計算論的学習理論に基づくプログラム部品の再利用難易度の研究

1994 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 06780291
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 山本 彰博 北海道大学, 工学部, 助教授 (30230535)
• キーワード: 計算論的学習理論 / 論理プログラミング / 等式論理 / 平坦化 / 型理論

研究概要

本研究の目的は、既知のプログラム部品から新たなプログラムを作成する過程を、背景知識を用いた学習過程とみなすことにより、プログラム部品の再利用の難易度を計算論的学習理論と論理プログラミングの立場から明らかにすることにあった。論理プログラミングを用いた学習システムでは、プログラムや背景知識を述語で記述せねばならないことが、学習過程を複雑にしていることはすでに知られていた。そこで、本研究では木構造を扱うプログラムを学習対象とし、既知のプログラム部品は木構造から木構造への関数であると仮定した上で研究を開始した。この仮定は多くの結果を産み出すとともに、今後の論理プログラミングを用いた学習システムに関する展望を与えるものとなった。
論理プログラミングでは既知のプログラム部品である関数を等式論理を用いて拡張単一化として扱う。計算論的学習理論では、生成すべき新たなプログラムの候補数と、各候補が目的の仕様を満たしているかどうかを検証する計算量の評価が持内となる。そこで、等式論理にいくつかの条件を与えることにより両者の評価を与え、効率的に学習(生成)可能なプログラムのクラスを与えた。その途中で、関数を論理プログラミングで表現すればML言語で用いられる多層型とみなせることに気づき、実際に両者の共通点を示した。そして、型付き論理プログラミングによる学習手法を考案し、その正当性を証明した。また、本研究費で購入したワークステーションを用いて実働システムを構成し、学習アルゴリズムの実装的検証を行ない、計算量上の問題点を整理し、アルゴリズムの改良を行なった。また、型を正則な木関係と見なした場合に既存の学習手法が適用可能であるかどうかを検証し、適用可能な場合の条件を与えることに成功した。
本研究を通じて、学習におけるプログラム部品(既知知識)と型理論の関係が非常に重要であることが判明した。そこで今後は型情報を学習に利用する研究を展開してゆく計画である。

研究成果

• [文献書誌] A.Yamamoto: "Programming by First Order Formulas for Object and Predicate Defintion" Proceedings of the Fourth European-Japanese Seminar on Information Modelling and Knowledge Bases. 93-101 (1994)
• [文献書誌] A,Ishino and A.Yamamoto: "Learning from Examples with Typed Equational Programmming" Lecture Notes in Artificial Intelligence. 872. 301-316 (1994)
• [文献書誌] A.Yamamoto: "Learning Logic Programs using Definite Equality Theories as Background Knowledge" IEICE Trans.on Inf.and Sys.(採録決定). (1995)
• [文献書誌] 伊藤公人、山本章博: "正則な木関係の所属性質問と等価性質問による学習" 1994年度人工知能学会大会(第8回)論文集. 175-178 (1994)
• [文献書誌] 石野明、山本章博: "型付き等式プログラミングにおける例からの学習" 日本ソフトウェア科学会第11回大会論文集. 401-404 (1994)
• [文献書誌] 伊藤公人、山本章博: "証明木オートマトンを用いた質問による学習" 日本ソフトウェア科学会第11回大会論文集. 405-409 (1994)
• [文献書誌] 野地健太郎、山本章博: "EFSコンパイラの基礎的研究" 情報処理学会第49回(平成6年後期)全国大会講演論文集. 9-10 (1994)