知識工学スライド

知識工学
第07回
・基本的な知識表現と推論
-概念階層と論理型言語の融合
-概念辞書とオントロジー
担当：　馬場　博巳
論理型言語における概念階層の取り扱い
  概念階層
  サッカー少年は若者である．
  東京のサッカー少年はサッカー少年である．
  事実
  太郎は東京のサッカー少年である．
  サッカーはスポーツである．
  太郎の趣味はサッカーである．
  Prologによる記述
若者(X) :- サッカー少年(X).
サッカー少年(X) :- 東京のサッカー少年(X).
東京のサッカー少年(太郎).
スポーツ(サッカー).
趣味(太郎, サッカー).
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2014/06/02
Prologへの質問
  「太郎は若者ですか？」という質問
?- 若者(太郎).
yes.
  「スポーツを趣味とする若者はいますか？」とい
う質問
?- 趣味(X, Y), 若者(X), スポーツ(Y).
X = 太郎
Y = サッカー
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問題点
  概念階層上で距離が離れている場合，介在する
ルールが多くなり，推論ステップが非常に多くな
る．
  概念階層とルールを別形式で記述した方が，概念
を整理しやすい．
⇒　概念階層とルールを別個に扱う論理型言語が
開発された．（LOGINなど）
※概念の検索が高速に行える．
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概念階層と論理の融合
概念階層
論理
p(・, ・) ← q(・), r(・, ・)
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概念階層の例
T
地域で分類した人
年齢で分類した人
スポーツ
東京人
大阪人
若者
サッカー
少年
大阪の
野球少年
東京の
サッカー少年
三郎
太郎
球技
野球少年
野球
サッカー
格闘技
ラグビー
次郎
⊥
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用語説明
  トップ（T）：最上位の概念
  ボトム（⊥）：最下位の概念
  束構造（そくこうぞう）（lattice structure）：ど
の２つの概念をとっても，共通の上位概念と共通
の下位概念を持っているグラフ構造
  最大下界（さいだいかかい）（Greatest Lower
Bound: GLB）：下にたどった時，共通概念の最
も上位のもの
  最小上界（さいしょうじょうかい）（Lowest
Upper Bound: LUB）：上にたどった時，共通概
念の最も下位のもの
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概念辞書とオントロジー
  概念階層やルールベースなど，知識ベースの作成
は負担が大きい．
  膨大な知識を矛盾なく整理し，記述せねばならない．
  専門家のノウハウは明文化が困難である．
  従来の多くの知的システムの知識システムは，シ
ステム固有の物で再利用できない．
  もし，知識ベースを他のシステムと共有したり，
再利用する事が出来れば，知識ベース開発の負担
軽減となる．
⇒　オントロジー（ontology）に注目
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オントロジーとは
  オントロジー（存在論）は，哲学用語で，世の中の全
ての物の共通の規定や性質を系統だてて説明する事を
目指した理論．
  人工知能の分野では，明確な定義はない．
※「対象世界の概念を切り出し，概念間の関係を体系的か
に，かつ一般性を持つように整理し，コンピュータで理
解が可能な形式にまとめたもの」という意味で使ってい
る．
  オントロジーは汎用の知識ベース，あるいは，汎用の
概念辞書としての意味合いが強いが，知識ベースとは
異なる．
※知識ベースには，経験的知識もルールとして含まれるが，
オントロジーに経験的知識は含まれない．
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言語知識のオントロジーの代表例
  EDR電子化辞書（日本電子化辞書研究所）
  日本語語彙体系（NTTコミュニケーション科学研
究所）
  日本語計算機用語辞書IPAL（情報処理振興事業協
会）
  WordNet（プリンストン大学）
  CYC（Cycorp社）
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ARPAにおけるオントロジーの共有
  米国ARPAの知識共有活動（Knowledge Sharing
Effort）では，ネットワーク上のエージェントが
知識を共有するため，以下を提案している．
  エージェント通信言語KQML（Knowledge Query
and Manupulation Language）
  知識交換用言語KIF（Knowledge Interchange
Format）
  共通オントロジー記述言語Ontolingua
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エージェント通信言語KQML
  エージェントが互いに情報を交換するための言語
で，情報を記述する言語とオントロジーを指定し
て通信を行う．
  記述例：「motor2 についての情報を送って欲し
い．返事には，識別情報q1をつけて欲しい．」
(stream-about
: language KIF
: ontology motor
: reply-with q1
: contents motor2)
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知識交換用言語KIF
  一階述語論理を拡張し，集合演算や非単調推論な
どができるようにした言語．
  記述例：「?xが?yの父親ならば，?xは男性かつ?
yの親である．」というルールを表す．
(forall ?x
(exists ?
(=> (father ?x ?y)
(and (man ?x) (parent ?x ?y)))))
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共通オントロジー記述言語Ontolingua
  対象領域をオブジェクト，関数，関係の集まりと
して定義するための言語．
  記述例：「?authorが著者であるのは，?authorが
personであって，author.nameとperson.nameが
一致していることである．」を表す．
(def-class AUTHOR(?author)
: def (and (person ?author)
(<=>(author.name ?author ?name)
(person.name ?author ?name))))
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インターネット上での知識共有
  インターネット上でのオントロジーの標準化の試
みが始まっている．
  Berners-Leeが提唱するセマンティック
Web（Semantic Web）は，Web上のリソースに
メタ知識を付与して，エージェントがそれらのリ
ソースに対して意味的な処理が行えるようにする
試みである．
  セマンティックWebが実現されると，エージェン
トはWeb上の複数のオントロジーやリソース上の
メタデータを利用し，Web上の情報を有効利用し
た知的処理を実現する事が期待される．
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