体属性 ）

C BEND M ： 名詞 （意情報 ： 実体 ） な お 、 係 り 受 け 構 造 は 概 念記号 に よ っ て 表 さ れ て お り 、 上記 日 本語文 に つ い て は " C BEND " が " 自 動 販 売機 " に 、 " C P FRO NT " が " 前 " に 、 " C GO " が "行 く " に そ れ ぞれ対応す る 。

次 い で 、 こ の係 り 受 け構造 を読み取 り 、 そ の意味 内容 を フ レ ー ム 構造 で 記述 す る 。 フ レ ー ム 構造 で記 述 す る こ と に よ り 、 解析結果の形態が 自 然言語文の文体 よ り 受 け る 影響が少 な く な る フ レ ー ム構造で記述 し た結果は 次の よ う な も の で あ る

( doushi (C GO 意味情報 ： 行為））

meirei-flag t

basyo-syuuten C PFR0NT 0

kakar eru nil ) ( 1 ) ( m e i sh i (C PF 0NT (意味情報 場所

kitai C BE D M 1

kakar er u nil ) 2 ) ( m e i s h i (C ΒΕΝϋ Μ (意味情報 実体

kakar eru nil ) ( 3 ) こ の よ う に し て フ レ ー ム構造 に変換 さ れた 命令文 は 、 次の推論エ ン ジ ン 1 に渡 さ れる 。

推論 エ ン ジ ン 1 で は 、 ま ず 処 理 1 に お い て 命 令 文 、 質問文 を解釈 し た結果の フ レ ー ム 構造か ら 、 必要 な情報 を取出 し 、 ロ ボ ヅ 卜 に わ力 る ゴー ルの 形 に す る こ と を行 う 。 上の フ レ ー ム 構造か ら は 、

(C GO ： p dest C PFR0NT ： kitai C BE D M)

と い う 形の ゴー ル力 s生成 さ れる 。

ゴー ルが生成 さ れ る と 、 推論 エ ン ジ ン 1 は処理 1 乃至 処理 5 を巡回 し つつ 、 ゴー ルを達成す る た め の知識 ルー ルを 問題解決用 知識ベー ス 4 よ り 検索 し 、 メ タ 知識べ一 ス 5 の メ 夕 知 識 を 禾 lj 闬 し て サ ブ ゴ ー ル を 順 次 問 題解 決 す る こ と に よ り 、 最終的 に 解法の 木 を 生成 し 、 そ こ カゝ ら 動作プ ロ グ ラ ム を生成す る 。

ま ず、 解法の 木 を生成す る 。 こ の た め に 目 的 一 手段型 知 識 ル ー ル を 格 納 す る 問 題 解 決 用 知識 ベ ー ス 4 か ら 、 ゴ ー ル に 合 致 す る 目 的 部 を 持 つ 知 識 ル ー ル を 検 索 す る ( 必ず一つ だ け 知識 ルー ルが存在す る と 仮定 す る ） 。 こ の例 で は 、 以下 の よ う な 知識 ル一 ルが得 ら れ る 。

ル ー ル 1 ：

(Rule-1 T - 10D

(C GO ： dest C PFRONT

： kitai C BEND M)

( (C KNOWN ： d ob j C LOCATE

： kitai C BEND M) )

( (C MOVE ： dest C PFRONT

： kitai C BEND M) ) )

な お 知識 ルー ル は概念記号で表記 さ れ 、 " C KNOWN " は 日 本語の " 定 ま っ て い る " に 、 " C MOVE " は 日 本語 の "移動 す る " に 対応す る 。

こ の ル ー ル 1 は 、 「 " 自 動販売機の 前 に行 く " と レヽ ぅ ゴ ー ル を 達 成 す る た め に は 、 " 自 動 販 売機 の 場 所 力 わ か っ て い る " と レ、 ぅ サ ブ ゴー ルが達成 さ れ て い る 条件下 で 、 " 自 動 販売機の 前 に移動 す る " と い う サ ブ ゴ一 ル を 達成 す れば よ い 。 」 と い う こ と を表す 。 《 条件付実行動 作 命令型 》 の知識 ル ー ル で あ る （ 第 4 図参照 ） 。 こ の知識 ル ー ル は サ ブ ゴ ー ル を 含 ん で い る の で 、 そ の サ ブ ゴー ル を達成す る た め の 別 の知識ルー ルが必要で あ る 。

ル ー ル 2 ：

(Rule - 2 Τ-ϋ 1 K

(C KNOWN ： d ob j C LOCATE

： kitai C BEND M)

(OBJECT-PO ITION C BEND M)

( (C LOOK ： d obj C LOCATE

： kitai C BEND M) ) )

ルー ル 2 は 、 「 " 自 動販売機の場所がわ力 つ て レヽ る " と い う ゴ 一 リレ を 達 成 す る た め に は 、 実行 関 数 OBJECT- POSITION ( ロ ボ ッ ト 自 身の記憶か ら 物体の位置情報を得 る 関数 ） を起動 し 、 そ の結果が n i 1 の場合 に は 、 " 自 動販売機 （ の 前 ） を 目 視す る " と い う サ ブ ゴー ル を達成 すれば よ い。 J と い う こ と を表す 。 《無条件実行確認命 令型》 の知識ル ー ル で あ る 。

ルー ル 3 ：

{Rule - 3 T - 01 D

(C LOOK ： d obj C LOCATE

-.kitai C BEND M)

( (SEARCH POSITION C BEND M) ) )

ル ー ル 3 は 、 「 " 自 動 販売機 （ の 前 ） を 目 視 す る " と い う ゴ 一 リレ を 達 成 す る た め に は 、 実 行 関 数 SEARCH POSITION ( ロ ボ ッ 卜 の 視覚ュ ニ ッ 卜 を 用 い て 、 外界力 ら 物体の位置情報 を得 る 関数 ） を起動す れば よ い 。 」 と い う こ と を表す 。 《無条件実行動作命令型》 の 知識 ルー ル で あ る 。

ルー ル 4 ：

(Rule - 4 T- 01 L

(C MOVE ： dest C PFR0NT

： ki tai C BEND )

(SEARCH OBJECT C BEND : len 0)

( ( CM 0 V E 1 ： p org (get ' robot ' position)

： p dest C BEND M

： n e ar t

： speed ' normal) ) )

ル ー ル 4 は 、 「 " 自 動 販 売 機 の 前 に 移 動 す る " と い う サ ブ ゴ ー ル を 達 成 す る た め に は 、 実 行 関 数 SEARCH

OBJECT ( ロ ボ ッ 卜 の 視覚 ュ ニ ッ 卜 を 用 い て 、 物 体 が ί 定 距 離 範 囲 内 に 存在 す る か ど う か を 判 定 す る 関 数 ） が n i 1 以外 に な る ま で 、 実 行関数 C M 0 V E 1 ( ロ ボ ッ 卜 の 歩行ュ ニ ッ 卜 を 作動 さ せ 、 指定方向 へ 移動動作 を 行 ό 関 数 ） を 繰 返 し 起 動 す れ ば よ い 。 」 と しヽ う こ と を 表 す 。 《無条件実行 ル ー プ命令型》 の知識 ルー ル で あ る 。

こ れ ら の 知 識 ル ー ル に 従 っ て ゴ ー ル を 展 開 す る と 、 第 6 図 に 示 す よ う に 、 ゴー ル 、 サ ブ ゴ ー ル 、 実行関数 の 階層 的 な 関係 を 表 す 木構造 デー タ を得 る こ と がで き る 。 こ こ で 、 第 6 図 （ a ) は ゴー ル を 、 第 6 図 （ b ) は ルー ル 1 を適 用 し た状態を 、 第 6 図 （ c ) は ル ー ル 2 を 適 用 し た状 態 を 、 第 6 図 （ d ) は ル ー ル 3 を適用 し た状態 を 、 第 6 図 (e) は ルー ル 4 を適 用 し た状態を そ れ ぞれ示 す 。

但 し 、 実際 に は 分岐や繰返 し 等の制御情報 を付加 す る こ と が必要 で あ る 。 どの よ う な制 御情報 を付加 し な け れ ば な ら な いかは 、 リレー ルの タ イ プ に よ っ て異 な る 。 制御 情報の う ち の ジ ャ ン プ命令 をカ卩 え る 位置 に 印 を つ け た 木 構造の デー タ が解法の木で あ る 。

本実施例 に お け る 解法の木を第 7 図 に示す 。 図 に お い て 、 " rn" は " RETURN-TO-NEXT" ( ジ ャ ン プ 命令 ） を 、

" rb" は " RETURN-TO-BEFORE" ( ジ ャ ン プ 命 令 ） を 示 す 。 解法の 木が求 め ら れた ら 、 こ れを も と に し て動作 プ ロ グ ラ ム を生成す る 。 解法の木の末端 に あ る 実行 関数の ほカゝ に 、 ジ ャ ン プ命令 を力 U え る 位置 に は適切 な ジ ャ ン プ 命令 、 ま た ジ ャ ン プ命令の飛び先を示す ラ ベ ルを 付 け加 え る 。

こ こ で 、 本実施例 に お け る 動作プ ロ グ ラ ム の仕様 に つ い て説明 す る 。

シ ス テ ム が問題解決 に際 し て 生成す る 動 作 プ ロ グ ラ ム は 、 制御情報及び実行関数を要素 と す る 不定長の リ ス 卜 で あ る 。

こ こ で い う 制御情報 と は 、 動作プ ロ グ ラ ム 内部 に お け る ジ ャ ン プ命令や 、 ジ ャ ン プ先を示す ラ ベ ル な どの こ と で あ る 。 本 実 施 例 に お け る 制 御 情 報 の 一 覧 を 第 9 図 に 示す （ な お 、 図 に示 す num, num-A， num- Bは 正の整数 を 示 す ） 。

ま た 、 実行関数 と は 、 ロ ボ ッ ト に と っ て の ブ リ ミ テ ィ ブな動作を表す も の で あ る か、 あ る い は そ の組合せ で あ る 。 本実施例 で設定 し て い る 実行関数の一覧 を第 1 0 図 に示す 。

な お 、 実行関数の範疇 に 入 る も の の 、 取扱 い方法が若 干異 な る も の が あ る 。 こ れを メ タ 関数 と 称 し 、 本実施例 で は第 1 1 図 に示す 3 種類 を設定 し て あ る 。

以上の 仕様 に基づ き 、 第 7 図 に示す 問題解決 ルー ル に つ いて生成 し た動作プ ロ グ ラ ム を以下 に示す 。

(OBJECT-POSITION C BEND M)

(RETURN-TO-NEXT 001 )

(SEARCH POSITION C BEND M)

(001 )

(SEARCH OBJECT C BEND M ： 1 en 0 )

(RETURN- TO-NEXT 001 )

(CMOVE 1 ： p org (GET ' ROBOT ' POS ITION)

： p dest C BEND M

： n e ar t

： speed ' NORMAL) (RETURN - TO - BEFORE 001)

(001) )

こ の 動 作 プ ロ グ ラ ム に 相 当 す る フ ロ ー チ ヤ 一 卜 は 、 第 8 図 に 示 す も の と な る 。 な お 、 第 8 図 中 関 数 1 は (OBJECT-POS ITION C BEND M) に 、 関 数 2 は （SEARCH POS ITION C BEND M) に 、 関 数 3 は （SEARCH OBJECT C BEND M : 1 en 0 ) に 、 関 数 4 は （CM0VE 1 ： p org (GET ' ROBOT 'POSITION) ： dest C BEND M ： near t ： speed ' NORMAL) に対応す る 。

動作プ ロ グ ラ ム が生成 さ れ る と 、 処理 4 に お い て該動 作 プ ロ グ ラ ム が実行 さ れ る 。 動作プ ロ グ ラ ム の実行 は実 行関数 ご と に行われ る 。 す な わ ち 、 実行関数を 1 つ実行 す る 度 に第 2 図 に示す各処理を一巡 し 、 その度 に現在実 行中 の 問題 よ り も 優先 し て解決すべ き 問題 （ 例 え ば 、 あ る 問題の ゴー ル に 対す る サ ブ ゴー ルや 、 外部環境の変化 に対応す る た めの処理等） の入 力 を許容す る 。 そ し て 、 入 力が有れば、 同様 に そ の 問題解決の た め の動作プ 口 グ ラ ム を生成 し て実行す る 。 入力が無い と き は 、 元の動作 プ ロ グ ラ ム の 次の実行関数を実行す る 。

以上の処理 に よ っ て 、 ロ ボ ッ ト は命令 " 自 動販売機の 前 に行 け " の実行を 完了 す る こ と と な る 。 本実施例 に お いて 、 生成 し た動作プ ロ グ ラ ム は 、 知識ベー ス に格納 し て新た な知識 と し て保存 さ れ る 。 そ し て 、 " 自 動販売 機の前 に行 け " と 同様の処理手順に よ る 問題解決 、 す な

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Claims

) 制御手段 と し て の推論エ ン ジ ン と 、 自 己 の状態 を 監視す る 自 己状態認識部 と 、 外界の状態 を監視す る 外部 環境認識部 と 、 問題解決用 の知識ルー ル を格納 し た 問題 ミ

解決用 知識ベー ス と 、 問題解決の実行方法及びデー タ 処 理方法を 示す情報 を格納 し た メ 夕 知識ベ ー ス と を有 し 、 上記問題解決用 知識ベー ス 及び メ タ 知識ベ ー ス の情報 車

に従 っ て 問題解決 を行い 、 上記 自 己状態認識部 と 外部環 囲

境認識部か ら の情報 に よ つ て外界状況 を認識 す る 人工知 能 にお け る 推論制御方式 に お い て 、

上記推論ェ ン ジ ン は 、 上記問題解決 を行 う た め上記問 題解決用知識ベー ス 及び メ タ 知識ベー ス を参照 し て 問題 の解法を解析的 に 示す解法の木 を生成 し 、

上記解 法 の 木 の 終 端 に 位置 す る 実行 関 数 を 実行順 に 並べて上記問題解決 を行 う た めの動作プ ロ グ ラ ム を 生成 し 、

上記動作プ ロ グ ラ ム に示 し た 処理手順 に 従 っ て 問題解 決を行 う と 共 に 、

生成 し た 動作 プ ロ グ ラ ム を記憶 し て保存 し 、 該動 作 プ ロ グ ラ ム に示す処理手順 と 同様の処理手順で 問題解決 を 行 う こ と が可能な 問題 に対 し て 、 上記保存 し た動作プ ロ グ ラ ム に 従 っ て 問題解決を行 う こ と を特徴 と す る 人工知 能 に お け る 推論制御方式。

( 2 ) 自 己状態認識部 と 外部環境認識部 と 問題解 決 闬 知 識ベ ー ス と メ タ 知識ベー ス と 問題又 は 命令 の 入 力手段 と が推論エ ン ジ ン に 対 し て 同等 に位置 し 、

上記推論 エ ン ジ ン は 、 動作プ ロ グ ラ ム を 構成す る 実行 関数 を 1 つ実行す る 度 に 、 上記 自 己状態認識部 、 外部環 境認識部、 問題解決 用 知識ベー ス 、 メ タ 知識べ 一 ス を巡 回 的 に検索 し 、 新 た な情報 2や 問題の 入 力 を許容 す る こ と を特徴 と す る 請求の範囲 第 1 項 に記載の 人工知能 に お け る 推論制御方式。

( 3 ) 動作デー タ を入力 す る 手段 と し て 自 然言語 入 力手 段 を備 え 、 自 然言語 に よ る 動作命令 を 入 力 す る こ と を特 徴 と す る 請求の範囲第 1 項 ま た は 第 2 項 に記載の 人工知 能 に お け る 推論制御方式。

( 4 ) ロ ボ ッ ト の動作を制御す る 制御手段 と し て の推論 エ ン ジ ン と 、 自 己の状態を監視す る 自 己状態認識部 と 、 外界の状態 を監視す る 外部環境認識部 と 、 問題解決 用 の 知識 ルー ル を格納 し た 問題解決 用 知識ベ ー ス と 、 問 題解 決の実行方法及 び デー タ 処理方法を 示 す情報 を格納 し た メ タ 知識 ベー ス と を有 し 、

上記問題解決 用 知識ベ ー ス 及びメ 夕 知識ベ ー ス の情報 に 従 っ て 問題解決 を行 い 、 上記 自 己状態認識部 と 外部璟 境認識部か ら の情報 に よ っ て外 界状況 を認識す る ロ ボ ッ 卜 制御方式 に お い て 、

上 記 推 論 エ ン ジ ン は 、 上記 問 題 解 決 を 行 う た め 上記 問題解決用 知識ベ ー ス 及び メ 夕 知識べ 一 ス を 参照 し て 問 題の解法 を解析的 に示す解法の木 を生成 し 、

上記解 法 の 木 の 終 端 に 位置 す る 実行 関 数 を 実行順 に 並べて上記問題解決 を行 う た めの動作プ ロ グ ラ ム を 生成 し 、

上記動作プ ロ グ ラ ム に 示 し た処理手順 に従 っ て 問題解 決 を行 う と 共 に 、

生成 し た動作プ ロ グ ラ ム を記憶 し て保存 し 、 該動作 プ ロ グ ラ ム に示す処理手順 と 同様の処理手順で問題解決 を 行 う こ と が可能 な 問題 に対 し て 、 上記保存 し た動作プ ロ グ ラ ム 従 っ て 問題解決 を行 う こ と を特徴 と す る ロ ボ ッ 卜 制御方式。