(26) KL1による並列仮説推論システム

［目次］

1. 研究の背景
2. 研究の目的
3. 研究内容
4. 研究体制／研究方法
5. 想定されるソフトウェア成果

［研究の背景］

知識ベースシステムは，人工知能（ＡＩ）の基礎的研究テーマであると同時に， ＡＩの実用化や知識情報処理システム構築のための要素技術として不可欠な研究課 題である．

同システムで用いられている推論機構としては，現在のところ比較的単純な演繹 的推論処理が中心となっている．しかしながら，この演繹的推論だけでは，発想， 常識，また，曖昧・不完全な知識の取り扱いなど，人間のより豊かな知能の実現に 対して限界がある．そのため，知識ベースシステムの高機能化のために，演繹的推 論以外にも，仮説に基づく推論，帰納的推論，デフォルト推論，不確かな知識の利 用など，より高度で複雑な推論機能を用いることにより，柔軟で知的な処理を行な うことが期待されている．

そこで提案者は，特に知識ベースシステムの推論処理の高機能化として仮説推論 に着目し，その推論処理の高速化について検討し，１）無矛盾性の検査の効率化(※ 1)，２）最適な説明の効率的な探索方法(※2)の2方面から仮説推論の高速化を提案 してきた．

また，実用化に耐える規模の知識ベースシステムが要求する計算能力にこたえる ためには並列処理が欠かせないものと考える．これまでの研究開発をベースに，仮説 推論処理を並列化することにより，高度な知識処理能力を備えたより大規模な知識 ベースシステムが実現できる．

※1 プログラム解析に基づく仮説推論の高速化技法, 情報処理学会論文誌, 第35巻10号, 2019-2028頁 (1994年10月)
※2 コストに基づく仮説推論における最適解探索の一方法, 情報処理学会論文誌, 第36巻10号, 2380-2390頁 (1995年10月)

［研究の目的］

本研究では，プロセス間通信ライブラリＰＶＭ (Parallel Virtual Machine)を用 いた分散メモリ並列実装のＫＬＩＣ（以下，ＫＬＩＣ＋ＰＶＭと記す）を用いて並 列仮説推論システムを実現する．

本研究で提案する並列仮説推論システムはその試作システムが既に，並列計算機 ＡＰ１０００上で動作している(※３）．その研究開発をベースにアルゴリズムの中 枢をＫＬ１に移植し，ＫＬＩＣ＋ＰＶＭの同動作環境が持つ並列実行特性に適した 負荷分散，プロセッサ間通信などの方法を検討し，同システムを作成する．

今まで特定の並列計算機上でしか動作していなかったシステムに汎用性を持たせ るものである．本並列仮説推論システムは，高度な知識処理を備えた大規模な知識 ベースシステムの実用化・高速化に大きく寄与するものと考える．

※3 PARCAR: コストに基づく並列仮説推論システム、 並列処理シンポジウム JSPP'96, 169-176頁 (1996年6月)

［研究内容］

本研究では，ＵＮＩＸ計算機ネットワーク上で動作する並列仮説推論システムを 製作する．仮説推論の推論処理技術に並列ヒューリスティック探索が持つ探索制御 技術を導入することにより，効率的な並列仮説推論システムを実現する．

ソフトウェア開発は以下の流れで行われる．

(1)仮説推論処理機構を考慮にいれたヒューリスティック探索の並列化の検討

まず，仮説推論処理のメカニズムについて調査・研究を行い，同処理の並列 性について検討を行う．同時にヒューリスティック探索の並列化について調 査し，両者の親和性について検討する．

(2)並列仮説推論システムのアルゴリズム作成

次に，(1)の検討結果から，仮説推論処理に適した並列ヒューリスティック探 索を開発し，その探索技術を仮説推論の推論処理機構に導入することにより， 並列仮説推論システムのアルゴリズムを作成する．

(3)並列アルゴリズムの特性解析

作成されたアルゴリズムに対し定量的な解析を行い，その並列効果，計算量的 特性を明らかにする．

(4)ＫＬＩＣ＋ＰＶＭの動作環境の整備，同環境の特性調査

ＫＬＩＣ＋ＰＶＭの動作環境を整備し，ＫＬ１プログラムの並列実行環境を整 える．この時，様々なテストプログラムを走らせ，並列実行指定(プラグマ)や プロセス・ストリーム，プロセスネットワーク通信，同期処理などに関する特 性を調べることにより，同環境の並列実行特性を調査する．

(5)UNIX計算機ネットワーク上に並列仮説推論システムを実装

(3)の結果から得られた考察をもとにアルゴリズムを改良し，並列実行性能が高 められたアルゴリズムを完成する．(4)の結果から同アルゴリズムの実装方法を 決定する．そして，ＫＬＩＣ＋ＰＶＭ環境で効率良く動作する並列仮説推論シ ステムを実装する．

本研究で作成する並列仮説推論システムの要求する動作環境として，ＫＬＩＣ＋ ＰＶＭを採用した理由は以下のとおりである．

現在，多くの計算機メーカーにおいて並列計算機が開発・製造されているが， 各々の並列計算機の性能は独自のアーキテクチャに依存する部分が多く，すべて の並列計算機上で高性能を発揮できる並列推論システムを一般的に開発すること は難しい．さらに，これらの並列計算機に対する設備投資費は大変高価であり， 並列処理を行うソフトウェア開発の普及・発達を困難なものにしている．

一方で，近年，インターネットに代表されるように計算機をとりまくネットワー ク環境が発達・普及し，多くの研究開発施設で複数のコンピュータがLAN接続され るようになってきた．このような計算機ネットワーク環境を用いて手軽に並列・ 分散処理を実現するものに，ＰＶＭ(Parallel Virtual Machine)というソフトウェ アがある．

また，プログラム言語ＫＬ１は，記号論理に基づいた強力な知識表現能力を持っ た並列論理型言語ＧＨＣ(Guarded Horn Clause)を基に設計されており，推論処理 の並列化の実装に最もふさわしい並行プログラミング言語である．

以上により，本研究では，ＫＬＩＣ＋ＰＶＭを用いて並列仮説推論システムを実 現する．

［研究体制／研究方法］