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JP7549760B2 - Representation of deep case meanings using labeled Petri nets - Google Patents
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JP7549760B2 - Representation of deep case meanings using labeled Petri nets - Google Patents

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Description

一般に推論システムは、推論の前提となる知識ベースと、そこから答えを取り出すための推論エンジンから構成される。本発明は、自然言語に基づく推論システム、即ち知識ベースとクエリ言語がどちらも自然言語から構成される推論システムに関する。In general, an inference system is composed of a knowledge base that is the premise of inference and an inference engine that extracts answers from the knowledge base. The present invention relates to an inference system based on natural language, that is, an inference system in which both the knowledge base and the query language are composed of natural language.

1950年代に産声をあげて以来、人工知能(AI)の研究は、人間が操る言葉やシンボルを計算機の上で扱おうとする『記号処理のアプローチ』を中心に進められてきた。このアプローチはAIが第二次ブームとなった1980年代に最も精力的に研究され、その頃研究者たちの注目を集めた『エキスパートシステム』(非特許文献1)では、専門家の知識を「もし~ならば~」(if-then)形式の規則で表現することで、大量の規則の組み合わせによる論理的推論が可能となった。エキスパートシステムは言葉で表わされた形式的な知識をもとに、既存のアルゴリズムでは記述しづらい、深い推論を要する問題へ対処できるようにしたもので、言葉と推論を組み合わせた初めてのAIシステムと言うことができる。Since its birth in the 1950s, research into artificial intelligence (AI) has focused on the "symbol processing approach," which attempts to handle human-controlled words and symbols on a computer. This approach was most actively studied in the 1980s, when AI experienced its second boom. Expert systems (Non-Patent Document 1), which attracted the attention of researchers at the time, expressed expert knowledge as "if-then" rules, making it possible to perform logical inference by combining a large number of rules. Expert systems use formal knowledge expressed in words to deal with problems that require deep inference and are difficult to describe using existing algorithms, and can be said to be the first AI system to combine words and inference.

しかし、このエキスパートシステムには、いくつかの実装上の問題点がある。第1の問題点は規則の記述の問題である。エキスパートシステムの知識(規則)の表現形式は、if-then型の形式的な言語(テキスト)であり、人間が操る自然言語とは程遠い。エキスパートシステムが扱う知識を構築するには、プログラミングの素養をもった専門家の多大な労力が必要で、いわゆる『知識獲得ボトルネックの問題』から逃れることが出来なかった。
また、第2の問題点として挙げられるのが推論の効率の問題である。エキスパートシステムで行なわれる前向き推論では、事実がワーキングメモリの中に爆発的に生成される。推論の深さが深い時、これは実装上の深刻な問題を生む。これらが理由で、エキスパートシステムは、社会実装という観点で大きな実を結ぶことなく、研究そのものも次第に行なわれなくなっていった。
However, this expert system has several implementation problems. The first problem is the problem of describing the rules. The expression format of the knowledge (rules) of an expert system is an if-then type formal language (text), which is far from the natural language used by humans. Building the knowledge that an expert system handles requires a great deal of effort from experts with programming knowledge, and it has been impossible to escape the so-called "knowledge acquisition bottleneck problem."
The second problem is the efficiency of inference. In the forward inference carried out by expert systems, facts are explosively generated in the working memory. When the inference is deep, this creates serious implementation problems. For these reasons, expert systems did not bear much fruit in terms of social implementation, and research into them gradually fell out of favor.

上記のような問題を克服しようとして、その後のAI研究者達が歩んだ道は、その方法論の違いによって大きく2つに分かれる。
第一のやり方は、人手による自然言語の知識ベース化の道である。ここで言う知識ベースは、エキスパートシステムで用いられたようなフラット(平坦)なテキスト形式のものではない。人間の脳内知識を表わす細胞ネットワークと同じように『構造化』されたデータベースであり、このようなネットワーク形式の知識ベースの構築を目指して、テキスト文に言葉や概念の間の関係性を表わすポインタ(リンク)を人海戦術でタグ付けしていく。これは2000年頃から広く一般に使われるようになったインターネット上のウェブ知識を構造化する手段としても活発な研究が行なわれ、今日まで続いている。この研究を表1にまとめた。
表中には各手法の項目別の優劣を◎(とても優位)、○(優位性あり)、△(優位性なし)、×(劣っている)により表記した。
In their attempts to overcome the problems mentioned above, subsequent AI researchers have taken paths that can be broadly divided into two, depending on their methodology.
The first approach is to manually create a knowledge base from natural language. The knowledge base referred to here is not the flat text format used in expert systems. It is a database that is "structured" in the same way as the cellular networks that represent knowledge in the human brain, and with the aim of building such a network-format knowledge base, text sentences are tagged with pointers (links) that represent the relationships between words and concepts in a human-wave manner. This has been the subject of active research as a means of structuring web knowledge on the Internet, which has been in widespread use since around 2000, and continues to this day. This research is summarized in Table 1.
In the table, the superiority or inferiority of each method in each category is indicated with ◎ (very superior), ○ (superior), △ (not superior), or × (inferior).

Figure 0007549760000001
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このやり方の先駆けとなった研究として、まず『意味ネットワーク』(SN)(非特許文献1,3)が挙げられる。SNは、概念ノードを‘is’,‘has’といった関係を表わすエッジで繋ぐという比較的単純・素朴なやり方でネットワークを構築する。SNの表現能力は一階述語論理(first-order predicate logic,FOL)と同等であるが、SNの構築は場当たり的で見通しが悪く、推論も知識グラフとクエリ・グラフの間の構造マッチングという単純な処理で行なわれるものに留まっている。
Sowaによって提案された『概念グラフ』(CG)(非特許文献4)は、SNをより洗練させたものであり、概念ノードと格を表わす概念関係ノードという2種類のノードを用意することにより、エッジラベルをなくすことに成功した。これによりグラフの均質性が向上し、FOLとの対応もより明確化されたが、例えば含意を表わすためには、グラフ構造化(入れ子にすること)を行なうといった問題を抱えている。けれども、CGで導入された、(1)引数述語(概念)と、(2)引数述語(概念関係)の連言により節を記述する方法は、自然言語からFOLへ変換する際の一つの規範となった。CGは最近のGoogleの『Knowledge Graph』(非特許文献8)のルーツにもなっている。
The pioneering research of this approach is Semantic Networks (SN) (Non-Patent Documents 1, 3). SN constructs a network in a relatively simple and naive way, by connecting concept nodes with edges that represent relationships such as 'is' and 'has'. The expressive power of SN is equivalent to that of first-order predicate logic (FOL), but the construction of SN is ad-hoc and difficult to predict, and inference is limited to a simple process of structure matching between a knowledge graph and a query graph.
The "Conceptual Graph" (CG) (Non-Patent Document 4) proposed by Sowa is a more sophisticated version of SN, and succeeded in eliminating edge labels by providing two types of nodes, concept nodes and concept relation nodes representing cases. This improved the homogeneity of the graph and clarified the correspondence with FOL, but it has problems such as the need for graph structuring (nesting) to express implication, for example. However, the method of describing clauses by conjunctions of (1) argument predicates (concepts) and (2) argument predicates (concept relations), introduced in CG, became a standard for converting natural language to FOL. CG is also the root of the recent Google "Knowledge Graph" (Non-Patent Document 8).

この研究の延長上に、今日では、ウェブ上のテキスト情報を元に知識ベースを構築するいくつかのプロジェクト(DBpedia、Freebase、UMBEL等)が走っている。これらのプロジェクトでメインに用いられている記述ツールであるRDF(Resource Description Framework)やOWL(Web Ontology Language)は、グラフ構築化を行なうために`SVOトリプル’といった簡単な論理ユニットを表現の単位に設定しており、それによりテキスト中の`深い’意味は抽出しないという立場に立っている。また、OWLの理論的基盤を与える記述論理(Description Logic,DL)(非特許文献2,7)は、一階述語論理(FOL)の中の一部、即ち3個以上の引数を持つ述語や関数記号は含まない論理に記述対象を限定する一方で、豊富な記号ライブラリを用意することによって、よりユーザ・フレンドリ性を高めている。そういった意味で、今日この人海戦術により自然言語知識ベースを構築するアプローチでは、論理表現能力はある程度犠牲にしつつ、シンプルで分かりやすいやり方で構造化(グラフ化)されたデータベースを記述する方法を取っている。As an extension of this research, today, several projects (DBpedia, Freebase, UMBEL, etc.) are running to build knowledge bases based on text information on the Web. The main description tools used in these projects, Resource Description Framework (RDF) and Web Ontology Language (OWL), set simple logical units such as 'SVO triples' as units of expression in order to construct graphs, and therefore take the position that they do not extract 'deep' meanings from texts. In addition, Description Logic (DL) (Non-Patent Documents 2, 7), which provides the theoretical foundation of OWL, limits the description target to a part of first-order predicate logic (FOL), i.e., logic that does not include predicates with three or more arguments or function symbols, while providing a rich symbol library to improve user friendliness. In this sense, today's human-wave approach to constructing natural language knowledge bases sacrifices some of the ability to express logic in order to describe structured (graph) databases in a simple and easy-to-understand way.

エキスパートシステムの知識獲得ボトルネックの問題を解決しうる第二の道は、計算機による自然言語の自動処理を目指す『自然言語処理』の研究である。いわゆる『自然言語理解』は、AI研究の初期の頃から注目を集め、ある限定された場面で人間と会話するシステム等が試作されていたが、自然言語処理が実現性のある技術として社会的に大きな注目を集めるようになったのは比較的最近のことである。このやり方では必ずしも自然言語から構造化データベースを構築することはせず、手法に応じた独自の表現形式に自然言語文を落とし込む。この研究の流れを、表2にまとめた。The second way to solve the bottleneck of knowledge acquisition in expert systems is research into "natural language processing," which aims to automatically process natural language using computers. So-called "natural language understanding" has attracted attention since the early days of AI research, and prototypes have been created that can converse with humans in certain limited situations, but it is only relatively recently that natural language processing has attracted significant social attention as a feasible technology. This approach does not necessarily involve building a structured database from natural language, but instead converts natural language sentences into a unique expression format that corresponds to the method. The flow of this research is summarized in Table 2.

Figure 0007549760000002
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『浅い意味表現』に基づく自然言語処理では、自然言語文から単語やキーワードについての統計情報を取り出し、解析を行なう(Ji jkoun&Ri jke2005など多数)。これには『記号処理のアプローチ』とは別に試みられてきた『コネクショニズムのアプローチ』とその延長である機械学習(非特許文献1)や深層学習といった技術が大きく寄与している。
自然言語で書かれた文章は、単語頻度ベクトル、素性ベクトルといった数理的表現に置き換えられ、Rなどのツールによって統計解析させる。この技術を実装した商用のテキストマイニング・ツールは、情報抽出のロバスト性に優れるが、ブラックボックス化された知識は明示性を持たず、文章の深い意味までは汲み取れない。これらはレビュー・アンケート・口込み等といったといった自由形式の文章を解析し、その中に含まれる内容や傾向を大雑把につかむことに優れた能力を発揮し、応用事例も多数ある。
In natural language processing based on "shallow semantic representation," statistical information on words and keywords is extracted from natural language sentences and analyzed (Ji jkoun & Ri jke 2005, among many others). This is largely due to the "connectionism approach," which has been attempted separately from the "symbol processing approach," and its extensions, such as machine learning (Non-Patent Document 1) and deep learning.
Text written in natural language is converted into mathematical expressions such as word frequency vectors and feature vectors, and statistical analysis is performed using tools such as R. Commercial text mining tools that implement this technology are highly robust in extracting information, but the black-box knowledge is not explicit and the deeper meaning of the text cannot be understood. These tools are excellent at analyzing free-form text such as reviews, questionnaires, and word-of-mouth, and roughly grasping the contents and trends contained therein, and there are many examples of their application.

一方、IBM社が開発した『ワトソン』は、浅い意味表現をベースとしつつも、そこに意味的な補正や学習機能を盛り込んだもので、顧客の提供する文書情報を元に、質問応答の答えを回答パラメータによる優先順位付きで出すことが出来る。しかしながら、社会実装という観点から見ると、機械学習のパラメータ調整や、教師用コーパスの構築などに多量のリソースと時間が必要であることや、回答の間違いも多いといった、多くの技術的課題を残しており、現実の応用事例としては、大量の論文・特許文といった報告文書からの知識発見・抽出のために使われるに留まっている。Meanwhile, IBM's Watson is based on shallow semantic representation, but also incorporates semantic correction and learning functions, and is able to provide answers to questions with priorities set by answer parameters based on document information provided by the customer. However, from the perspective of practical implementation, many technical issues remain, such as the large amount of resources and time required for adjusting machine learning parameters and building a teaching corpus, as well as the high frequency of incorrect answers, and in actual applications, it is only used to discover and extract knowledge from large volumes of reports such as papers and patent documents.

これと対極にある『深い意味表現』に基づく自然言語処理(CCG+モンタギュー意味論)は、言語の意味の表現する方法として内包論理・型付き動的論理等の高階論理を用いて深い論理表現能力を持つ反面、λ式に基づくシーケンシャルな推論処理は、ロバスト性に乏しい(Montague1974、戸次2006、「ロボットは東大に入れるか」プロジェクト数学科チーム2011など)。また、意味表現に用いられるλ式は構造化されてない。
このように『浅い意味表現』と『深い意味表現』は、表現能力と推論において、長所と短所を持つが、これらと異なる、『簡単化された意味表現』と呼ぶべき手法に、概念依存理論がある(Schank 1975など)。この理論では、自然言語に含まれる意味を11個の基本動詞だけを用いてグラフ化することにより、言語種類に依存しない文章の意味を表わせる。概念依存理論のデータ形式はグラフ構造化されているものの、論理的に深い意味を表現できず、推論規則も限定されている。
At the other extreme, natural language processing based on "deep semantic representation" (CCG + Montague semantics) has the ability to express deep logic using higher-order logic such as intensional logic and typed dynamic logic as a method of expressing the meaning of language, but the sequential inference processing based on lambda expressions lacks robustness (Montague 1974, Toji 2006, "Can a Robot Get into Tokyo University?" Project Mathematics Department Team 2011, etc.). In addition, the lambda expressions used for semantic representation are not structured.
As described above, "shallow semantic representation" and "deep semantic representation" have advantages and disadvantages in terms of expressive ability and inference, but there is a different method called "simplified semantic representation" called Concept Dependency Theory (Schank 1975, etc.). In this theory, the meaning of a sentence can be expressed independent of the language type by graphing the meaning contained in a natural language using only 11 basic verbs. Although the data format of Concept Dependency Theory is graph-structured, it cannot express logically deep meaning, and the inference rules are also limited.

小林一郎:人工知能の基礎.サイエンス社(2008)Ichiro Kobayashi: Fundamentals of Artificial Intelligence. Science Press (2008) Baader,F.,Horrocks,I.,Sattler,U.:Chapter 3 Description Logics.In:van Harmelen,F.,Lifschitz,V.,Porter,B.(eds.):Handbook of Knowledge Representation.Elsevier(2007)Baader, F. , Horrocks, I. , Sattler, U. :Chapter 3 Description Logics. In: van Harmelen, F. , Lifschitz, V. , Porter, B. (eds.): Handbook of Knowledge Representation. Elsevier (2007) Randal,D.M.:Semantic Networks.In:Ringland,G.A.,Duce,D.A.(Eds.):Knowledge Representation-An Introduction.Research Studies Press,Ltd.(1988)Chapter 3,pp.45-80Randal, D. M. :Semantic Networks. In: Ringland, G. A. , Duce, D. A. (Eds.): Knowledge Representation-An Introduction. Research Studies Press, Ltd. (1988) Chapter 3, pp. 45-80 Sowa,J.F.:Conceptual Structures:Information Processing in Mind and Machine.Addison-Wesley:Reading,MA.(1984)Sowa, J. F. : Conceptual Structures: Information Processing in Mind and Machine. Addison-Wesley: Reading, MA. (1984) Suzuki,H.,Yoshida,M.,Sawai,H.:A network representation of first-order logic that uses token evolution for inference.Journal of Information Science and Engineering(JISE)30(3)(2014)669-686Suzuki, H. , Yoshida, M. , Sawai, H. :A network representation of first-order logic that uses token evolution for interference. Journal of Information Science and Engineering (JISE) 30(3) (2014) 669-686 鈴木 秀明:論理と言語を共通に表現するペトリネット型推論モデル.計測自動制御学会システム・情報部門学術講演会講演論文集(SSI-2014).(2014)GS11-6,pp.254-260Hideaki Suzuki: A Petri net-based inference model that commonly expresses logic and language. Proceedings of the Society of Instrument and Control Engineers, Systems and Information Division Academic Conference (SSI-2014). (2014) GS11-6, pp. 254-260 赤間 世紀:セマンティック・ウェブ入門.カットシステム(2011)Akama Seiki: Introduction to the Semantic Web. Cut System (2011) Zhang,L.:Knowledge graph theory and structural parsing.Thesis,Twente University Press(2002)Zhang, L. :Knowledge graph theory and structural parsing. Thesis, Twente University Press (2002) 原田実:“意味解析が開く自然語処理の世界”,NICT-EDRシンポジウム,8,情報通信研究機構(NICT)(2007.4).Harada, M., "Semantic Analysis Opens Up the World of Natural Language Processing," NICT-EDR Symposium, 8, National Institute of Information and Communications Technology (NICT) (April 2007). 鈴木秀明:FOLを表現する論理ネットワーク:依存構造からの変換の試み.言語処理学会第21回年次大会発表論文集(2015)976-979Hideaki Suzuki: Logical Networks Representing FOL: An Attempt at Transformation from Dependency Structures. Proceedings of the 21st Annual Conference of the Association for Natural Language Processing (2015) 976-979 吉村賢治:自然言語処理の基礎.サイエンス社(2000)Kenji Yoshimura: Fundamentals of Natural Language Processing. Science Press (2000)

自然言語をグラフ構造化されたデータベースで表すことは、見やすさと並列分散性という2つの大きなメリットを持つ。グラフ構造は、単語もしくは概念の間の意味的な繋がり関係を記述するためにうってつけの道具であるし、また、グラフ構造上の処理は基本的に全て、ノードとアークにおける局所的なオペレーションに分解することができ、並列分散的に進めることができる。これまで見てきた自然言語処理のアプローチは、このグラフ構造化には必ずしもこだわることなく進められたため、知識が非明示的で深い推論が行なえない(浅い意味表現)、推論がシーケンシャルでエラーに弱い(深い意味表現)という問題を抱えていた。もし我々が、自然言語を自動処理により何らかの構造化データベースに変換し、その上で論理推論を行なわせることが出来たならば、知識の非明示性と推論の脆弱性の双方を解決するシステムになりえる。Representing natural language in a graph-structured database has two major advantages: it is easy to read and parallel and distributed. A graph structure is an ideal tool for describing semantic connections between words or concepts, and all processing on a graph structure can be decomposed into local operations on nodes and arcs, which can be carried out in a parallel and distributed manner. The natural language processing approaches we have seen so far have been developed without necessarily focusing on this graph structure, and therefore have problems such as knowledge not being explicit and deep inference not being possible (shallow semantic representation), and inference being sequential and vulnerable to errors (deep semantic representation). If we could automatically convert natural language into some kind of structured database and perform logical inference on it, we could create a system that solves both the non-explicitness of knowledge and the vulnerability of inference.

自然言語の意味をグラフ化し構造化データベースを作成しようとする時、最初に考えられる手法は深層格による木グラフの生成である(非特許文献11)。原田らは、単純な依存構造だけでなく、深層格も考慮して自然言語文を語間の各関係も含んだ意味グラフに変換し、また推論についても、グラフ構造のマッチングをベースにしつつ構造の比較に加えて大規模辞書による語彙や単語間の深層格の類似度も考慮した手法などを提案している(非特許文献9)。これらはしかし、言語の深い意味を論理にまで落とし込むものではなく、格関係をグラフで可視化することで、推論を構造マッチングで進めるための補助的なツールに過ぎなかった。推論をマッチングで行なう方法の場合、論理的な深い推論には対処できず、例えば、普遍知識をいくつも組み合わせて答えを導くといった演鐸的推論はできないという問題を有していた。When trying to graph the meaning of natural language and create a structured database, the first method that comes to mind is the generation of a tree graph using deep cases (Non-Patent Document 11). Harada et al. have proposed a method that converts natural language sentences into a semantic graph that includes relationships between words, taking into account not only simple dependency structures but also deep cases, and also considers vocabulary from a large-scale dictionary and deep case similarities between words in addition to comparing structures based on graph structure matching for inference (Non-Patent Document 9). However, these methods do not reduce the deep meaning of language to logic, but are merely auxiliary tools for advancing inference through structure matching by visualizing case relationships in a graph. Methods that perform inference by matching cannot handle deep logical inference, and have problems in that they cannot perform deductive inference, such as combining multiple pieces of universal knowledge to derive an answer.

一方、本発明者らは、ごく最近、一階述語論理(FOL)の一部であるホーン節集合のグラフ表現としてpKTN(Petri-net-based Knowledge Transitive Network)という記述形式を提案した(非特許文献5,6)。pKTNはFOLの定数・変数・関数記号、および述語をプレースで表わしたペトリネットで、それ上の演繹(後向き推論)が、pKTNを展開したペトリネットにおける部分グラフの探索と制約条件間の辻褄合わせ(単一化)として定式化できる。本発明者らは、これを解くためのアルゴリズムとして、ELISE(ELiminating Inconsistency by SElection)と呼ばれる、ネットワーク上のトークンの局所並列伝搬を利用し、信頼度と共に単一化解を求める(ある種の曖昧推論を行なう)方法も提案している(非特許文献5)。ネットワークに冗長性のない場合、ELISEは変数の個数にほぼ比例した時間で収束することが報告されている。On the other hand, the inventors of the present invention have recently proposed a description format called pKTN (Petri-net-based Knowledge Transitive Network) as a graph representation of a Horn clause set, which is a part of first-order predicate logic (FOL) (Non-Patent Documents 5, 6). pKTN is a Petri net in which constants, variables, function symbols, and predicates of FOL are expressed as places, and deduction on it (backward inference) can be formulated as a search for a subgraph in the Petri net expanded from pKTN and consistency between constraints (unification). The inventors have also proposed an algorithm for solving this problem, called ELISE (ELiminating Inconsistency by SELECTION), which uses local parallel propagation of tokens on a network to find a unified solution together with confidence (performing a kind of ambiguous inference) (Non-Patent Document 5). It has been reported that when there is no redundancy in the network, ELISE converges in a time that is approximately proportional to the number of variables.

pKTNでは、述語論理の節に相当するグラフが、自然言語文の述語動詞を中心に構築されるため、自然文の依存構造と高い親和性を持つと考えられる。非特許文献10は、そのことを利用して、自然言語文から抽出される依存構造グラフ(動詞述語を根、その他の単語を枝葉とする係り受けネットワーク)を均質で入れ子構造を持たないpKTNに変換する簡単な例を示した。しかしながら、これはまだ、自然言語の持つ深い意味(深層格)を正確に抽出し、全ての自然言語文をネットワークに変換するものではなかった。また、様々な言語の表記揺れの問題も考慮されていず、同じ意味を表わす色々な言い方の違いを吸収し、簡潔にFOL相当の論理を抽出する手法とはなっていなかった。
本発明は,上記のような問題を解決するためになされたものであって、その目的は、自然言語文を計算機で自動処理することにより、自然言語文が持つ深い意味を深層格の形で表現する構造化データベースを構築し、その上で論理推論を行なわせる方法を与えることにある。
In pKTN, a graph equivalent to the clauses of predicate logic is constructed around the predicate verbs of natural language sentences, and is therefore considered to have a high affinity with the dependency structure of natural language sentences. Non-Patent Document 10 takes advantage of this fact to show a simple example of converting a dependency structure graph (a dependency network with a verb predicate as the root and other words as the leaves and branches) extracted from natural language sentences into a homogeneous pKTN without a nested structure. However, this has not yet accurately extracted the deep meanings (deep cases) of natural language and converted all natural language sentences into a network. In addition, the problem of spelling variations in various languages has not been taken into consideration, and it has not been a method of absorbing the differences in various ways of expressing the same meaning and concisely extracting logic equivalent to FOL.
The present invention has been made to solve the problems described above, and its purpose is to provide a method for constructing a structured database that expresses the deeper meaning of natural language sentences in the form of deep cases by automatically processing natural language sentences using a computer, and then performing logical inference on that database.

この発明の1つの局面では、自然言語文で表される全ての知識をデータベース化することを目標に、自然文と一対一対応し、しかしながら、自然文の表層格ではなく深層格で意味を表すペトリネットによって知識を記述する。表層格や品詞、かかり先や様相などの情報をもとに文節に主語・動詞・目的語・場所格・時間格のような深層格を与えて、それらの間の関係を記述するpKTNのグラフにより詳しい文の意味を表現する。深層格を用いて意味グラフを作成することで論理構造が明確になり、変換ルールを利用して自然文の言い換えなどにも対応できるようになる。構造マッチングや文の依存関係からの推論では同じ意味を表していても表現が違う場合には推論を行うことができないが、深層格を利用して構築されたpKTN上では、論理推論に基づく判断ができるので、文の表現の違いには左右されなくなる。さらには一つの文章だけでなく、文書構造も含めて格付け・グラフ化することによって、文脈を考慮した推論も可能となりうる。In one aspect of the present invention, the goal is to create a database of all knowledge expressed in natural language sentences, and knowledge is described using a Petri net that corresponds one-to-one with natural sentences, but expresses meaning in deep cases rather than surface cases of natural sentences. Deep cases such as subject, verb, object, locative case, and temporal case are given to clauses based on information such as surface cases, parts of speech, destination, and aspect, and the meaning of the sentence is expressed in detail using a pKTN graph that describes the relationship between them. By creating a semantic graph using deep cases, the logical structure becomes clear, and it becomes possible to deal with paraphrasing of natural sentences using conversion rules. Inference from structure matching or sentence dependency cannot be made when the expressions are different even if the same meaning is expressed, but on a pKTN constructed using deep cases, judgments can be made based on logical inference, and it is not affected by differences in the expressions of the sentences. Furthermore, by ranking and graphing not only a single sentence but also the document structure, inference taking into account the context may be possible.

この発明によれば、自然言語で書かれた数式・表・箇条書き交じりの文章から深い意味を表す論理が抽出され、それが深層格をラベルに持つネットワーク形式のデータベースにストアされる。
また、この発明によれば、前記構築されたデータベース上で演繹推進や計算を行うことが出来、質問に対する所望の解を得ることが出来る。
According to this invention, logic expressing deeper meanings is extracted from sentences written in natural language that contain a mixture of mathematical expressions, tables, and itemized lists, and is stored in a network-type database with deep cases as labels.
Furthermore, according to the present invention, it is possible to carry out deduction and calculations on the constructed database, thereby obtaining a desired answer to a question.

本実施の形態に係る計算処理装置100の構成をブロック図形式で表す図である。FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a calculation processing device 100 according to the present embodiment. 本実施の形態に係る計算処理装置100の機能的構成をブロック図形式で示す図である。FIG. 1 is a block diagram showing the functional configuration of a calculation processing device 100 according to an embodiment of the present invention. 様相として述語語プレースに用意されるラベルの一覧を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing a list of labels prepared in a predicate word place as aspects. 深層格としてアークに用意されるラベルの一覧を示す図である。「対応する関数」は恒真式を表す暗黙ペトリネットの中で使われる関数記号が持つ意味である。A diagram showing a list of labels prepared for arcs as deep cases. "Corresponding function" is the meaning of the function symbol used in the implicit Petri net that represents a tautological formula. FOL式/論理プログラム(1)をpKTNで表した図である。This is a diagram showing the FOL expression/logic program (1) expressed in pKTN. FOL式/論理プログラム(2)をpKTNで表した図である。This is a diagram showing the FOL expression/logic program (2) expressed in pKTN. FOL式/論理プログラム(3)をpKTNで表した図である。This is a diagram showing the FOL expression/logic program (3) expressed in pKTN. FOL式/論理プログラム(4)をpKTNで表した図である。This is a diagram showing the FOL expression/logic program (4) expressed in pKTN. 文を文節分けし、それらが持つ表層格を深層格に変換する例を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing an example of dividing a sentence into phrases and converting the surface cases contained in the phrases into deep cases. かかり先情報を元に表層格を深層格に変換する例を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing an example of converting a surface case into a deep case based on target information; 自然言語文をpKTNデータベースに知識として蓄積する流れを示した図である。This is a diagram showing the process of storing natural language sentences as knowledge in the pKTN database. 推論時におけるpKTNのリンクの張り方を示した図である。FIG. 13 is a diagram showing how pKTN links are established during inference. 質問文pKTNと知識文pKTNがリンクで繋がった状態のpKTNの図である。This is a diagram of pKTN in which a question sentence pKTN and a knowledge sentence pKTN are connected by a link. 質問文pKTNと知識文pKTNがリンクで繋がり、方向付けされた状態の張ったpKTNの図である。This is a diagram of a stretched pKTN in which a question sentence pKTN and a knowledge sentence pKTN are connected by a link and oriented. 質問文pKTNと知識文pKTNがリンクで繋がり、方向付けされた状態の張ったpKTNの図である。This is a diagram of a stretched pKTN in which a question sentence pKTN and a knowledge sentence pKTN are connected by a link and oriented. 事実デフォルト(恒真式を表す暗黙ペトリネット)の例を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing an example of a fact default (an implicit Petri net representing a tautology). 質問文pKTNと知識文pKTNが事実デフォルトとリンクで繋がったpKTNの図である。This is a diagram of pKTN in which a question sentence pKTN and a knowledge sentence pKTN are linked to a fact default. ルールデフォルトの例を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing an example of rule defaults. 質問文pKTNがルールデフォルトを介して知識文pKTNとリンクで繋がったpKTNの図である。This is a diagram of pKTN in which a question sentence pKTN is linked to a knowledge sentence pKTN via a rule default. 外の関係格を使用して表した知識文pKTNと質問文pKTNがリンクで繋がったpKTNの図である。This is a diagram of pKTN in which a knowledge sentence pKTN and a question sentence pKTN expressed using the outer relative case are linked together. 複文の時間格を、不等号述語を介して繋ぐことで、複文内の時間順所を表したpKTNの図である。This is a diagram of pKTN, which shows the temporal order within a complex sentence by connecting the temporal cases of the complex sentence through inequality predicates. 名詞オントロジーの構造を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing the structure of a noun ontology. 知識文pKTNの定数プレースがオントロジーグラフとリンクで繋がることにより、質問文pKTNにある上位語と照合出来るようにしたpKTNの図である。This is a diagram of pKTN in which the constant places of the knowledge sentence pKTN are linked to the ontology graph so that they can be matched with superordinate words in the question sentence pKTN. 文書構造オントロジーを示す図である。FIG. 1 illustrates a document structure ontology. ORを表す接続詞を持つ文章から導かれるpKTNの一つを示す図である。花子の方を否定する条件にしている。This is a diagram showing one of the pKTNs derived from a sentence with a conjunction expressing OR. Hanako is the negated condition. ORを表す接続詞を持つ文章から導かれるpKTNの一つを示す図である。太郎の方を否定する条件にしている。This is a diagram showing one of the pKTNs derived from a sentence with a conjunction expressing OR. Taro is the negated condition. 質問文pKTNとつながった知識文pKTNの条件をほかの知識と照らし合わせて推論を行うpKTNの図である。This is a diagram of pKTN that makes inferences by comparing the conditions of the knowledge sentence pKTN connected to the question sentence pKTN with other knowledge. 「AのB」という言い方を、「の」を関数として扱い、「である」様相で表現したpKTNの図である。This is a pKTN diagram in which the phrase "A's B" is expressed in the "desu" aspect, treating "no" as a function. 「AのB」という言い方に省略された意味を表すための暗黙ペトリネットの例を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing an example of an implicit Petri net for expressing the abbreviated meaning of the phrase "A's B." 「AのB」という言い方に含意されている意味を問いかける質問文pKTNが知識文pKTNや暗黙ペトリネットとリンクで繋がることで回答できるようになる例を示すpKTNの図である。This is a diagram of pKTN showing an example in which a question sentence pKTN that asks about the meaning implied in the phrase "A's B" can be answered by linking it to a knowledge sentence pKTN or an implicit Petri net. 単位を関数によって表現した知識文pKTNと質問文pKTNがリンクで繋がったpKTNの図である。This is a diagram of pKTN in which a knowledge sentence pKTN in which units are expressed by functions and a question sentence pKTN are linked together. データフロー・グラフの基本的な考え方を示した図である。FIG. 1 illustrates the basic concept of a data flow graph. 演算子に算術関数、引数に数値を持たせることで、pKTNの中で計算を行える例を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing an example in which calculations can be performed within pKTN by assigning arithmetic functions to operators and numerical values to arguments.

以下では図面を参照しつつ、本発明の典型的な実施例として、日本語自然文を例にとり、様々な言い回しをpKTN/FOLに変換する方法を述べる。In the following, with reference to the drawings, a method for converting various expressions into pKTN/FOL will be described using Japanese natural language as an example, as a typical embodiment of the present invention.

・様相
自然文の意味を最も底辺で支えるのが様相である。様相は英語の助動詞に相当し、日本語の場合、大抵は文末でその文の意味を肯定/否定/修飾する。図3にpKTNとして用意する様相の例を示す。本実施例では様相は真偽を表す述語として用意される。
Modalities are what support the meaning of natural language sentences at the very base. Modalities are equivalent to auxiliary verbs in English, and in Japanese, they usually appear at the end of a sentence to affirm/negate/modify the meaning of the sentence. Figure 3 shows an example of modalities prepared as pKTN. In this embodiment, modalities are prepared as predicates that express truth or falsehood.

・深層格
通常の一階述語論理の述語と同様、様相述語は一つまたは複数の引数を持つが、それら全てに深層格を付与する。
図4に深層格の例を挙げる。
深層格は大きく述語格と修辞格に分けられる。述語格は文の意味を表す主体や対象、行為などの要素を表し、修辞格は英語の前置詞に相当する付帯情報を表す。
Deep case: Like predicates in ordinary first-order logic, modal predicates have one or more arguments, all of which are assigned a deep case.
Figure 4 shows an example of a deep case.
Deep cases are broadly divided into predicative cases and rhetorical cases. Predicative cases represent elements such as subject, object, and action that express the meaning of a sentence, while rhetorical cases represent additional information equivalent to prepositions in English.

以上の様相と深層格を使って日本語文章の意味をFOL式/論理プログラムに変換する例を示す。
(1)″する″([Sb]″太郎″,[V]″行く″,[Plc]″海″). (太郎は海に行く。)
(2)″できる″([Sb]″太郎″,[V]″作る″,[Od]″帽子″). (太郎は帽子を作ることが出来る。)
(3)″である″([Sb]″太郎″,[Od]″男″). (太郎は男である。)
(4)″すべきである″([Sb]″太郎″,[V]″守る″,[Od]″家族″). (太郎は家族を守るべきである。)
これらは同時にペトリネット型KTN(pKTN)でも表される。
We will now show an example of converting the meaning of a Japanese sentence into a FOL formula/logic program using the above modalities and deep cases.
(1) "do" ([Sb] "Taro", [V] "iku", [Plc] "umi"). (Taro goes to the sea.)
(2) "can" ([Sb] "Taro", [V] "make", [Od] "hat"). (Taro can make a hat.)
(3) "De aru" ([Sb] "Taro", [Od] "Otoko"). (Taro is a man.)
(4) "Should" ([Sb] "Taro", [V] "protect", [Od] "family"). (Taro should protect his family.)
These are also simultaneously represented as Petri net type KTN (pKTN).

同じ例をpKTNに変換した例を図5~図8で示す。図中○は項プレース、◇は述語プレー

Figure 0007549760000003
向である。後に述べる推論はこのpKTN上で行なわれる。 The same example is converted to pKTN in Figures 5 to 8. In the figures, ○ indicates an argument place, and ◇ indicates a predicate place.
Figure 0007549760000003
The inferences described later are carried out on this pKTN.

・自然言語の解析
日本語自然文をpKTNへと変換するために、本実施例ではまず自然文の形態素解析、および依存構造解析の結果が得られていることを前提にする。典型的な例では形態素解析により自然文は文節ごとに区切られ、その中の形態素に品詞(名詞、動詞、…)や属性(数、時間、地名、…)、表層格(ガ格、ニ格、…)がタグ付けされる。また依存構造解析により、文節から文節への係り受け関係が抽出される。
図9に「太郎は9時に花子に会う。」という文の形態素解析の結果を示す。この例に示されるように、適当な変換ルールを用意することにより品詞・属性・表層格から深層格を認識することが可能で、そうして得られた深層格が図9の各行の2番目の矢印の後に示されている。注目すべきこととして、2つのニ格文節「9時に」と「花子に」がそれぞれTim格とOi格に変換されているが、これらは単に表層格だけでなく品詞・属性等の付帯情報も加味することによってはじめて峻別可能になる。
- Analysis of natural language In order to convert Japanese natural sentences into pKTN, this embodiment assumes that the results of morphological analysis and dependency structure analysis of the natural sentences have been obtained. In a typical example, the natural sentences are divided into phrases by morphological analysis, and the morphemes in the phrases are tagged with parts of speech (nouns, verbs, ...), attributes (numbers, times, place names, ...), and surface cases (ga case, ni case, ...). In addition, dependency relationships between phrases are extracted by dependency structure analysis.
Figure 9 shows the result of morphological analysis of the sentence "Taro meets Hanako at 9 o'clock." As shown in this example, by preparing appropriate conversion rules, it is possible to recognize deep cases from parts of speech, attributes, and surface cases, and the deep cases obtained in this way are shown after the second arrow in each line in Figure 9. It is noteworthy that the two dyadic phrases "at 9 o'clock" and "to Hanako" are converted to Tim and Oi cases, respectively, but these can only be clearly distinguished by taking into account not only the surface cases but also additional information such as parts of speech and attributes.

深層格認識が依存構造解析結果を加味して初めて可能になる例として、次に、受動文の変換の例を取り上げる。能動文「花子が太郎に告白した。」と、受動文「太郎は花子に告白された。」はともに同じ意味を表すため、これらはできれば同一のpKTNへと変換されることが望ましい。そのため本実施例では様相リスト(図3)に受動様相「される」を含めず、受動文を読んだならばその文の能動文を推定し、そこにおける深層格を変換ルールによって認識するものとする。
図10はそれを行なった例を示す。この例で、ガ格「太郎は」のかかり先「告白された」は受動態であるため、ガ格の深層格はOi格と認識される。また、ニ格「花子に」のかかり先「告白された」は受動態であるため、ニ格はSb格と認識される。この例はガ格/ニ格が単純にSb格/Oi格とはならず、かかり先の属性などから影響を受け異なる深層格へと認識されうることを示している。
As an example of how deep case recognition becomes possible only after taking into account the results of dependency structure analysis, we will next take the example of passive sentence conversion. The active sentence "Hanako confessed to Taro" and the passive sentence "Taro was confessed to by Hanako" both express the same meaning, so it is desirable to convert them into the same pKTN if possible. For this reason, in this embodiment, the passive modal "sareru" is not included in the modal list (Figure 3), and when a passive sentence is read, the active sentence of that sentence is inferred and the deep case therein is recognized by the conversion rules.
Figure 10 shows an example of this. In this example, the target of the ga-case "Taro is" is "confessed" in the passive voice, so the deep case of the ga-case is recognized as the Oi-case. Also, the target of the ni-case "Hanako ni" is "confessed" in the passive voice, so the ni-case is recognized as the Sb-case. This example shows that the ga-case/ni-case do not simply become the Sb-case/Oi-case, but can be recognized as different deep cases depending on the attributes of the target.

この例から分かるように、本発明で自然言語文から正確に意味をとり、それを論理に落とし込もうとする時、様々な例外処理も含めた詳細な変換ルールを用意することが不可欠である。As can be seen from this example, when attempting to accurately extract meaning from natural language sentences and apply it to logic in the present invention, it is essential to prepare detailed conversion rules that also include various exception handling procedures.

図11には、これを行うため典型的な実装形態を示した。
詳細な変換ルールは変換プログラムに直接書き込まれるのではなく、変換プログラムは別に用意された変換ルールベースを読み込むことにより、場合分けに基づく例外処理を行なうようにする。
適当なインタフェースのもと、変換ルール群を多くの人手をかけて用意することにより、ネットワーク生成部による正確な論理抽出ができるようになる。
FIG. 11 shows an exemplary implementation for doing this.
Detailed conversion rules are not written directly into the conversion program, but the conversion program reads a separately prepared conversion rule base to perform exception processing based on case distinctions.
By manually preparing a set of conversion rules using an appropriate interface, the network generation unit can extract logic accurately.

・推論のためのリンク
pKTNを使って推論を行うには、まず、知識文と質問文のpKTNを作成する必要がある。この時点で作成されるpKTNは全て無向である。質問文pKTNは疑問詞の深層格を形態素解析・依存構造解析・ルールから決定し、その深層格引数に、質問変数として「_q」を入れることで作成する。
次に、作成された質問文pKTNとそれに対応する知識文pKTNの述語プレース間でリンクを張る。対応する知識文pKTNを選ぶには質問文pKTNにおいて定数引数をとる格を参考にし、様相と深層格引数が一致する知識文pKTNを選択する。この時、深層格の数まで一致することは求めない。
Links for inference To make inferences using pKTN, it is first necessary to create pKTNs for the knowledge sentence and question sentence. All pKTNs created at this point are undirected. The question sentence pKTN is created by determining the deep case of the interrogative word through morphological analysis, dependency structure analysis, and rules, and then entering "_q" as the question variable in the deep case argument.
Next, a link is established between the predicate place of the created question sentence pKTN and the corresponding knowledge sentence pKTN. To select the corresponding knowledge sentence pKTN, the case that takes a constant argument in the question sentence pKTN is used as a reference, and the knowledge sentence pKTN whose modality and deep case argument match is selected. At this time, it is not required that the number of deep cases match.

図12では、「太郎は何を買ったか?」と質問した場合のpKTNを示している。質問文pKTNでは、「何を」という「疑問詞+ヲ格」からOd格に「_q」を入れ、Sb格に「太郎」、V格に「買う」を持たせている。リンクを張る知識文は様相とSb格、V格が一致することが条件とされる。その条件の知識文pKTNとリンクを張ったのが図13である。ここにおける知識文は「太郎は買った指輪を花子に渡す。」である。Figure 12 shows the pKTN for the question "What did Taro buy?" In the question pKTN, "what" is an interrogative + wo case, and "_q" is inserted into the Od case, with "Taro" in the Sb case and "buy" in the V case. The condition for the knowledge sentence to be linked is that the aspect, Sb case, and V case match. Figure 13 shows the knowledge sentence pKTN with this condition and the link. The knowledge sentence here is "Taro gives the ring he bought to Hanako."

・有向ペトリネットと無向ペトリネット
本発明の1つの局面で、pKTN上の論理推論は、質問文を出発点とする後向き推論であり、それは質問文pKTNを根とするAND/OR木上の幅優先探索として定式化される。木は根から葉に向かって方向付けされており、従ってpKTNで推論を行うには、リンクで繋がった質問文、知識文pKTNの全てのアークを有向なものに変更する必要がある。
図14、15にその例を示す。この図14,15で複文(動詞/用言を複数持つ文)「太郎は買った指輪を花子に渡す。」に相当する知識文pKTNは、「太郎は何を買ったか?」と「太郎は何を渡したか?」という異なる質問文pKTNに繋がった時、逆の向きに方向付けされている。ここに示されたように、本発明においては、一般に条件・帰結関係のはっきりしない自然言語の複文は、無向ペトリネットとして知識文pKrN化されて、質問文pKTNとリンクで繋がった後に有向化される。
Directed and Undirected Petri Nets In one aspect of the present invention, logical inference on pKTN is a backward inference starting from a question, which is formulated as a breadth-first search on an AND/OR tree with the question pKTN as the root. The tree is oriented from the root to the leaves, so to make inference on pKTN, it is necessary to change all the arcs of the linked question and knowledge sentences pKTN to directed ones.
Examples are shown in Figures 14 and 15. In Figures 14 and 15, the knowledge sentence pKTN corresponding to the compound sentence (a sentence having multiple verbs/predicates) "Taro gives the ring he bought to Hanako" is oriented in the opposite direction when it is connected to different question sentences pKTN, "What did Taro buy?" and "What did Taro give?" As shown here, in the present invention, a compound sentence in a natural language, which generally has an unclear condition-consequence relationship, is made into a knowledge sentence pKrN as an undirected Petri net, and is made oriented after being connected to the question sentence pKTN by a link.

・事実デフォルト
一階述語論理/ホーン節論理上の後向き推論は、ルール節の本体のアトムを真とする事実節がないと完結しない。自然言語文が対象とする実世界には、自然文には明記されていない多くの常識や前提が成立しており、それらを表す事実節やルール節を暗黙ペトリネット(デフォルト)として用意することにより、pKTN推論は初めて完了するようになる。
・Fact default Backward inference in first-order predicate logic/Horn clause logic cannot be completed without a fact clause that makes the atoms in the body of the rule clause true. In the real world that natural language sentences target, there are many common knowledge and assumptions that are not explicitly stated in the natural language, and pKTN inference can only be completed by preparing fact clauses and rule clauses that represent them as implicit Petri nets (defaults).

図16は、そのために用意されるデフォルトの例である。これは、「xは[xがyする対象]をyする」という意味を表し、変数x,yに深層格に合うどのような単語が入っても真として成立する(恒真)。このデフォルトを図14につなげると図17のpKTNが生成され、これ上で「_q」から始まった推論は、デフォルトで知識が正しいことが証明され推論が完了する。得られる答えは「q=指輪」や「q=対象([Sb]太郎,[V]渡す)(太郎が渡したものである)」である。Figure 16 is an example of a default prepared for this purpose. This means that "x does y to [object that x does y to]", and it holds true no matter what words that fit the deep case are placed in the variables x and y (always true). By connecting this default to Figure 14, the pKTN in Figure 17 is generated, and an inference that starts with "_q" on this is completed with the knowledge being proven correct by default. The answer obtained is "q = ring" or "q = object ([Sb] Taro, [V] give) (what Taro gave)."

・ルールデフォルト
自然言語の文では、一部の動詞で、その動詞を反義語にし、深層格を入れ替えることで文の意味が入れ替える前と同じになる。例えば、「太郎は花子に指輪を贈る。」という文をFOL式/論理プログラムに変換すると、
″する″([Sb]″太郎″,[V]″贈る″,[Od]″指輪″,[Oi]”花子”).
となるが、深層格のV格を「贈る」→「貰う」にし、「Oi→Sb」、「Sb→Src」と入れ替えて出来る
″する″([Sb]″花子″,[V]″貰う″,[Od]″指輪″,[Src]”太郎”).
は「花子は指輪を太郎から貰う。」という意味となり、文の意味が変更する前と同じになる。このような言い換えが必要になる場面は、例えば、「太郎は花子に指輪を贈る。」という知識に対して、「花子は太郎から何を貰ったか?」と質問されたときに起きる。
この場合単純に知識文pKTNと質問文pKTNを繋ぐだけでは深層格が一致しないために回答が出来ない。そこで、この深層格の入れ替えを実行するために、図18のような『yがxにzを渡す⇔xはyからzを貰う』の言い換えを表す暗黙ペトリネット(ルールデフォルト)を用意する。
・Rule default In natural language sentences, by making some verbs antonyms and replacing the deep case, the meaning of the sentence becomes the same as before the replacement. For example, if the sentence "Taro gives Hanako a ring" is converted into a FOL formula/logic program,
'To do' ([Sb] 'Taro', [V] 'to give', [Od] 'ring', [Oi] 'Hanako').
However, by changing the deep case V case from "give" to "receive" and switching it from "Oi to Sb" and "Sb to Src", we can create "do" ([Sb] "Hanako", [V] "receive", [Od] "ring", [Src] "Taro").
means "Hanako receives a ring from Taro," and the meaning of the sentence remains the same as before it was changed. A situation in which such a rephrasing is necessary occurs, for example, when the knowledge "Taro gives a ring to Hanako" is used and the question "What did Hanako receive from Taro?" is asked.
In this case, simply connecting the knowledge sentence pKTN and the question sentence pKTN will not be enough to answer the question because the deep cases will not match. Therefore, in order to exchange the deep cases, an implicit Petri net (rule default) is prepared that expresses a paraphrase of "y gives z to x ⇔ x receives z from y" as shown in Figure 18.

図18のデフォルトを、図19のように質問文pKTNと知識文pKTNの間に挟むことで、pKTN推論が完結するようになる。By inserting the default in FIG. 18 between the question sentence pKTN and the knowledge sentence pKTN as shown in FIG. 19, the pKTN inference is completed.

・『外の関係格』を用いた複文の表現
自然言語は多くの複文を含む。図12で示した「太郎は買った指輪を花子に渡す。」は複文の一例であるが、この場合「買う」と「渡す」の2つの述語に対応するpKTNを「指輪」という概念に繋がる変数xを介してつながることで、一つながりのpKTNとして表わされている。
しかし、共通する単語が存在しない複文も多い。例えば、「太郎は花子が結婚することを聞く。」という文章では共通する単語が存在しない。
この例のような場合は、『外の関係格』を使うことで、複文が持つ意味を失わずに論理プログラムで表現することが可能である。『外の関係格』(Out格)は、それを持つ述語全体をまとめ上げる機能を持つ。従って複文を構成する副文にOut格を、主文にそれを受ける格を用意し、それらを共通変数で繋ぐことで複文が表せる。上記の例の場合、「花子が結婚する」という副文にOut格を設定し、それを「太郎は聞く」の目的格で受けることにより、FOL式/論理プログラムは、
“する”([Sb]”太郎”,[V]”聞く”,[Od]_x1),“する”([Sb]”花子”,[V]”結婚する”,[Out]_x1).
と表される。
図20には、これを表したpKTNが「太郎は何を聞くか?」の質問文pKTNと繋がった様子を示した。
・Expression of Complex Sentences Using "External Relatives" Natural language contains many complex sentences. "Taro gives the ring he bought to Hanako." shown in Figure 12 is an example of a complex sentence. In this case, the pKTNs corresponding to the two predicates "buy" and "give" are connected via the variable x, which is connected to the concept of "ring", and are expressed as a single pKTN.
However, there are many compound sentences that do not share a common word. For example, the sentence "Taro hears that Hanako is getting married" does not share a common word.
In cases like this example, by using the "outer relative case", it is possible to express the compound sentence in a logic program without losing its meaning. The "outer relative case" (Out case) has the function of grouping together all of the predicates that contain it. Therefore, a compound sentence can be expressed by preparing an Out case for the sub-sentences that make up the compound sentence, and a case that receives it in the main sentence, and connecting them with a common variable. In the above example, by setting an Out case for the sub-sentence "Hanako is getting married" and receiving it with the objective case of "Taro listens", the FOL formula/logic program becomes:
``To do'' ([Sb] ``Taro'', [V] ``to listen'', [Od]_x1), ``To do'' ([Sb] ``Hanako'', [V] ``to get married'', [Out]_x1).
This is expressed as:
FIG. 20 shows the state in which the pKTN representing this is connected to the question pKTN "What will Taro hear?".

外の関係格は、Od格以外に時刻、場所、手段、条件、原因、目的などの様々な修辞格とも組み合わせることができ、それらによって、主文と副文の間の様々な意味的繋がり関係を表現できる。例えば、接続詞「~なら」でつながっている場合は条件格と、「したがって~」でつながっているならば、原因格と外の関係格をつなげることで複文を表現できる。
また、時間順所を表している複文も存在する。時間順序を表す際は、不等号述語とRg格、Lf格を組み合わせることでpKTNを作成する。例えば、「太郎は寝る前にビールを飲む。」という文章の時、pKTNは図21のように作成される。
それぞれの動詞のTim格を不等号でつなげることで、動作した順序を表現できる。ここの「_t1」、「_t2」は数値を表す変数プレースの一例である。
The external relative case can be combined with various rhetorical cases such as time, place, means, condition, cause, and purpose in addition to the Od case, and can express various semantic connections between the main and subordinate clauses. For example, if the sentences are connected with the conjunction "if...", a conditional case can be used, and if the sentences are connected with "therefore...", a complex sentence can be expressed by connecting the causal case and the external relative case.
There are also compound sentences that express a time order. When expressing a time order, a pKTN is created by combining an inequality predicate with an Rg case and an Lf case. For example, in the sentence "Taro drinks beer before going to bed," a pKTN is created as shown in Figure 21.
By connecting the Tim cases of each verb with an inequality sign, the order in which the actions were performed can be expressed. Here, "_t1" and "_t2" are examples of variable places that represent numerical values.

・オントロジーについて
これまでの実施例では、pKTNの定数プレースの中に「太郎」、「指輪」「買う」などの単語をそのまま記述していた。しかしながら、もし「太郎は自動車を持つ。」という知識文に対して、「太郎はクルマを持つか?」と聞いて単語不一致のため答えられないとしたら不都合である。同様の問題は「自動車」、「クルマ」という同義語の間だけでなく、上位/下位語間でも発生する。例えば、「太郎は電気自動車を運転する。」という知識文に対して、「太郎は車を運転するか?」と質問したときに「電気自動車」と「車」が仲間だと認識できずに回答出来ないのも問題である。
本発明では、この問題をpKTNの定数プレースに入る項を概念とし、概念と単語の間の対応関係を表す同義語リストおよび概念の上位/下位の関係を表すオントロジーを用意することで解決する。オントロジー(ここでは簡単のために単語で表したが)の例を図22に示す。
- Ontology In the previous examples, words such as "Taro,""ring," and "buy" were written directly in the constant places of pKTN. However, if the knowledge sentence "Taro has a car" is asked "Does Taro have a car?" and an answer cannot be given because of a word mismatch, this is inconvenient. Similar problems occur not only between synonyms such as "car" and "car," but also between hypernyms and hyponyms. For example, when the knowledge sentence "Taro drives an electric car" is asked "Does Taro drive a car?", it is problematic that an answer cannot be given because "electric car" and "car" are not recognized as being related.
In the present invention, this problem is solved by treating the terms that fit into the constant places of pKTN as concepts, and preparing a synonym list that represents the correspondence between concepts and words, and an ontology that represents the superior/subordinate relationship of concepts. An example of an ontology (which is represented here as words for simplicity) is shown in FIG.

図22でもわかるように、「車」の下位語に「自動車」があり、「自動車」の下位語に「電気自動車」があるので、「車」の仲間に「電気自動車」があることがわかる。
このオントロジーをpKTNの推論で使う方法として、本実施例ではオントロジーを表すネットワークデータベースを別に用意し、それを参照しながら推論を進める方法を示す。
図23で、「太郎は電気自動車を運転した。」という知識文に対し、「太郎はどんな車を運転したか?」と質問した時のpKTNを示している。「車」と「電気自動車」は同一の単語ではないが、「電気自動車」のオントロジーを上位にたどっていくと、「車」が存在する。そのため「電気自動車」は「車」の仲間であることがわかり、質問には「電気自動車を運転した」と回答することが出来る。
As can be seen from FIG. 22, "automobile" is a hyponym of "car", and "electric car" is a hyponym of "car", so it can be seen that "electric car" is a member of the group of "car".
As a method for using this ontology in pKTN inference, this embodiment shows a method in which a network database representing the ontology is prepared separately and inference is carried out while referring to this.
Figure 23 shows the pKTN when the question "What kind of car did Taro drive?" is asked for the knowledge sentence "Taro drove an electric car." Although "car" and "electric car" are not the same word, when tracing the ontology of "electric car" upwards, "car" exists. Therefore, it is clear that "electric car" is a member of the "car" family, and the question can be answered with "driving an electric car."

また、オントロジーを参照する場合は必ず知識文側で上位にたどっていく。下位にたどると間違った推論を行ってしまうからである。例えば、「太郎は車を運転した。」という知識文に対して、「太郎は電気自動車を運転したか?」と質問した場合を考える。質問側で「電気自動車」から上位の「車」にたどると、「運転した。」という誤った回答が得られてしまう。Furthermore, when referencing an ontology, you always trace back to the top on the knowledge sentence side. This is because tracing back will result in an incorrect inference. For example, consider the case where the knowledge sentence is "Taro drove a car," and you ask the question "Did Taro drive an electric car?" If you trace back from "electric car" to the higher level "car" on the question side, you will get the incorrect answer "drew."

・タイトル格
文書を読み込むことで作成される様々な知識文pKTNにおいて、pKTNがどの文書から作成されたのかという情報を保持できれば、知識文の範囲を指定して推論することができる。
本発明によると、文書名、章立て、段落、箇条書き、表などの構造化されている文書に対して、深層格にタイトル格と呼ぶ特別な格を付けることによって、知識文pKTNがどの文章から生成されたかの情報を持たせることができる。
- Title Case In the various knowledge sentences pKTN created by reading documents, if it is possible to retain information about which document the pKTN was created from, it is possible to specify the range of the knowledge sentences and make inferences.
According to the present invention, for structured documents such as document titles, chapters, paragraphs, lists, and tables, a special case called a title case is added to the deep case, making it possible to provide information about which sentence the knowledge sentence pKTN was generated from.

タイトル格は、文書や段落を指定しての範囲検索に役立てることができる他、回答の際には知識の元になったタイトル、段落、文章を表示するためにも有効である。タイトル格で参照される文書構造はオントロジーと同様、図24のような木構造グラフで表現される。個々の知識文pKTNのタイトル格引数が入るプレースは、図24の末端の葉を指し示すが、それが文書階層構造のどこに含まれるかが図24の木を上位にたどることによって特定できる。
タイトル格の文書構造オントロジーの参照方法は、概念オントロジーのそれと同様である。質問文pKTNのタイトル格引数と知識文pKTNのそれとを照合する際には、単にシンボル照合するだけではなく、知識文側で文書構造オントロジーを上位にたどって照合するものがあるかないかを探す。こうすることにより質問文側から広い範囲を指定した知識文探索が可能になる。
Title cases can be used for range searches by specifying documents and paragraphs, and are also effective for displaying the title, paragraph, and sentence that are the source of the knowledge when providing an answer. The document structure referenced by title cases is expressed as a tree-structured graph like that shown in Figure 24, just like ontologies. The place where the title case argument of each knowledge sentence pKTN goes points to the terminal leaf in Figure 24, and where it is included in the document hierarchical structure can be specified by tracing the tree in Figure 24 upwards.
The method of referencing the document structure ontology for the title case is the same as that for the concept ontology. When matching the title case arguments of the question sentence pKTN with those of the knowledge sentence pKTN, it is not enough to simply match symbols, but the document structure ontology is traced upwards on the knowledge sentence side to see if there is anything that matches. This makes it possible to search for knowledge sentences in a wide range specified from the question sentence side.

・論理的AND/OR
自然文の中には否定、AND、ORなどの論理表現が出てくる。このうち否定については、図3に示されるように本実施例では様相に含めて述語プレースの中で表現するが、AND、ORについては、論理式として等価変換される複数のホーン節として表現する。
まず、名詞や動詞が論理関係で結ばれている場合を考える。
・Logical AND/OR
In natural language, logical expressions such as negation, AND, and OR appear. In this embodiment, negation is expressed in the predicate place by including it in the modality as shown in FIG. For AND and OR, they are expressed as a plurality of Horn clauses that are equivalently converted into a logical formula.
First, consider the case where nouns and verbs are connected by a logical relationship.

主格の場合:
「AとBが走る」=「Aが走る」∧「Bが走る」。
「AまたはBが走る」=「Aが走る」∨「Bが走る」。
動詞の場合:
「太郎がAするし、かつBする」=「太郎がAする」∧「太郎がBする」。
「太郎がAするか、またはBする」=「太郎がAする」∨「太郎がBする」。
時間格の場合:
「太郎はA時とB時に食べる」=「太郎はA時に食べる」∧「太郎はB時に食べる」。
「太郎はA時かB時に食べる」=「太郎はA時に食べる」または「太郎はB時に食べる」。
以上の例に示されるように、深層格引数が論理関係∧、∨で結ばれている単語を持つ場合、それらの論理関係は外に出すことができ、文意は複数の命題を結ぶ論理式として記述できる。その後、

Figure 0007549760000004
といった等価関係を用いると複数のホーン節へと変換することができる。ここに⇒の後に示した式は、Prologプログラムの記法に習い、用意する節を「.」(ピリオド)で区切って表したものである。In the nominative case:
"A and B run" = "A runs" ∧ "B runs."
"A or B runs" = "A runs" ∨ "B runs."
For verbs:
"Taro does A and also does B" = "Taro does A" ∧ "Taro does B".
"Taro does A or Taro does B" = "Taro does A" ∨ "Taro does B".
For time cases:
"Taro eats at A and B" = "Taro eats at A" ∧ "Taro eats at B."
"Taro eats at A o'clock or B o'clock" = "Taro eats at A o'clock" or "Taro eats at B o'clock."
As shown in the above examples, when a deep case argument has words connected with logical relations ∧ and ∨, those logical relations can be externalized and the meaning of the sentence can be described as a logical formula connecting multiple propositions. Then,
Figure 0007549760000004
Using such an equivalence relation, it can be converted into multiple Horn clauses. The expression shown after the ⇒ is a Prolog programming notation in which the clauses to be prepared are separated by "." (period).

図25、26には「太郎または花子は担当する」という自然文から導かれるpKTNを示した。この例の場合、「花子が担当しないならば太郎が担当する」、「太郎が担当しないならば花子が担当する」という意味を表す2つの知識文pKTNに変換されている。これらpKTNにおいてはホーン節ルールが「外の関係格」を使って「条件格」とつなげることで作成されている。Figures 25 and 26 show pKTNs derived from the natural sentence "Taro or Hanako is in charge." In this example, it is converted into two knowledge sentences pKTNs that express the meanings "If Hanako is not in charge, Taro is in charge" and "If Taro is not in charge, Hanako is in charge." In these pKTNs, Horn clause rules are created by connecting the "conditional case" with the "external relative case."

もし、この知識とは別に「花子は担当しない」という知識が存在したときに、「誰が担当するか?」と質問を投げかけると、図27のグラフが生成され、質問に答えることが出来る。
また、複数ホーン節への変換例として、下には接続詞/接続助詞によって表された条件・帰結の関係を含む複文が論理積・論理式を含む場合の変換式を示す。

Figure 0007549760000005
これらの式を用いると、例えば「BまたはCが死ぬとAが走る」という文は、「Bが死ぬとAが走る」「Cが死ぬとAが走る」という2つの複文知識文を表すpKTNへと変換される。 If, in addition to this knowledge, there exists knowledge that "Hanako is not in charge," and the question "Who will be in charge?" is posed, the graph in FIG. 27 is generated, making it possible to answer the question.
As an example of conversion to multiple Horn clauses, the conversion formula for a compound sentence containing a condition-consequence relationship expressed by conjunctions/conjunction particles and containing a logical product/logical formula is shown below.
Figure 0007549760000005
Using these formulas, for example, the sentence "When B or C dies, A runs" is converted into a pKTN that represents two compound knowledge sentences, "When B dies, A runs" and "When C dies, A runs."

・AのB
日本語自然文に頻出する、「AのB」という言い方は著しい省略形である。例えば、「太郎の帽子」という言い方には、「太郎は帽子を所有する。」という意味が含意されている。本発明では、「AのB」からネットワークを生成する手段として、前期含意された意味を明示的に表現するため、知識文ペトリネットに加えて、特殊な暗黙ペトリネット(デフォルト)も併せて生成する。以下の実施例では、「太郎の帽子」を例にとる。与えられた知識文中にこの言い方があった場合これを「帽子は太郎のである。」と解釈し、「の」を関数として扱って、図28のようなpKTNを作成する。ここで点線の○は関数記号プレースを表す。一方、これとは別に任意変数x、yを含む2つの文「xはyのである」「yはxを所有する」が等価であることを表す暗黙ペトリネット(図29)を生成し、これらを推論に用いる。
・A's B
The phrase "A's B" that frequently appears in Japanese natural text is a significant abbreviation. For example, the phrase "Taro's hat" implies the meaning "Taro owns a hat." In the present invention, in order to explicitly express the previously implied meaning as a means of generating a network from "A's B," a special implicit Petri net (default) is also generated in addition to the knowledge sentence Petri net. In the following embodiment, "Taro's hat" is taken as an example. If this phrase is found in a given knowledge sentence, it is interpreted as "The hat is Taro's." and "no" is treated as a function to create a pKTN as shown in FIG. 28. Here, the dotted circle represents a function symbol place. Meanwhile, an implicit Petri net (FIG. 29) is generated that expresses the equivalence of two sentences including arbitrary variables x and y, "x is y's" and "y owns x," and these are used for inference.

図30は、「花子は太郎の帽子を作った。」という知識文に対して、「太郎は何を所有しているか?」という質問をしたときに参照されるpKTNである。図30では、質問文pKTNが言い換えを表す暗黙ペトリネットを介して知識文pKTNに繋がり、さらにその先に恒真式を表す暗黙ペトリネットに繋がることで「花子が作ったもの、帽子」と答えられるようになる。Fig. 30 shows a pKTN that is referenced when the question "What does Taro own?" is asked in response to the knowledge sentence "Hanako made Taro's hat." In Fig. 30, the question sentence pKTN is connected to the knowledge sentence pKTN via an implicit Petri net that represents a paraphrase, and is further connected to an implicit Petri net that represents a tautology, so that the answer "What Hanako made, the hat" can be given.

・単位、接尾辞
自然言語で、頻繁に使われる単位や接尾辞は、それを語基と分けて扱う方が正確に論理抽出できる。本発明では、単位や接尾辞を、語基を引数に持つ関数として扱うことで、「語基+単位」を項と見なし、それにひとつの項プレースを割り当てる。図31はこのやり方で作成された「硫酸は酸性である。」に対応する知識文pKTNに「硫酸は何性ですか?」に対応する質問文pKTNが繋がった例である。この質問文の場合、「何性」が「何+性」と分けて解釈されることで、他の例えば「硫酸は劇物である。」という知識文pKTNとは矛盾が生じ繋がらなくなる。
Units and suffixes In natural language, frequently used units and suffixes can be more accurately extracted logically by treating them separately from the word base. In the present invention, by treating units and suffixes as functions with the word base as an argument, "word base + unit" is regarded as an argument and assigned one argument place. Figure 31 shows an example of a knowledge sentence pKTN corresponding to "Sulfuric acid is acidic" created in this way, connected to a question sentence pKTN corresponding to "What is the nature of sulfuric acid?" In the case of this question sentence, by interpreting "what nature" separately from "what + nature", a contradiction occurs with other knowledge sentences pKTN, such as "sulfuric acid is a toxic substance," and the connection is not possible.

・数式表現
pKTN推論と数式計算を融合するため、本発明ではpKTNの中に数式やアルゴリズムを表現するためのデータフロー・グラフの考え方を持ち込む。図32にデータフロー・グラフの例を示す。
データフロー・グラフはエッジの部分に数値を持たせ、ノードに演算子を持たせることにより、任意の数式やアルゴリズムを表現できるようにしたもので、図32では、数値がグラフ上を流れることにより、6×((3+9)-7)=30の計算結果を得ることができる。
また、データフロー・グラフの著しい特徴として、各演算子ノードで局所的に逆算を行いながらデータを逆方向に流すことで数値方程式の解を求めることができるということがある。
In order to integrate pKTN reasoning and formula calculation, the present invention introduces the idea of data flow graphs to express formulas and algorithms into pKTN. Figure 32 shows an example of a data flow graph.
A data flow graph is a graph that allows any mathematical formula or algorithm to be expressed by assigning numerical values to the edges and operators to the nodes. In Figure 32, numerical values flow through the graph, making it possible to obtain the calculation result of 6 x ((3 + 9) - 7) = 30.
Another notable feature of dataflow graphs is that they enable solutions to numerical equations to be found by flowing data in the reverse direction while performing local inverse calculations at each operator node.

図32の例では、例えば数値を左から右に流すことで、6×((3+x)-7)=30の方程式を満足する解x=9を求めることができる。これと同様のことはpKTNの中でも行うことができる。これをするために本発明では、+、-などの数式記号に対応する関数記号を用意し、これをまとめ上げるトランジションに数値計算の機能を持たせる。
図33は、「太郎は2000年まで横浜に住んでいた。」という知識に対して、「太郎は2017年から何年前まで横浜に住んでいましたか?」という質問が投げかけられた時のpKTNを表している。この図33の左下の部分にはx=2017-qという方程式が埋め込まれており、推論中にトランジションがq=2017-xという逆算を実行することにより、上記の質問に「q=17(17年前まで)」と答えることができる。
In the example of Figure 32, for example, by flowing numerical values from left to right, it is possible to find the solution x = 9 that satisfies the equation 6 x ((3 + x) - 7) = 30. Something similar can be done in pKTN as well. To achieve this, in this invention, function symbols that correspond to mathematical symbols such as + and - are prepared, and the transitions that bring these together are given the function of numerical calculation.
Figure 33 shows the pKTN when the question "How many years before 2017 did Taro live in Yokohama?" is asked for the knowledge "Taro lived in Yokohama until 2000." The equation x = 2017 - q is embedded in the lower left part of Figure 33, and by performing the reverse calculation q = 2017 - x during inference, the above question can be answered as "q = 17 (until 17 years ago)."

本発明に係わる論理推論システムの応用例としては、以下のようなものがある。
(1)金融、証券分野における、取引や決済のオペレーション補助/業務代行システム。カスタマーが業務に使
用している文書(各機関マニュアル、法律等)を基に、ある取引業務に関して、膨大なマニュアル文
書を人手でチェックすることなく、システムに問い合わせることにより、高速かつ正確に業務内容の
確認情報を得られる。経験豊かではないオペレーターでも、全てのマニュアル情報を正確に取り出せ
るため、ヒューマンエラーの減少、人手不足の解消が見込まれる。
(2)工場や生産現場におけるノウハウ書、マニュアル等を元にした問合せ・情報提供システム。製造業の現場で
は、研究開発から生産・販売・流通・保守に至るまで、膨大なマニュアル文書が蓄積している。それらを統合
化し問合せをかけられるデータベースが作られると、それら文書の有効活用とヒューマンエラーの解消を実現
することができる。
(3)音声IF付チャットボットの推論エンジンとして組み込むことにより、コールセンターにおける問合せ業務代行。
(4)医療情報(電子カルテ、検査診断情報等)の論理データベース化による、地域社会全体の”医療情報統合”。
(5)地域行政、商業施設における顧客対応業務の代行によってもたらされる省力化とサービスの質の向上。
Examples of applications of the logical inference system according to the present invention include the following.
(1) Operation support/agent system for transactions and settlements in the financial and securities fields. Based on documents used by customers in their operations (manuals for each institution, laws, etc.), customers can quickly and accurately obtain confirmation information on the content of certain transactions by querying the system without having to manually check a huge number of manual documents. Even inexperienced operators can accurately retrieve all manual information, which is expected to reduce human error and alleviate labor shortages.
(2) An inquiry and information provision system based on know-how documents, manuals, etc. at factories and production sites. At manufacturing sites, a huge amount of manual documents are accumulated, from research and development to production, sales, distribution, and maintenance. If a database that integrates these documents and allows inquiries is created, it will be possible to effectively utilize these documents and eliminate human error.
(3) By incorporating it as an inference engine for a chatbot with voice IF, it can handle inquiries at call centers.
(4) "Integration of medical information" throughout the local community through logical database organization of medical information (electronic medical records, test and diagnosis information, etc.).
(5) Labor savings and improved service quality achieved by delegating customer service duties to local government offices and commercial facilities.

Claims (11)

自然言語や数式で表わされた知識をもとに推論を実行するための論理推論システムであって、
前記知識から抽出された論理やアルゴリズムを、
述語論理形式のペトリネットであって、
複数のプレースと複数のトランジションおよび前記プレースと前記トランジションの間を各々つなぐ複数のアークから成り、
前記複数のプレースは、前記自然言語文の真偽に対応する述語プレースと前記自然言語の各種概念や数量に対応する項プレース、および前記自然言語の概念間の各種繋がりや数値演算、および単位に対応する関数記号プレースを含み、
前記複数のアークは、前記自然言語の深い意味を表わす深層格に対応するラベルを持ち、
前記述語プレースは、前記自然言語の各種様相や否定に対応する様相プレースと各種概念に対応する概念プレースを含み、
前記項プレースは、前記自然言語の各種概念や数量に対応する定数プレース、および各種代名詞や不定冠詞、および前記数式の変数に対応する変数プレースを含む、
知識ペトリネットを用いて表現する論理推論システム。
A logical inference system for performing inference based on knowledge expressed in natural language or mathematical expressions,
The logic and algorithms extracted from the knowledge
A Petri net in predicate logic form,
The system comprises a plurality of places, a plurality of transitions, and a plurality of arcs respectively connecting between the places and the transitions,
The plurality of places include a predicate place corresponding to the truth or falsity of the natural language sentence, a term place corresponding to various concepts and quantities of the natural language, and a function symbol place corresponding to various connections between concepts of the natural language, numerical operations, and units;
the plurality of arcs have labels corresponding to deep cases expressing deep meanings of the natural language;
The description word place includes modal places corresponding to various modalities and negations of the natural language, and concept places corresponding to various concepts,
The term places include constant places corresponding to various concepts and quantities in the natural language, and variable places corresponding to various pronouns, indefinite articles, and variables in the mathematical formula.
A logical inference system expressed using knowledge Petri nets.
自然言語や数式で表わされた知識をもとに推論を実行するための論理推論システムであって、A logical inference system for performing inference based on knowledge expressed in natural language or mathematical expressions,
前記知識から抽出された論理やアルゴリズムを、The logic and algorithms extracted from the knowledge
述語論理形式のペトリネットであって、A Petri net in predicate logic form,
複数のプレースと複数のトランジションおよび前記プレースと前記トランジションの間を各々つなぐ複数のアークから成り、The system comprises a plurality of places, a plurality of transitions, and a plurality of arcs respectively connecting between the places and the transitions,
前記複数のプレースは、前記自然言語文の真偽に対応する述語プレースと前記自然言語の各種概念や数量に対応する項プレース、および前記自然言語の概念間の各種繋がりや数値演算、および単位に対応する関数記号プレースを含み、The plurality of places include a predicate place corresponding to the truth or falsity of the natural language sentence, a term place corresponding to various concepts and quantities of the natural language, and a function symbol place corresponding to various connections between concepts of the natural language, numerical operations, and units;
前記複数のアークは、前記自然言語の深い意味を表わす深層格に対応するラベルを持つ、知識ペトリネットを用いて表現する論理推論システムであって、a logical inference system expressed using a knowledge Petri net, in which the plurality of arcs have labels corresponding to deep cases that represent deep meanings of the natural language,
自然言語文の形態素解析および依存構造解析から様相や深層格を決定するルールであって、A rule for determining modality and deep case from morphological analysis and dependency structure analysis of a natural language sentence,
前記自然言語文の文節ごとの品詞、助詞、かかり先、および時刻・場所を含む属性情報を参照して様相や深層格を決定するルールを用い、Using rules for determining aspects and deep cases by referring to attribute information including parts of speech, particles, destinations, and time and place for each clause of the natural language sentence,
前記自然言語文を前記知識ペトリネットに変換するネットワーク作成部を備える、a network creation unit that converts the natural language sentence into the knowledge Petri net;
論理推論システム。Logical inference system.
前記知識ペトリネット上での局所的なシンボル矛盾に基づく辻褄合わせおよび数値計算と、
前記知識ペトリネットを展開して作られる仮想的なAND/ORグラフ上での幅優先探索により、
前記知識から抽出された論理に対して後ろ向き推論を行なう推論実行部を備える、請求項1または2に記載の論理推論システム。
A method for resolving conflicts and performing numerical calculations based on local symbol contradictions on the knowledge Petri net;
By performing a breadth-first search on a virtual AND/OR graph created by expanding the knowledge Petri net,
3. The logical inference system according to claim 1, further comprising an inference execution unit that performs backward inference on the logic extracted from said knowledge.
前記知識ペトリネットの一部として、
前提・帰結の関係がはっきりしない自然言語の複文を、アークが向きを持たない無向ペトリネットに変換するネットワーク作成部と、
質問を受け取り、前記知識ペトリネットから関係するサブペトリネットを抽出し、抽出された前記サブペトリネットに向きを与えるネットワーク抽出部をさらに備える、
請求項3に記載の論理推論システム。
As part of the knowledge Petri net,
A network creation part converts complex sentences in natural language, which do not have a clear premise-conclusion relationship, into undirected Petri nets, whose arcs have no direction;
a network extraction unit for receiving a question, extracting related sub-Petri nets from the knowledge Petri net, and providing a direction to the extracted sub-Petri nets;
The logical inference system of claim 3 .
述語論理における恒真式を表わすペトリネットであって、
自然言語文の中に暗黙に含まれている前提や常識に対応する暗黙ペトリネットを生成し、
前記暗黙ペトリネットを前記知識ペトリネットと繋げるためのネットワーク作成部をさらに備える、
請求項に記載の論理推論システム。
A Petri net representing a tautology in predicate logic,
It generates implicit Petri nets that correspond to the assumptions and common knowledge implicit in natural language sentences,
A network creation unit for connecting the implicit Petri net with the knowledge Petri net is further provided.
The logical inference system of claim 3 .
前記知識ペトリネットの一部として、
接続助詞、接続詞、関係代名詞で表現される自然言語の様々な複文を、
特殊な深層格である外の関係格、
目的語、時刻、場所、範囲、行為者、手段、協力相手、対抗相手、条件、仮定、前提、原因、理由、目的、話題、出典、立場、比喩、数量、頻度、形容を表わす深層格、または
数量の比較のための述語プレースを含む無向ペトリネットに変換するネットワーク作成部をさらに備える、
請求項に記載の論理推論システム。
As part of the knowledge Petri net,
Various complex sentences in natural language expressed with conjunctions, conjunctions, and relative pronouns,
The outer relative case, which is a special deep case,
A network creation unit converts the data into an undirected Petri net including deep cases expressing objects, time, place, scope, actors, means, partners, opponents, conditions, assumptions, presuppositions, causes, reasons, purposes, topics, sources, positions, metaphors, quantities, frequencies, and descriptions, or predicate places for comparing quantities.
The logical inference system of claim 3 .
前記知識ペトリネットの一部として、
章立て、段落、箇条書き、表によって構造化された文書における自然言語文を、
深層格として特別に用意されたタイトルのための格を含むペトリネットに変換するネットワーク作成部をさらに備える、
請求項に記載の論理推論システム。
As part of the knowledge Petri net,
Natural language sentences in documents structured by chapters, paragraphs, lists, and tables,
A network creation unit is further provided for converting the Petri net into a Petri net including a case for the title specially prepared as a deep case.
The logical inference system of claim 3 .
前記知識ペトリネットの一部として、
論理ORの関係を含む自然言語文を論理変換し、複数のホーン節に対応するペトリネットに変換するネットワーク作成部をさらに備える、
請求項に記載の論理推論システム。
As part of the knowledge Petri net,
a network creation unit that performs logical conversion of a natural language sentence including a logical OR relation and converts the sentence into a Petri net corresponding to a plurality of Horn clauses;
The logical inference system of claim 3 .
前記知識ペトリネットの一部として、
「AのB」という省略された自然言語表現に含まれる暗黙の知識に対応する暗黙ペトリネットを生成し、
前記暗黙ペトリネットを前記知識ペトリネットと繋げるためのネットワーク作成部をさらに備える、
請求項に記載の論理推論システム。
As part of the knowledge Petri net,
Generate an implicit Petri net corresponding to the implicit knowledge contained in the abbreviated natural language expression "A's B";
A network creation unit for connecting the implicit Petri net with the knowledge Petri net is further provided.
The logical inference system of claim 3 .
自然言語や数式で表わされた知識をもとに推論を実行するための論理推論方法であって、
前記知識から抽出された論理やアルゴリズムを、
述語論理形式のペトリネットであって、
複数のプレースと複数のトランジションおよび前記プレースと前記トランジションの間を各々つなぐ複数のアークから成り、
前記複数のプレースは、前記自然言語文の真偽に対応する述語プレースと前記自然言語の各種概念や数量に対応する項プレース、および前記自然言語の概念間の各種繋がりや単位に対応する関数記号プレースを含み、
前記複数のアークは、前記自然言語の深い意味を表わす深層格に対応するラベルを持ち、
前記述語プレースは、前記自然言語の各種様相や否定に対応する様相プレースと各種概念に対応する概念プレースを含み、
前記項プレースは、前記自然言語の各種概念や数量に対応する定数プレース、および各種代名詞や不定冠詞、および前記数式の変数に対応する変数プレースを含む、
ペトリネットを用いて表現する論理推論方法。
A logical inference method for performing inference based on knowledge expressed in natural language or mathematical expressions, comprising:
The logic and algorithms extracted from the knowledge
A Petri net in predicate logic form,
The system comprises a plurality of places, a plurality of transitions, and a plurality of arcs respectively connecting between the places and the transitions,
The plurality of places include a predicate place corresponding to the truth or falsity of the natural language sentence, an argument place corresponding to various concepts and quantities of the natural language, and a function symbol place corresponding to various connections and units between concepts of the natural language,
the plurality of arcs have labels corresponding to deep cases expressing deep meanings of the natural language;
The description word place includes modal places corresponding to various modalities and negations of the natural language, and concept places corresponding to various concepts,
The term places include constant places corresponding to various concepts and quantities in the natural language, and variable places corresponding to various pronouns, indefinite articles, and variables in the mathematical formula.
A logical inference method expressed using Petri nets.
自然言語や数式で表わされた知識をもとに推論を実行するための論理推論方法であって、A logical inference method for performing inference based on knowledge expressed in natural language or mathematical expressions, comprising:
前記知識から抽出された論理やアルゴリズムを、The logic and algorithms extracted from the knowledge
述語論理形式のペトリネットであって、A Petri net in predicate logic form,
複数のプレースと複数のトランジションおよび前記プレースと前記トランジションの間を各々つなぐ複数のアークから成り、The system comprises a plurality of places, a plurality of transitions, and a plurality of arcs respectively connecting between the places and the transitions,
前記複数のプレースは、前記自然言語文の真偽に対応する述語プレースと前記自然言語の各種概念や数量に対応する項プレース、および前記自然言語の概念間の各種繋がりや数値演算、および単位に対応する関数記号プレースを含み、The plurality of places include a predicate place corresponding to the truth or falsity of the natural language sentence, a term place corresponding to various concepts and quantities of the natural language, and a function symbol place corresponding to various connections between concepts of the natural language, numerical operations, and units;
前記複数のアークは、前記自然言語の深い意味を表わす深層格に対応するラベルを持つ、知識ペトリネットを用いて表現する論理推論方法であって、The method of logical inference is expressed using a knowledge Petri net, in which the plurality of arcs have labels corresponding to deep cases that represent deep meanings of the natural language,
自然言語文の形態素解析および依存構造解析から様相や深層格を決定するルールであって、A rule for determining modality and deep case from morphological analysis and dependency structure analysis of a natural language sentence,
前記自然言語文の文節ごとの品詞、助詞、かかり先、および時刻・場所を含む属性情報を参照して様相や深層格を決定するルールを用い、Using rules for determining aspects and deep cases by referring to attribute information including parts of speech, particles, destinations, and time and place for each clause of the natural language sentence,
前記自然言語文を前記知識ペトリネットに変換するネットワーク作成部を備える、a network creation unit that converts the natural language sentence into the knowledge Petri net;
論理推論方法。Logical reasoning methods.
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