知識表現 知識の表現形式 宣言的表現 手続き的表現 プロダクション・ルール フレーム 意味ネットワーク

知識 知識の種類 宣言的知識 : “what”に関する知識 手続き的知識 : “how”に関する知識 加減算をする機械である 加減数に相当する個数の珠を移動する

知識表現 知識の表現形式 宣言的表現 モジュール性に優れた 静的表現 手続き的表現 処理の効率を重視した 動的表現 宣言的知識 手続き的知識

例 足し算 ２＋３＝５ s(s(0)) s(s(s(0))) 自然数 記号表現 1 s(0) 2 s(s(0)) 3 s(s(s(0))) 1 s(0) 2 s(s(0)) 3 s(s(s(0))) s(s(0)) s(s(s(0))) ・・・ ・・・

例 足し算 ２＋３＝５ s(s(0)) s(s(s(0))) s(0) s(s(s(s(0)))) 自然数 記号表現 1 s(0) 2 1 s(0) 2 s(s(0)) 3 s(s(s(0))) s(s(0)) s(s(s(0))) s(0) s(s(s(s(0)))) ・・・ ・・・

例 足し算 ２＋３＝５ s(s(0)) s(s(s(0))) s(0) s(s(s(s(0)))) (0) s(s(s(s(s(0))))) 自然数 記号表現 1 s(0) 2 s(s(0)) 3 s(s(s(0))) s(s(0)) s(s(s(0))) s(0) s(s(s(s(0)))) ・・・ ・・・ (0) s(s(s(s(s(0)))))

例（手続き的表現） LISPによる表現 (s (s (s (s (s (0)))))) x=(s (s (0))) y=(s (s (s (0)))) (defun plus (x y) (cond ((null (cdr x)) y) (t (plus (cadr x) (list ’s y))) ) ) x=(s (0)) y=(s (s (s (s (0))))) x=(0) y=(s (s (s (s (s (0))))))

例（宣言的表現） 論理式による表現 ２＋３＝？ ５－２＝？

宣言的知識表現 一階述語論理式による表現 プロダクション・ルールによる表現 フレームによる表現 意味ネットワークによる表現

プロダクション・ルール if-then型の知識表現単位 （例） ルール名 if 条件１, 条件２, ･･･ P1 if (<x> is a bird) (<x> cannot fly) then (<x> is a penguin)

プロダクション・システム ルール集合（PM） P1 if (<x> has wings) then (<x> is a bird) P2 if (<x> is a bird) (<x> cannot fly) then (<x> is a penguin) P3 if (<x> is a bird) (<x> is yellow) then (<x> is a canary) インタプリタ（PSI） 作業記憶（WM） (John has wings) (John is yellow) 外部世界

認識・行動サイクル 照合 競合解消 行動 PM WM if C1 then A1 if C1 C2 then A2 A1=(make C5) C1 C3 C4

認識・行動サイクル 照合 競合解消 行動 PM WM if C1 then A1 if C1 C2 then A2 C1 C3 C4 C5

競合解消戦略 以前に選択されたルールは再び選択しない． ⇒ 無限ループを防ぐ． WM内の新しく追加された要素と照合したルールを選択する． 　　⇒　無限ループを防ぐ． WM内の新しく追加された要素と照合したルールを選択する． 　　⇒　縦形探索に相当する． 条件部の記述が最も詳細なルールを選択する．

照合の効率化 Reteアルゴリズム（Forgy，1982） P1 if C1 C2 then C3 P2 if C2 C3 then C4 P3 if C2 C3 C4 then C5 C1? C2? C3? C4? L R L R A1 A2 R L A3 P1 P2 P3

照合の効率化 C2 P1 if C1 C2 then C3 P2 if C2 C3 then C4 P3 if C2 C3 C4 then C5 C1? C2? C3? C4? L R L R A1 A2 R L C2 C3 A3 P1 P2 P3

照合の効率化 C2 P1 if C1 C2 then C3 P2 if C2 C3 then C4 P3 if C2 C3 C4 then C5 C1? C2? C3? C4? L R L R A1 A2 R L C2 C3 A3 P1 P2 P3

照合の効率化 C3 P1 if C1 C2 then C3 P2 if C2 C3 then C4 P3 if C2 C3 C4 then C5 C1? C2? C3? C4? L R L R A1 A2 R L C2 C3 A3 P1 P2 P3

照合の効率化 C3 P1 if C1 C2 then C3 P2 if C2 C3 then C4 P3 if C2 C3 C4 then C5 C1? C2? C3? C4? L R L R A1 A2 R L C2 C3 A3 P1 P2 P3

照合の効率化 P1 if C1 C2 then C3 P2 if C2 C3 then C4 P3 if C2 C3 C4 then C5 L R L R A1 A2 R L C2 C3 A3 P1 P2 P3

照合の効率化 C4 P1 if C1 C2 then C3 P2 if C2 C3 then C4 P3 if C2 C3 C4 then C5 C1? C2? C3? C4? L R L R A1 A2 R L C2 C3 C4 A3 P1 P2 P3

照合の効率化 C4 P1 if C1 C2 then C3 P2 if C2 C3 then C4 P3 if C2 C3 C4 then C5 C1? C2? C3? C4? L R L R A1 A2 R L C2 C3 C4 A3 P1 P2 P3

照合の効率化 P1 if C1 C2 then C3 P2 if C2 C3 then C4 P3 if C2 C3 C4 then C5 L R L R A1 A2 R L C2 C3 C4 A3 P1 P2 P3

ルールベース・プログラミング ルールの書式統一 OPS（Official Production System） 作業記憶要素の記述 ルールの記述 (クラス名　＾属性1　値1　･･･　＾属性n　値n） （P P5 　　（履修　＾科目名　〈科目〉　＾状態　未履修） 　　（必修　＾科目名　〈科目〉） → 　　（make 再履修　＾科目名　〈科目〉　＾必要　有） ）

エキスパート・システム 例： MYCIN（診断），PROSPECTOR（探鉱） DENDRAL（化合物構造解析）など 作業記憶 知識ベース 事実 中間結果 ルール 推論機構 （推論エンジン） ユーザインタフェイス

フレーム 人間の認知活動の特徴 基本構造 トップダウン処理 プロトタイプの利用 frame slot1: $VALUE: $DEFAUT: $REQUIRE $IF-ADDED $IF-REMOVED $IF-NEEDED 人間の認知活動の特徴 トップダウン処理 プロトタイプの利用 基本構造 frame 付加手続き slot1: (facet1: data1 ･･･) (facet2: data1 ･･･) IS-A INST HAS-A slot2: (facet1: data1 ･･･) (facet2: data1 ･･･)

例 ANIMAL (animal (num-legs ($DEFAULT 4)) (age ($IF-NEEDED calculate-age)) ) HUMAN (human (IS-A ($VALUE animal)) (num-legs ($VALUE 2)) (height ($DEFAULT 170)) (weight ($DEFAULT 60)) ) TARO ・太郎は2000年生まれである. (Taro (INST ($VALUE human)) (year-of-birth ($VALUE 2000)) )

例 ANIMAL (animal (num-legs ($DEFAULT 4)) (age ($IF-NEEDED calculate-age)) ) HUMAN (human (IS-A ($VALUE animal)) (num-legs ($VALUE 2)) (height ($DEFAULT 170)) (weight ($DEFAULT 60)) ) TARO ・太郎は2000年生まれである. (Taro (INST ($VALUE human)) (year-of-birth ($VALUE 2000)) ) ・太郎の年齢は？

例 ANIMAL (animal (num-legs ($DEFAULT 4)) (age ($IF-NEEDED calculate-age)) ) HUMAN (human (IS-A ($VALUE animal)) (num-legs ($VALUE 2)) (height ($DEFAULT 170)) (weight ($DEFAULT 60)) ) TARO ・太郎は2000年生まれである. (Taro (INST ($VALUE human)) (year-of-birth ($VALUE 2000)) ) ・太郎の年齢は？ ・太郎の身長は？

意味ネットワーク 知識の構造的表現 基本要素 　　〈概念　属性　値〉 動物 IS-A 節点 有向枝 人間 （例）

例 animal eat fly bird dog run yellow canary chihuahua spitz not-fly ACT animal eat IS-A IS-A ACT ACT fly bird dog run IS-A IS-A IS-A IS-A COLOR yellow canary chihuahua spitz ACT not-fly penguin

意味ネットワーク上の推論 属性の継承 animal eat fly bird ペンギンは飛ぶか？ yellow canary NO ACT animal eat IS-A ACT 属性の継承 fly bird IS-A IS-A ペンギンは飛ぶか？ COLOR yellow canary NO ACT not-fly penguin

意味ネットワーク上の推論 属性の継承 animal eat fly bird カナリアは飛ぶか？ yellow canary YES ACT animal eat IS-A ACT 属性の継承 fly bird IS-A IS-A カナリアは飛ぶか？ COLOR yellow canary YES ACT not-fly penguin

多重継承の問題 elephant gray royal elephant write Clyde クライドの色は？ COLOR IS-A

知識の表現形式と推論形式 手続き的パラダイム 宣言的パラダイム 制約的パラダイム 手続き 逐次的評価 ルール フレーム 述語論理 制約式 逐次的評価 手続き的プログラミング 前向き，後向き連鎖 ルールベース・プログラミング 継承，付加手続き オブジェクト指向プログラミング 演繹 論理プログラミング 制約伝播，制約解消 制約論理プログラミング