報告書目次

1. 概　要
2. エキスパートシステムの基礎
2.1. エキスパートシステムとは
2.2. エキスパートシステム適用のメリット
2.2.1. エキスパートシステムを使うメリット
2.2.2. エキスパートシステムの従来システムに対する特徴
2.2.3. エキスパートシステムで扱う問題のタイプと適用性
2.3. エキスパートシステムのしくみ
2.3.1. エキスパートシステムに要求される能力
2.3.2. エキスパートシステムの構成
2.3.3. エキスパートシステムの構築に必要なもの
2.3.4. エキスパートシステムの種類
2.4. 知識の表現のしかた
2.4.1. 知識の種類
2.4.2. 知識の獲得
2.4.3. 知識の表現方法
2.4.4. プロダクションルール
2.4.5. 意味のネット
2.4.6. フレーム
2.4.7. 黒板
2.4.8. 論理
2.5. 推論のしかた
2.5.1. 推論
2.5.2. 推論の連鎖
2.5.3. 前向き推論
2.5.4. 後向き推論
2.5.5. 確信度
2.6. エキスパートシステムのつくりかた
2.6.1. エキスパートシステムの種類
2.6.2. プロダクションシステム
2.6.3. フレーム型システム
2.6.4. 黒板型システム
2.7. エキスパートシステムの今後の動向
3. ニューラルネットワークの基礎
3.1. ニューラルネットワークとは
3.2. ニューラルネットワークの原理とその学習機能
3.3. ニューラルネットワークの構造分野への適用例
3.3.1. 補修工法選定への適用例
3.3.2. ＲＣ床版の損傷度自動判定システム
3.3.3. 橋梁の景観設計への適用例
3.3.4. ダム構造物の景観設計への応用
3.4. 問題点および今後の展望
4. エキスパートシステム開発事例(中間報告)
4.1. システムの概要
4.1.1. 構築システムのテーマ選定
4.1.2. 予備設計の知識
4.1.3. システムイメージ
4.2. 知識獲得手法と使用ソフトの選定
4.2.1. システム構築イメージ
4.2.2. 土木構造物予備設計データの収集・整理(その3)における橋梁データ
4.2.3. 使用ソフトの選定およびその特徴
4.3. システム構築事例
4.3.1. 既存データからのIF〜THEN(プロダクション)ルールの抽出
4.3.2. エキスパートシェル『大創玄』によるシステム構築
4.3.3. システム評価
4.4. 問題点と今後の展開
付録
委員会活動記録(平成2年度〜平成3年度)
分科会活動記録

報告書全体概要

コンピュータが単なる計算機である時代は終わって、人工知能として機能するようになった。人工知能というと、入力した英語を日本語に訳す(自動翻訳)、話した日本語をコンピュータで扱える文字に換える(音声処理)、文書の文字をコンピュータで扱える文字として読み取る(ＯＣＲ)など種々の分野があるが、最も進んでいるのがエキスパートシステムの分野である。
土木工学の分野でも６〜７年前からエキスパートシステムヘの関心が高まり、研究も開発も盛んに行われている。米国では、高速道路の防音壁の設計を扱うエキスパートシステムが多用されているなど、実用に供されているシステムは多い。日本では、大学のみならず、官庁や企業がエキスパートシステムを構築し、実用する努力を続けているが、本格的に実用に入ったシステムはそれほど多くない。
それにはいくつかの原因が考えられる。1つはエキスパートシステムに対する誤解があって、これは優れた専門技術者に代わりうると信じている人が多い。そのため、出来上がったシステムに不満を持つ。
この思いが誤解であることは容易にわかるはずである。コンピュータは自己増殖しないし、与えられたプログラムを自分で修正しながら実行するという学習機能もない。将来はいざ知らず、現在のコンピュータを使っているかぎり、教えた範囲でしか働かないのがコンピュータである。
２番目の原因は、実は専門家ほど常識を語らない。そのため、彼の知識をコンピュータに移植しようとしても、肝心な基本の知識、判断、推測などが獲得できない。知識を獲得する基本的手法として、専門家へのインタビューがあるが、これによって獲得できる知識体系はそれほど期待できるものではない。
３番目に、専門家はいつもすべての状況に対する解答を準備しているのではないことに気づくべきである。少々状況の異なった事態が生じたとき、そのときに始めて、専門家は自己の持つ知識と経験を総動員して、新しい事象への解答を生み出すのである。このような知識を前もって獲得できるであろうか。
これまでにずいぶん苦労をして多くのエキスパートシステムが構築されたが、専門家ほど無残な評価をしてきた。しかし、上に述べた理由を考えれば、責任はエキスパートシステムにもあることがわかるであろう。
こうした状況のために、現在では知識をいかに獲得するかが研究の中心になっている。知識獲得を支援するソフトウェアが開発されたり、獲得された知識から獲得されるべき知識を生成する方法が研究されたりしている。
建設コンサルタンツ協会近畿支部に設置された「エキスパートシステム構築手法研究委員会」は、実用に耐えるエキスパートシステムを構築するためには、まず知識を獲得するノウハウを獲得することが必要である、との認識に立って目的が設定され、活動が進められてきたものである。
単に理論的に研究を続けるよりも、ＯＪＴ(オンザジョブトレーニング)の発想で、プロトタイプのエキスパートシステムを構築する中で、知識の獲得の手法を理解し、エキスパートシェルと呼ばれるアプリケーションソフトの利用法を検討しようとするものである。
そのため、委員会は３つの分科会に分れて、研究活動を続けている。１つは、架設工法分科会で、鋼橋やコンクリート橋の架設工法の選定システムを構築する。２つ目は、景観評価分科会で、既存の橋梁の景観評価を行うシステムを構築する。３つ目は、予備設計分科会で、鋼橋やＲＣ橋やＰＣ橋の予備設計を提示するシステムを構築する。
ソフトウェアとしては、プロトタイプを構築するので、パソコンで稼働する3種類のものを取り上げ、その特徴を理解すること、有効な使い方を習得することを目指す。１つは,エキスパートシェルで、「大創玄」を取り上げた。２つは、知識獲得の1手法である事例学習を支援するソフト「XPERTRULEPROTOTYPER」である。３つは、エキスパートシステムとは別の特徴をもつニューロコンピュータを研究するため、ニューロコンピュータソフト「RHINE」を取り上げた。
この中間報告では、架設工法分科会がエキスパートシステムの基礎知識を整理した。景観評価分科会は、ニューラルネットワークの基礎知識を整理した。そして、構築中のエキスパートシステムの例として、予備設計分科会が開発中の鋼橋の予備設計システムについて、知識の獲得から精錬、エキスパートシステムの構築に至るプロセスを説明する。このプロトタイプのシステムが以外に簡単な情報で、的確な推論結果を与えることをわかってもらえると思う。

委員長　　三上市蔵

委員名簿