2013 Fiscal Year Research-status Report
間主観の形式化を支援するための分散推論機構とセンサーネットワークへの応用
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25540101
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
沼尾 正行 大阪大学, 産業科学研究所, 教授 (30198551)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 間主観 / 論理型言語 / 分散推論 / 帰納論理プログラミング / FPGA / センサーネットワーク |
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| Research Abstract |
分散配置されたハードウェアのネットワーク全体で、高階の述語計算を行う方法を提案した。高階の述語を両辺に持つ規則で書き換える機構を実現するのに、計算ノード上にスイッチ、状態記憶と演算回路を配置する。規則中のリテラルLi, Ri が、「(引数1, …,引数p)」と記述されるとする。通常、引数1に述語名を書くが、変数を置くことで高階の柔軟な処理をする。ルールの形式は、「 L1, …, Lm :- R1, …, Rn. 」とする。この形の規則を注意深く記述することで、各種の論理や代数の計算が行える。エキスパートシステムで用いられたプロダクションシステムに似ているが、作業記憶を分散配置することで、分散システムにも適した方法となる。
本年度は、計算ノードをパケットスイッチと単純なハードウェアで構成し、「１アーク書き換え」をメッセージのやりとりだけで、行う手法について考察し、査読付きの国際会議で発表した。その内容は会議録に採録され、出版を準備中である。並行して、FPGAキットを購入し、ハードウェアで実現できるかどうかについても、考察を進めた。現在、共同研究中の企業が、人工知能とFPGAの活用に詳しいので、将来の本格的なシステム構築への布石として、相談を持ちかけた。申請者の所属する大阪大学産業科学研究所では、ベルギーのルーベンカトリック大学が運営するimec と共同で、次世代エレクトロニクス技術の開発を進めている。また、ルーベンカトリック大学のコンピュータ科学科には、論理と機械学習の専門家が多く在籍しており、共同研究を開始している。これらを訪問すると同時にベルギーで開催された国際ワークショップにおいて招待講演を行うことにより、議論を行った。さらに、人工知能学会誌2014年3月号に、知識表現のための記号処理についての哲学的背景を含めた解説を執筆した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究の原型となる研究は、かなり前に行っているが、あまり評価されてこなかった。その理由は、推論機構を考察するばかりで、次についての主張がはっきりせず、研究の意味が伝わらなかったことによると考えている。
(1) 従来の論理型言語の計算モデルに代えて、本手法を提案することの意義について、知識表現などの背景を含めた主張を公表していなかった。
(2) 応用を見越した研究の動機付けが明確に伝わらなかった。
(3) 効率よく実現するためのハードウェア構成を含めた見通しについて、考えを明確にしてこなかった。
本研究を挑戦的萌芽研究として開始したのは、これらを明確にすること自体がかなり挑戦的なテーマだからである。そこで初年度は、哲学的背景も含めた事柄についての国際発表及び執筆活動に、かなりの時間を割いた。以上の観点で、本研究は当初の予想通りに進展している。計算機構については、引き続き、細かな課題に取り組む必要があり、研究を続けていく。
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| Strategy for Future Research Activity |
人の推論は神経のネットワークで行われている。神経のネットワークが言語の記号処理を行っていることになり、本研究の提案とのアナロジーが考察できる。人の推論は、最初のうちは意識的で、ぎこちなく、効率が悪い。何度も似たような推論を繰り返しているうちに、神経ネットワークのトポロジーが変化し、スムーズな処理が行えるようになる。本研究の機構でも、最初のネットワーク上で解釈実行をすると、ハードウェアのネットワークとシミュレートしているネットワークの間の構造が乖離し、動作効率は低くなる。そこで、ハードウェアのネットワークを処理対象のネットワークに合わせて再構築し、適切なトポロジーのネットワークを構築する手法を検討する。このため、imec の生物系の研究者との共同研究を開始した。今後は、それを生かして、ネズミの脳のデータについて検討する。
現在のFPGAの多くは動作中にも再構成可能であり、そこから「再構成可能計算(reconfigurable computing)」という考え方も生まれている。それを拠り所に、FPGA上のネットワークの再構築についての考察を進める。
純粋な論理推論だけでは、実問題を解決することはできず、何らかの方法で推論の制御が必要である。節の組合せに重みを導入し、推論を調整することが重要である。その手法を考察し、確率プログラミング、確率推論や機械学習の成果の導入を検討する。規則や論理記述の書き換えなどの操作を重みの調整により、行う手法についても考察する。機械学習手法の一つである「帰納論理プログラミング」分野にも、本手法により新しいパラダイムを提供する。従来の計算機環境との補完関係を確立するため、手続き型言語との相互インタフェースについても検討する。外国旅費と国内旅費を用いた訪問と成果発表を続ける。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
他研究費で旅費などを支出したため、本研究での使用額が少なかった。
次年度の設備費、旅費、謝金などとして、有効に活用する。
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Research Products
(3 results)
