[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

JP2632117B2 - Case-based reasoning device - Google Patents

Case-based reasoning device

Info

Publication number
JP2632117B2
JP2632117B2 JP4269129A JP26912992A JP2632117B2 JP 2632117 B2 JP2632117 B2 JP 2632117B2 JP 4269129 A JP4269129 A JP 4269129A JP 26912992 A JP26912992 A JP 26912992A JP 2632117 B2 JP2632117 B2 JP 2632117B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
case
inference
conclusion
condition
new
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP4269129A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH0695880A (en
Inventor
宏明 筒井
淳 黒崎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Azbil Corp
Original Assignee
Azbil Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Azbil Corp filed Critical Azbil Corp
Priority to JP4269129A priority Critical patent/JP2632117B2/en
Priority to US08/109,179 priority patent/US5918200A/en
Priority to DE69328956T priority patent/DE69328956T2/en
Priority to EP93113564A priority patent/EP0590305B1/en
Priority to CN93118822A priority patent/CN1047011C/en
Publication of JPH0695880A publication Critical patent/JPH0695880A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP2632117B2 publication Critical patent/JP2632117B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、過去の経験的事例を事
例データベースに蓄積しておき、新事例の条件に類似し
た既存事例を選択,修正することにより、新事例の結論
を推論する事例ベース推論装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a case in which past empirical cases are stored in a case database, and existing cases similar to the conditions of the new case are selected and corrected to infer the conclusion of the new case. It relates to a base inference device.

【0002】[0002]

【従来の技術】事例ベース推論技術は、“知的活動は、
過去の経験を中心にして行われる”という仮説に基づく
推論モデルの生成技術であり、基本的には次のような推
論が行われる。即ち、まず過去に経験した事例を蓄積し
て事例ベースを生成し、次いで新事例の条件が入力され
た場合にはこれと最も類似した既存事例を事例ベースか
ら検索すると共に、検索された既存事例を適当に修正し
て新事例の結論を推論する。そしてさらに、新事例を学
習して事例ベースを更新するものとなっている。このよ
うな、推論技術は、事例として例えば文字や単語等の個
別データを取り扱ういわゆる自然言語処理等の分野にそ
の適用がなされており、この分野における推論装置実現
のため、各種の手法が提案されている。
2. Description of the Related Art Case-based reasoning technology is based on the
This is a technique for generating an inference model based on the hypothesis that "it is performed based on past experience." Basically, the following inference is performed: First, the cases that have been experienced in the past are accumulated and the case base is created. When the conditions of the new case are input, the existing case most similar to the condition is searched from the case base, and the searched existing case is appropriately corrected to infer the conclusion of the new case. In addition, learning of new cases updates the case base.Inference technology such as this is applicable to the field of so-called natural language processing, which handles individual data such as characters and words as examples. Various methods have been proposed for realizing an inference apparatus in this field.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような事
例ベース推論技術を、地域冷暖房システムの負荷予測,
プラントのバルブ操作量の制御及び機器特性の同定とい
ったような技術に適用しようとした場合、上記システム
や機器等では事例が文字や単語等の個別データでは無
く、例えば時系列で観測され連続的に変化する気温等の
連続データとなるため、次のような問題を生じている。
即ち、第1点として連続データの事例をどのような形式
で表現して事例ベースを作成するかという問題点、第2
点として連続データの事例間の類似度をどのように決定
して新事例に対する類似事例を検索するかという問題
点、第3点として連続データの類似事例をどのように修
正して新事例の結論として推論するかという問題点、第
4点として連続データの新事例をどのように学習して事
例ベースを更新するかという問題点がある。また、従来
の事例ベースは、32k個のプロセッサを有するよう
な、膨大な記憶容量と計算量を前提とした技術であるた
め、例えば上記システムや機器等で要求される「小資源
環境におけるリアルタイムな処理の実行」を実現するこ
とが困難であるという問題もあった。したがって本発明
は、気温等の連続データの事例を小規模コントローラ等
で処理可能にすることを目的とする。
However, such a case-based reasoning technique is used for predicting the load of a district heating and cooling system.
When trying to apply to technologies such as control of the valve operation amount of a plant and identification of equipment characteristics, in the above systems and equipment, cases are not individual data such as characters and words, but are observed in a time series and continuously. Since the data is continuous data such as a changing temperature, the following problem occurs.
That is, the first problem is how to represent the case of continuous data to create a case base,
The problem is how to determine the similarity between continuous data cases and search for similar cases for new cases. The third point is how to correct similar cases in continuous data to conclude new cases. The fourth problem is how to learn a new case of continuous data and update the case base. In addition, the conventional case base is a technology having a huge storage capacity and a large amount of calculation, such as having 32k processors. There is also a problem that it is difficult to realize “execution of processing”. Therefore, an object of the present invention is to enable a case of continuous data such as temperature to be processed by a small-scale controller or the like.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るために本発明は、各事例間に連続性が成立するような
事例の推論を行う推論装置であって、既存事例の条件部
の各入力変数の値を離散化しこの離散値により条件部を
象徴化すると共に同一象徴に対する既存事例の結論部を
統合化しこの結論部と条件部との関係と,条件部の変化
に対する結論部の変化情報とを付随して生成する事例ベ
ース生成部と、推論を行うための前処理として既存事例
から推論精度を考慮した条件部の類似度を判定するため
に用いるしきい値を決定する手段と,推論に用いる類似
事例の個数の制約を決定する手段とからなるパラメータ
決定部と、新事例の条件部に対する既存事例の類似度を
条件部の位相の連続性に基づいて決定する手段と,条件
部の類似度に基づき事例ベースから新事例に対する類似
事例を条件部が結論部に与える影響度を考慮して検索す
る手段と,新事例に対する類似事例の重要度を位相によ
る条件部の距離から決定する手段と,重要度に基づき複
数の類似事例を条件部の変化に対する結論部の変化を考
慮して修正を行い統合化し新事例の結論部を推論する手
段と,条件部及び結論部の連続性により類似事例の条件
部の位相が近ければ結論部の位相も近いことを用い推論
結果の信憑性を判定する手段と,推論結果及びその信憑
性の情報を出力する手段とからなる事例ベース推論部
と、新事例をそのままリアルタイムに学習し事例ベース
を更新する事例ベース学習部とを設けたものである。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve such a problem, the present invention is an inference apparatus for inferring a case in which continuity is established between each case. Discretize the value of each input variable, symbolize the condition part with these discrete values, integrate the conclusion part of the existing case for the same symbol, integrate this conclusion part with the condition part, and change the conclusion part with respect to the change of the condition part A case base generation unit that generates information along with the information; and a means for determining a threshold used to determine a similarity of a condition part in consideration of inference accuracy from existing cases as preprocessing for inference; A parameter determination unit comprising means for determining a restriction on the number of similar cases used for inference, a unit for determining the similarity of an existing case to a condition part of a new case based on the continuity of the phase of the condition part, and a condition part Based on the similarity of A means for searching for similar cases to the new case from the case base in consideration of the degree of influence of the conditional part on the conclusion part, a means for determining the importance of similar cases for the new case from the distance of the conditional part based on the phase, Means for correcting and integrating multiple similar cases based on the change in the conclusion part with respect to the change in the condition part to infer the conclusion part of the new case, and the condition part of the similar case based on the continuity of the condition part and the conclusion part If the phase of the conclusion is close, the phase of the conclusion part is also close, and the case-based reasoning section consisting of means for determining the credibility of the inference result and means for outputting information about the inference result and its credibility, and the new case as it is And a case base learning unit for learning in real time and updating the case base.

【0005】[0005]

【作用】新事例が入力された場合、新事例の結論部の推
論に用いる事例を既存事例の中から選択して類似度を演
算し、類似度に基づく類似事例と新事例との距離を演算
すると共に距離による重要度を演算し、この重要度を考
慮しながら新事例の推論を行う一方、推論に用いる類似
事例が検索された場合、類似度によりその信憑性を演算
する。
[Operation] When a new case is input, a case to be used for inference of a conclusion part of the new case is selected from existing cases, and a similarity is calculated, and a distance between the similar case and the new case based on the similarity is calculated. At the same time, the importance based on the distance is calculated, and the new case is inferred in consideration of the importance. When a similar case used for the inference is searched, the credibility is calculated based on the similarity.

【0006】[0006]

【実施例】以下、本発明について図面を参照して説明す
る。図1は、本発明に係る事例ベース推論装置を適用し
たシステムの一実施例を示すブロック図であり、このシ
ステムは、地域冷暖房の空調負荷予測システムである。
同図において、1は過去に例えば或る時間毎に観測され
た外気温やこのときの不快指数等の事例データを記憶す
る記憶装置、2はこの事例データを各月毎に類別するデ
ータ類別部、10は各月毎の事例データから認識モデル
を作成すると共に,実際に外気温等の新たなデータが入
力されたときにこの認識モデルに基づき各月への帰属性
を認識し負荷予測を行う状態認識自動生成装置、20は
各月毎の事例データから各月の因果関係モデルを作成す
ると共に,新しいデータが入力されたときにこの因果関
係モデルに基づいて推論を行いかつその信憑性を算出す
る推論装置、30は負荷予測値表示部、40は信憑性統
合手段、50は信憑性表示部である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing one embodiment of a system to which a case-based inference device according to the present invention is applied. This system is an air conditioning load prediction system for district cooling and heating.
In the figure, reference numeral 1 denotes a storage device for storing case data such as an outside air temperature observed at certain time intervals in the past and a discomfort index at this time, and 2 denotes a data classification unit for classifying the case data for each month. Numeral 10 creates a recognition model from the case data for each month, and when new data such as outside temperature is actually input, recognizes the attribution to each month based on this recognition model and performs load prediction. The state recognition automatic generation device 20 creates a causal relationship model for each month from the case data for each month, and when new data is input, makes inferences based on the causal relationship model and calculates its credibility. An inference apparatus 30 is a load predicted value display unit, 40 is a credibility integration unit, and 50 is a credibility display unit.

【0007】ここで、状態認識自動生成装置10は、認
識モデル生成手段11、認識モデル学習手段12、認識
モデル記憶部13、認識モデル状況入力手段14、帰属
性認識手段15、最終予測値決定手段16から構成され
ている。そして認識モデル生成手段11は、過去の事例
データから認識のための要因抽出を行い各要因による認
識モデルを生成すると共に、認識モデル学習手段12は
外気温等の新事例データを入力した場合にこれを学習し
て上記認識モデルの更新等を行い、これらの認識モデル
は認識モデル記憶部13に記憶される。一方、帰属性認
識手段15は、認識モデル状況入力部14からの新事例
データを入力した場合、記憶部13の認識モデルに基づ
いて各要因への帰属性を認識してこの認識結果を最終予
測値決定手段16へ送出すると共に、最終予測値決定手
段16は、この認識結果と推論装置20の推論結果とを
統合して最終の負荷予測値として出力するものとなって
いる。
Here, the state recognition automatic generation device 10 includes a recognition model generation unit 11, a recognition model learning unit 12, a recognition model storage unit 13, a recognition model situation input unit 14, an attribution recognition unit 15, and a final predicted value determination unit. 16. Then, the recognition model generating means 11 extracts factors for recognition from past case data to generate a recognition model based on each factor, and the recognition model learning means 12 generates a recognition model when inputting new case data such as outside air temperature. And updates the above recognition model, and the like, and these recognition models are stored in the recognition model storage unit 13. On the other hand, when the new case data is input from the recognition model situation input unit 14, the attribution recognizing unit 15 recognizes the attribution to each factor based on the recognition model in the storage unit 13, and finalizes the recognition result. In addition to sending the result to the value determining means 16, the final predicted value determining means 16 integrates the recognition result and the inference result of the inference apparatus 20 and outputs the result as a final load predicted value.

【0008】また、推論装置20は、因果関係モデル生
成手段21、因果関係モデル学習手段22、因果関係モ
デル記憶部23、因果関係モデル状況入力部24、推論
手段25、信憑性計算手段26から構成されている。そ
して、因果関係モデル生成手段21は、過去の事例デー
タについてその入力要因とその数時間後の結果である例
えば室温との因果関係のモデルを生成すると共に、因果
関係モデル学習手段は、新事例データが入力された場合
にこれを学習して上記因果関係モデルの更新等を行い、
これらの因果関係モデルは因果関係モデル記憶部23に
記憶される。一方、推論手段25は、因果関係モデル状
況入力部24からの新事例データを入力すると、この新
事例データについて記憶部13の因果関係モデルに基づ
き推論を行い、この推論結果を上記最終予測値決定手段
16へ送出して状態認識自動生成装置10による認識結
果と統合させ、負荷予測値表示部30にこの予測値を表
示させる。また推論手段25はその推論結果を信憑性計
算手段26へ送出して信憑性の演算を行わせ、信憑性表
示部50に表示させる。なお、推論手段25は、新事例
データを推論する場合、位相(topology)に基
づいて推論するようにしている。この位相とは、集合に
連続の概念が定義できるように与えられる構造のことを
言い、例えば新事例データと過去の事例データとの距離
や類似性の近さ等を示している。
The inference apparatus 20 includes a causality model generation means 21, a causality model learning means 22, a causality model storage unit 23, a causality model situation input unit 24, an inference means 25, and a credibility calculation means 26. Have been. Then, the causal relation model generation means 21 generates a model of a causal relation between the input factor and the result several hours after the past case data, for example, room temperature, and the causal relation model learning means outputs the new case data. When this is input, it learns this and updates the above causal relationship model, etc.,
These causal relationship models are stored in the causal relationship model storage unit 23. On the other hand, when the new case data is input from the causal relationship model situation input unit 24, the inference means 25 makes an inference based on the causal relationship model in the storage unit 13 for this new case data, and outputs the inference result to the final prediction value determination. The load is sent to the means 16 and integrated with the recognition result by the automatic state recognition generation device 10 to display the predicted value on the load predicted value display section 30. Further, the inference means 25 sends the inference result to the credibility calculation means 26 to cause the credibility calculation unit 26 to perform credibility calculation and display the result on the credibility display unit 50. When inferring new case data, the inference means 25 makes an inference based on the topology. The phase refers to a structure given to a set so that the concept of continuity can be defined, and indicates, for example, a distance between similar new case data and past case data, similarity between similar cases, and the like.

【0009】ここで推論装置20は、ハード的には、図
3に示すように、既存事例データ(過去の事例データ)
を入力するオフライン装置61、新事例データを入力す
るオンライン入力装置62、アルゴリズム記憶部63、
アルゴリズム記憶部63に記憶された所定のアルゴリズ
ムにしたがって推論動作を行うCPU64、各種のデー
タを記憶するデータ記憶部65、及び出力装置66から
構成されており、また機能的には、図2に示す各手段か
ら構成されている。
Here, the inference apparatus 20 is, as shown in FIG. 3, hardware-based, in which existing case data (past case data) is used.
, An online input device 62 for inputting new case data, an algorithm storage unit 63,
It comprises a CPU 64 for performing an inference operation in accordance with a predetermined algorithm stored in an algorithm storage unit 63, a data storage unit 65 for storing various data, and an output device 66, and is functionally shown in FIG. It consists of each means.

【0010】即ち、上記した因果関係モデル生成手段2
1としてのメモリベース作成手段21A,パラメータ決
定手段21B、上記した因果関係モデル学習手段22、
推論手段25としての類似度決定手段25A,類似度事
例検索手段25B,重要度決定手段25C,事例統合手
段25D、上記した信憑性計算手段26、及び出力手段
27から構成されている。
That is, the above-described causal relation model generating means 2
1, a memory base creating unit 21A, a parameter determining unit 21B, the causal relationship model learning unit 22,
The inference unit 25 includes a similarity determination unit 25A, a similarity case search unit 25B, an importance determination unit 25C, a case integration unit 25D, the credibility calculation unit 26, and an output unit 27.

【0011】推論装置20は、上記したように、過去の
事例データについてその入力要因とその数時間後の結果
である例えば室温との因果関係について扱うものであ
り、入力空間としてX=<x1,x2,・・・,xn>
を、また出力空間としてY=<y>を仮定した場合に、
時刻tにおいて生じた事象X1(t),X2(t),・
・・,Xn(t)がα時間後に出力Y(t+α)を生じ
るような、つまり入出力データとして{X1(t),X
2(t),・・・,Xn(t),Y(t+α)}(t=
1,・・・,N)の関係を有し、各入出力変数が連続的
に変化するようなデータを推論する装置である。
As described above, the inference apparatus 20 deals with the causal relationship between the input factor of the past case data and the result several hours later, for example, the room temperature, and X = <x1, x2, ..., xn>
And Y = <y> as the output space,
Events X1 (t), X2 (t),.
.., Xn (t) produce output Y (t + α) after α hours, ie, {X1 (t), X
2 (t),..., Xn (t), Y (t + α)} (t =
1,..., N) and infers data in which each input / output variable changes continuously.

【0012】このような推論装置においては、推論を行
う前にまず、因果関係モデル手段21により過去の事例
データについて事例ベースを作成する。即ち、まず入力
空間を離散化して有限個の入力事象に分割し、同一入力
現象に属する入出力データを統合化することで1つの事
例を生成する。このとき事例の条件部、つまり外気温や
不快指数等のデータは、離散化された入力データ{X
1,X2,・・・,Xn}となり、また事例の結論部、
つまりα時間後の室温は、出力データの重心値Y,同一
入力事象が起こった回数n及びその偏微分値の重心値Δ
Y/ΔX1,・・・,ΔY/ΔXn、即ち{Y,n,Δ
Y/ΔX1,・・・,ΔY/ΔXn}となる。
In such an inference apparatus, a case base is first created for past case data by the causal relation model means 21 before inference is performed. That is, an input space is first discretized and divided into a finite number of input events, and one case is generated by integrating input / output data belonging to the same input phenomenon. At this time, the condition part of the case, that is, the data such as the outside air temperature and the discomfort index is obtained by discretized input data {X
1, X2,..., Xn}, and the conclusion of the case,
That is, the room temperature after α hours is the barycentric value Y of the output data, the number n of times the same input event has occurred, and the barycentric value Δ
.., ΔY / ΔXn, that is, {Y, n, Δ
Y / ΔX1,..., ΔY / ΔXn}.

【0013】例えば、入力データとして外気温X1
(℃)及び不快指数X2(%)が観測され、これらのデ
ータの或期間内の各時刻t(t=1,・・・,N)を通
しての最大値(max),最小値(min)がそれぞ
れ、 X1(max)=30.0,X1(min)=20.0 X2(max)=80.0,X2(min)=70.0 となり、かつ時刻t=t1 におけるデータ X1(t1 )=25.6,X2(t1 )=78.7 が得られたとき、この入力空間を離散化するための離散
化数を「10」(最大値と最小値間を10分割する)と
すれば、離散化されたデータは例えばX1=6,X2=
9として表され、{6,9}という1つの事象に象徴化
される。ここで、時刻t=t1 +αにおける室温Y(t
1 +α)を25.0とすると、{6,9}→25.0と
いう因果関係が得られたことになる。
For example, as input data, the outside air temperature X1
(° C.) and the discomfort index X2 (%) are observed, and the maximum value (max) and the minimum value (min) of these data during each time t (t = 1,..., N) in a certain period are obtained. each, X1 (max) = 30.0, X1 (min) = 20.0 X2 (max) = 80.0, X2 (min) = 70.0 , and the and the data at time t = t 1 X1 (t 1 ) = 25.6, X2 (t 1 ) = 78.7, and the discretization number for discretizing this input space is “10” (division between the maximum value and the minimum value is divided into 10). Then, the discretized data is, for example, X1 = 6, X2 =
9 and is symbolized by one event {6,9}. Here, the room temperature Y (t at time t = t 1 + α)
If (1 + α) is 25.0, a causal relationship of {6, 9} → 25.0 is obtained.

【0014】また、時刻t=t1 +1における事象が X1(t1 )=25.8,X2(t1 )=78.79で
室温Y(t1 +α+1)=25.5 であるときは、入力事象は同一の{6,9}に属し、同
一入力事象に対して生じた事象として {6,9}→25.25[={25.0+25.5}/
2、ここでn=2] として平均化され、事例データの圧縮が行われる。この
結果、事例ベースに要するメモリの容量を従来例に比べ
格段に少なくできる。また、上記した各偏微分値とは、
各入力変数の変化量に対する出力の変化量であり、この
場合各入出力変数が連続データであることから、この偏
微分値ΔY/ΔXi(t)は(1)式により計算するこ
とができる。
If the event at time t = t 1 +1 is X1 (t 1 ) = 25.8, X2 (t 1 ) = 78.79 and room temperature Y (t 1 + α + 1) = 25.5, The input events belong to the same {6, 9}, and {6, 9} → 25.25 [= {25.0 + 25.5} /
2, where n = 2] and the case data is compressed. As a result, the capacity of the memory required for the case base can be significantly reduced as compared with the conventional example. Further, each partial differential value described above is
This is the amount of change in the output with respect to the amount of change in each input variable. In this case, since each input / output variable is continuous data, the partial differential value ΔY / ΔXi (t) can be calculated by equation (1).

【0015】[0015]

【数1】 (Equation 1)

【0016】以上のように、過去の事例(既存事例)に
ついて事例ベースの作成を行った後、次に新事例につい
ての推論を推論手段25により行う。まず、新事例の条
件部を{Xi* }(i=1,2,・・・,n)とし、既
存事例を{Xi,Y,n,ΔY/ΔXi}(i=1,
2,・・・,n)とする。ここで、新事例の条件部は、
入力と同時に上記のように離散化され、かつ象徴化され
ている。
As described above, after a case base is created for a past case (existing case), inference about a new case is performed by the inference means 25. First, the condition part of the new case is {Xi * } (i = 1, 2,..., N), and the existing case is {Xi, Y, n, ΔY / ΔXi} (i = 1,
2,..., N). Here, the condition part of the new case is
At the same time as the input, it is discretized and symbolized as described above.

【0017】ここで新事例の推論を行う場合は、まず新
事例に対する既存事例の類似度を類似度決定手段25A
により決定する(この類似度とは、位相における近傍系
という概念に相応する)。新事例に対する既存事例の類
似度は次のような定義により決定する。即ち、 類似度0は、|Xi* −Xi|=0 (i=1,
2,・・・,n) 類似度1は、|Xi* −Xi|≦qXi (i=1,
2,・・・,n) 類似度2は、|Xi* −Xi|≦qXi+1(i=1,
2,・・・,n) 類似度3は、|Xi* −Xi|≦qXi+2(i=1,
2,・・・,n) のように定義する。ここで、qXiはしきい値と呼ばれ、
既存事例データから、Y(既存事例の結論部)の許容精
度に対するXi(既存事例の条件部)の分散により決定
したデジット値である。
Here, when inferring a new case, first, the similarity of the existing case to the new case is determined by the similarity determining means 25A.
(This similarity corresponds to the concept of a neighborhood system in phase). The similarity of the existing case to the new case is determined by the following definition. That is, the similarity 0 is | Xi * −Xi | = 0 (i = 1,
2,..., N) The similarity 1 is | Xi * −Xi | ≦ q Xi (i = 1,
2,..., N) Similarity 2 is | Xi * −Xi | ≦ q Xi +1 (i = 1,
2,..., N) The similarity 3 is | Xi * −Xi | ≦ q Xi +2 (i = 1,
2,..., N). Here, q Xi is called a threshold,
It is a digit value determined from variance of Xi (condition part of existing case) with respect to allowable accuracy of Y (conclusion part of existing case) from existing case data.

【0018】一例として、X1を外気温,X2を不快指
数とし,Y=α時間後の室温を考えた場合、室温Yと予
測値との誤差が2度以内の予測をしようとしたとき、入
力空間と同様に1デジットが2度となるように離散化を
行う。そして離散化数が例えば「20」であったとする
と、 デジット1〜20それぞれに対し同一デジットに属す
るY* (新事例の結論部)を既存事例データから収集し
クラスタリングを行い、同一のクラスに属した新事例の
条件部X1,X2の分散を求める。 Y(既存事例の結論部)のデジットiに属する新事例
の条件部X1,X2の各クラスターの分散を離散値とし
て計算し、クラスター数で平均化することでデジット値
qiX1,qiX2を求める。 デジット値qiX1,qiX2を下式にしたがって平均化
する。即ち、 qX1=ΣqiX1/20,qX2=ΣqiX2/20
As an example, when X1 is the outside air temperature, X2 is the discomfort index, and the room temperature after Y = α hours is considered, when an error between the room temperature Y and the predicted value is attempted within 2 degrees, an input is made. Discretization is performed so that one digit becomes twice as in the case of space. If the discretization number is, for example, "20", Y * (conclusion part of a new case) belonging to the same digit for each of digits 1 to 20 is collected from existing case data, clustered, and belong to the same class. The variance of the conditional parts X1 and X2 of the new case is obtained. The variance of each cluster of the condition parts X1 and X2 of the new case belonging to the digit i of Y (conclusion part of the existing case) is calculated as a discrete value, and averaged by the number of clusters to obtain digit values qi X1 and qi X2 . . Digit values qi X1 and qi X2 are averaged according to the following equation. That is, q X1 = Σqi X1 / 20, q X2 = Σqi X2 / 20

【0019】ここで、最も近いデジット値として、qX1
=2,qX2=3(実際には、qX1=2.123・・・,
X2=3.456・・・)とする。しかし、Yが1度以
内を必要とすれば、qX1=1,qX2=2となり、要求さ
れる精度によってデジット値qXiは異なる。即ち、各変
数Xiに対し既存事例と新事例との距離がqXiより小さ
ければ条件部の位相が近いとされ、その時には新事例の
結論部は、既存事例の結論部に対して要求される精度内
に入っていると見なされる。
Here, the closest digit value is q X1
= 2, q X2 = 3 (actually, q X1 = 2.123...,
q X2 = 3.456...). However, if Y needs to be within 1 degree, q X1 = 1 and q X2 = 2, and the digit value q Xi differs depending on the required precision. That is, the distance between the existing case and new case for each variable Xi is the phase of the condition part is smaller than q Xi is closer, the conclusion part of the new case at that time is required for the conclusion of the existing case Considered to be within precision.

【0020】次に、類似事例検索手段25Bにより新事
例に対する類似事例を検索する。新事例に対する類似度
が高い順に、最適事例の既存事例を類似事例として抽出
する。この最適事例数は、例えば既存事例によるシミュ
レーションから最も推論が良くなる事例数を選択する。
同一類似度の既存事例が最適事例数より多く存在する場
合は、各変数XiがYに与える影響度、即ち相関係数R
Xiの大小によって各変数に優先度を設定して抽出する。
Next, a similar case to the new case is searched by the similar case search means 25B. Existing cases of the optimal case are extracted as similar cases in the order of similarity to the new case. As the optimum number of cases, for example, the number of cases that makes the best inference from a simulation based on existing cases is selected.
If there are more existing cases with the same similarity than the number of optimal cases, the degree of influence of each variable Xi on Y, that is, the correlation coefficient R
The priority is set for each variable according to the magnitude of Xi and extracted.

【0021】次に、重要度決定手段25Cにより新事例
に対する類似事例の重要度を決定する。入力空間に距離
を定義して事例間の位相を考慮する。ここでは例として
(2)式に示すような距離Lを導入する。
Next, the importance determining means 25C determines the importance of a similar case with respect to the new case. A distance is defined in the input space and the phase between cases is considered. Here, as an example, a distance L as shown in Expression (2) is introduced.

【0022】[0022]

【数2】 (Equation 2)

【0023】ここで、Φiは変数Xiにおける距離の重
みである。そして抽出されたm個の類似事例の推論時の
重要度Wjを(3)式を用いて定義する。即ち、
Here, Φi is the weight of the distance in the variable Xi. Then, the importance Wj at the time of inference of the extracted m similar cases is defined using Expression (3). That is,

【0024】[0024]

【数3】 (Equation 3)

【0025】なお図5は、このような類似事例の重要
度、即ち類似事例の重み付け前後の状況を説明する説明
図である。こうして抽出された最適事例数m個の類似事
例を用いて、新事例Xi* (i=1,2,・・・,n)
に対する推論値Y* を(4)式を用いて計算し統合化す
る(事例統合手段25D)。
FIG. 5 is an explanatory diagram for explaining the importance of such similar cases, that is, the situation before and after weighting of similar cases. A new case Xi * (i = 1, 2,..., N) is obtained using m similar cases extracted in this way, the number of which is m.
Calculated integrating using an inference value Y * to (4) for (case integration means 25D).

【0026】[0026]

【数4】 (Equation 4)

【0027】ここで、Lijはi番目の事例のj入力変数
軸上での入力データからの距離、yiはi番目の類似既
存事例の結論値、ΔY/ΔXjはi番目の類似既存事例
のj番目の変動が結論値に与える変動の割合をそれぞれ
示している。
Where Lij is the distance of the i-th case from the input data on the j-input variable axis, yi is the conclusion value of the i-th similar existing case, and ΔY / ΔXj is j of the i-th similar existing case. The percentage of the change that the second change gives to the conclusion value is shown.

【0028】次に推論結果の信憑性判定を信憑性計算手
段26の計算結果に基づいて行う。即ち、推論に使用さ
れた類似事例の新事例に対する類似度を用い、推論結果
に対する信憑性を判定する。例えば、推論に用いられた
類似事例の新事例に対する類似度の中で、最も高い類似
度がこの推論結果に対する信憑性であると定義すると、
最も高い類似度が「1」である推論結果は、信憑性が
「1」であると判定される。この場合、信憑性「0」が
最も信憑度が高く、数字が大きくなるにつれ信憑度が低
くなる。出力手段27は、こうして得られた推論結果及
びその信憑性を出力すると共に推論に使用した類似事例
を出力することもできる。
Next, the credibility of the inference result is determined based on the calculation result of the credibility calculating means 26. That is, the credibility of the inference result is determined using the similarity of the similar case used in the inference to the new case. For example, if the similarity used in the inference is similar to the new case, the highest similarity is defined as the credibility of the inference result.
The inference result with the highest similarity “1” is determined to have credibility “1”. In this case, the credibility “0” has the highest credibility, and the credibility decreases as the number increases. The output means 27 can output the obtained inference result and its credibility, and can also output the similar case used for the inference.

【0029】次に事例ベース学習を行う場合には、因果
関係モデル学習手段22により新事例を学習して事例ベ
ースを更新する。このような事例ベースの更新は次の手
順により行われる。ただし、*が付いているものは新事
例を示している。即ち、前回までの同一条件部の事象回
数をnとすると、この事象回数を1つ増加させてn+1
にすると共に、出力値Yを(Y×n+Y* )/(n+
1)とし、さらに偏微分値ΔY/ΔX1を(ΔY/ΔX
1×n+ΔY/ΔX1* )/(n+1)とする。
Next, when performing case-based learning, a new case is learned by the causal relationship model learning means 22 to update the case base. Such case-based updating is performed by the following procedure. However, those marked with * indicate new cases. That is, assuming that the number of events of the same condition part up to the previous time is n, the number of events is increased by one and n + 1
And the output value Y is (Y × n + Y * ) / (n +
1), and the partial differential value ΔY / ΔX1 is set to (ΔY / ΔX
1 × n + ΔY / ΔX1 * ) / (n + 1).

【0030】次に、図4は以上のような推論を行う推論
手段25の動作を要約して示したフローチャートであ
る。即ち、新事例の条件部としての外気温等の新事例デ
ータXが入力された場合、新事例の結論部である所定時
間後の室温の推論に用いる事例を既存事例の中から選択
し、新事例と既存事例との類似度を計算すると共に、類
似事例を検索する(ステップST1)。そして、推論に
用いる検索された類似事例と新事例との距離を計算する
と共に、距離による重要度を計算し(ステップST
2)、この重要度を考慮しながら新事例の結論部の推論
を行い(ステップST3)、推論結果yを得る(ステッ
プST4)。一方、推論に用いる類似事例が検索された
場合、類似度によりその信憑性を計算し(ステップST
5)、その結果を得る(ステップST6)。そして、こ
の信憑性結果と推論結果yとは出力される(ステップS
T8)。
FIG. 4 is a flowchart summarizing the operation of the inference means 25 for performing the above inference. That is, when new case data X such as outside air temperature is input as a condition part of a new case, a case to be used for inference of room temperature after a predetermined time, which is a conclusion part of the new case, is selected from existing cases. The similarity between the case and the existing case is calculated, and a similar case is searched (step ST1). Then, the distance between the searched similar case used for inference and the new case is calculated, and the importance based on the distance is calculated (step ST).
2), the conclusion of the new case is inferred in consideration of the importance (step ST3), and the inference result y is obtained (step ST4). On the other hand, if a similar case used for inference is found, its credibility is calculated based on the similarity (step ST
5) Obtain the result (step ST6). Then, the credibility result and the inference result y are output (step S
T8).

【0031】ここで事実Y(新事例の結論部)が得られ
た場合、この事実Yと推論結果yとを比較する(ステッ
プST9)。そして、事実Yと推論結果yとが異なり、
かつ新事例Xが過去の事例に存在しない場合は、新事例
の条件部であるXとその結論部であるYとを新事例とし
て登録する(ステップST10)。
When the fact Y (the conclusion of the new case) is obtained, the fact Y is compared with the inference result y (step ST9). Then, the fact Y differs from the inference result y,
If the new case X does not exist in the past case, X, which is the condition part of the new case, and Y, which is the conclusion part thereof, are registered as new cases (step ST10).

【0032】[0032]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
新事例が入力された場合、新事例の結論部の推論に用い
る事例を既存事例の中から選択して類似度を演算し、類
似度に基づく類似事例と新事例との距離を演算すると共
に距離による重要度を演算し、この重要度を考慮しなが
ら新事例の推論を行う一方、推論に用いる類似事例が検
索された場合、類似度によりその信憑性を演算するよう
にしたので、事例データが連続的に変化する複雑なシス
テムの予測,制御,同定を行う際に不可欠の、高精度の
推論,推論結果の信憑性評価,及びリアルタイムの適応
学習が可能になると共に、事例データが象徴化されるこ
とによってメモリの容量や計算量が削減され、この結果
小規模コントローラによるリアルタイムな処理実行が可
能になる。
As described above, according to the present invention,
When a new case is input, a case to be used for inference of the conclusion of the new case is selected from the existing cases, the similarity is calculated, the distance between the similar case based on the similarity and the new case is calculated, and the distance is calculated. Is calculated, and the new case is inferred while considering this importance.When similar cases used for the inference are searched, the credibility is calculated based on the similarity. Indispensable for predicting, controlling, and identifying complex systems that change continuously, high-precision inference, credibility evaluation of inference results, and real-time adaptive learning are possible, and case data is symbolized. As a result, the memory capacity and calculation amount are reduced, and as a result, real-time processing can be executed by a small-scale controller.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係る事例ベース推論装置を適用したシ
ステムの一実施例を示す機能ブロック図である。
FIG. 1 is a functional block diagram showing an embodiment of a system to which a case-based inference device according to the present invention is applied.

【図2】上記推論装置の機能ブロック図である。FIG. 2 is a functional block diagram of the inference apparatus.

【図3】上記推論装置のブロック図である。FIG. 3 is a block diagram of the inference apparatus.

【図4】上記推論装置の動作を示すフローチャートであ
る。
FIG. 4 is a flowchart showing an operation of the inference apparatus.

【図5】上記推論装置において類似事例の重要度の計算
による重み付け状況を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a weighting situation by calculating importance of similar cases in the inference apparatus.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

21 因果関係モデル生成手段 21A メモリベース作成手段 21B パラメータ決定手段 22 因果関係モデル学習手段 25 推論手段 25A 類似度決定手段 25B 類似事例検索手段 25C 重要度決定手段 25D 事例統合手段 26 信憑性計算手段 27 出力手段 21 Causal relation model generating means 21A Memory base generating means 21B Parameter determining means 22 Causal relation model learning means 25 Inference means 25A Similarity determining means 25B Similar case searching means 25C Importance determining means 25D Case integrating means 26 Credibility calculating means 27 Output means

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 各事例間に連続性が成立するような事例
の推論を行う推論装置であって、 既存事例の条件部の各入力変数の値を離散化しこの離散
値により条件部を象徴化すると共に同一象徴に対する既
存事例の結論部を統合化しこの結論部と条件部との関係
と,条件部の変化に対する結論部の変化情報とを付随し
て生成する事例ベース生成部と、推論を行うための前処
理として既存事例から推論精度を考慮した条件部の類似
度を判定するために用いるしきい値を決定する手段と,
推論に用いる類似事例の個数の制約を決定する手段とか
らなるパラメータ決定部と、新事例の条件部に対する既
存事例の類似度を条件部の位相の連続性に基づいて決定
する手段と,条件部の類似度に基づき事例ベースから新
事例に対する類似事例を条件部が結論部に与える影響度
を考慮して検索する手段と,新事例に対する類似事例の
重要度を位相による条件部の距離から決定する手段と,
重要度に基づき複数の類似事例を条件部の変化に対する
結論部の変化を考慮して修正を行い統合化し新事例の結
論部を推論する手段と,条件部及び結論部の連続性によ
り類似事例の条件部の位相が近ければ結論部の位相も近
いことを用い推論結果の信憑性を判定する手段と,推論
結果及びその信憑性の情報を出力する手段とからなる事
例ベース推論部と、新事例をそのままリアルタイムに学
習し事例ベースを更新する事例ベース学習部とを備えた
ことを特徴とする事例ベース推論装置。
An inference apparatus for inferring a case where continuity is established between each case, discretizing the value of each input variable of a condition part of an existing case and symbolizing the condition part by the discrete value And a case base generation unit that integrates the conclusion part of the existing case for the same symbol, generates the relation between the conclusion part and the condition part, and generates the change information of the conclusion part with respect to the change of the condition part. Means for determining a threshold used to determine the similarity of a condition part in consideration of inference accuracy from existing cases as preprocessing for
A parameter determination unit comprising means for determining a restriction on the number of similar cases used for inference, a unit for determining the similarity of an existing case to a condition part of a new case based on the continuity of the phase of the condition part, and a condition part Means to search for similar cases to a new case from the case base based on the similarity of a condition, taking into account the degree of influence of the conditional part on the conclusion part, and determine the importance of the similar case to the new case from the distance of the conditional part by phase Means,
Based on the importance, multiple similar cases are modified in consideration of the change of the conclusion part with respect to the change of the condition part, integrated, and the means to infer the conclusion part of the new case and the continuity of the condition part and the conclusion part A case-based reasoning unit comprising means for determining the credibility of the inference result by using the fact that the phase of the condition part is close to the phase of the conclusion part, and a means for outputting the inference result and information on its credibility; And a case base learning unit for updating the case base in real time as it is.
JP4269129A 1992-08-31 1992-09-14 Case-based reasoning device Expired - Lifetime JP2632117B2 (en)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4269129A JP2632117B2 (en) 1992-09-14 1992-09-14 Case-based reasoning device
US08/109,179 US5918200A (en) 1992-08-31 1993-08-19 State estimating apparatus
DE69328956T DE69328956T2 (en) 1992-08-31 1993-08-25 System for estimating the state of a system based on recorded input-output data for the system
EP93113564A EP0590305B1 (en) 1992-08-31 1993-08-25 State estimating apparatus of a system on the basis of recorded input/output data for the system
CN93118822A CN1047011C (en) 1992-08-31 1993-08-31 State estimating apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4269129A JP2632117B2 (en) 1992-09-14 1992-09-14 Case-based reasoning device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH0695880A JPH0695880A (en) 1994-04-08
JP2632117B2 true JP2632117B2 (en) 1997-07-23

Family

ID=17468098

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP4269129A Expired - Lifetime JP2632117B2 (en) 1992-08-31 1992-09-14 Case-based reasoning device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2632117B2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007018322A (en) * 2005-07-08 2007-01-25 Yamatake Corp System, method, and program for estimating amount of energy saved
JP2007033233A (en) * 2005-07-27 2007-02-08 Yamatake Corp River contamination load estimation system, method, and program

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3762840B2 (en) * 1998-11-24 2006-04-05 富士通株式会社 Prediction apparatus and method for performing prediction based on similar cases
JP2000172671A (en) * 1998-12-11 2000-06-23 Fujitsu Ltd Display device for, result of similar prediction by k- neighborhood method
CN101361085B (en) 2006-01-13 2012-07-04 杰富意钢铁株式会社 Result prediction device and method
JP5902055B2 (en) * 2012-06-29 2016-04-13 アズビル株式会社 Load amount prediction apparatus and load amount prediction method

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007018322A (en) * 2005-07-08 2007-01-25 Yamatake Corp System, method, and program for estimating amount of energy saved
JP4634242B2 (en) * 2005-07-08 2011-02-16 株式会社山武 Energy saving amount estimation apparatus, method, and program
JP2007033233A (en) * 2005-07-27 2007-02-08 Yamatake Corp River contamination load estimation system, method, and program
JP4486004B2 (en) * 2005-07-27 2010-06-23 株式会社山武 River pollution load estimation system, method, and program

Also Published As

Publication number Publication date
JPH0695880A (en) 1994-04-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Chen et al. Fuzzy forecasting based on two-factors second-order fuzzy-trend logical relationship groups and particle swarm optimization techniques
Yang et al. A novel self-constructing radial basis function neural-fuzzy system
Lin H∞ reinforcement learning control of robot manipulators using fuzzy wavelet networks
JP3762840B2 (en) Prediction apparatus and method for performing prediction based on similar cases
Petelin et al. Control system with evolving Gaussian process models
CN110471276B (en) Apparatus for creating model functions for physical systems
Feng et al. Stable adaptive control of fuzzy dynamic systems
JP2021103083A (en) Machine learning device, demand control system, and air conditioning control system
Bemporad et al. Robust model predictive control: Piecewise linear explicit solution
JP2632117B2 (en) Case-based reasoning device
JP7481902B2 (en) Management computer, management program, and management method
CN116088307B (en) Multi-working-condition industrial process prediction control method, device, equipment and medium based on error triggering self-adaptive sparse identification
WO2020206242A1 (en) Systems and methods for adaptive training of a machine learning system processing textual data
JP2802469B2 (en) State prediction device
Kargin et al. Method of using data from intelligent machine short-term memory in Fuzzy Logic System
WO2021059375A1 (en) Learning device, learning method, and recording medium
Renukadevi et al. Covid-19 Forecasting with Deep Learning-based Half-binomial Distribution Cat Swarm Optimization.
JPH06332506A (en) Nonlinear controller
JP2018147103A (en) Model learning device, controlled variable calculation device, and program
JP3284280B2 (en) Existing case effective use type inference device
JPH06187318A (en) Adaptive learning device
JPH02260002A (en) Fuzzy controller
Gangwar et al. Cumulative probability distribution based computational method for high order fuzzy time series forecasting
WO2024128090A1 (en) Information processing device, control system, search method, and search program
Yan et al. Matching decision method for knowledgeable manufacturing system and its production environment

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080425

Year of fee payment: 11

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080425

Year of fee payment: 11

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090425

Year of fee payment: 12

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090425

Year of fee payment: 12

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100425

Year of fee payment: 13

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100425

Year of fee payment: 13

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110425

Year of fee payment: 14

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120425

Year of fee payment: 15

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130425

Year of fee payment: 16

EXPY Cancellation because of completion of term
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130425

Year of fee payment: 16