資料
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原子力発電所におけるヒューマンファクター
特にマンマシンインターフェースや高度情報処理技術の原子力産業への適用
Human Factors in Nuclear Power Plant
with Focus on Application of Man-machine Interface
and Advanced Data Processing Technologies to Nuclear Power Industry

北村†

正晴 （Masaharu Kitamura）

要約 大学においてヒューマンファクター ( Human Factors ) に関わる研究を行っている研究者と原子力安全システム研究所の技術システム研究所の原子力発電に経験の深い技術者との間で，両者の実りある相互作用を目指して進められてきた協同研究について報告する．取り上げた課題
は（１）原子力プラントの事故時における対応，（２）保守支援のためのシステム，（３）原子力プラントの安全機能，（４）マン・マシンインターフェースのユーザ参加による設計，（５）いわゆるナチュラリスティックデシジョンメーキングの現場への適用，及び（６）観測データからの法則の発見であって，多岐にわたる研究が行われている．
Abstract
We discuss issues involved in a collaboration that has been promoted between
university-based researchers who work on human factors and experienced engineers engaging in
nuclear power generation in the Institute of Nuclear Technology of the Institute of Nuclear Safety
System, Inc., aiming at the productive interaction of both. Issues discussed include: (1) measurestaken at the time of an accident in nuclear power plants; (2) system for supporting repair andmaintenance; (3) safety function of nuclear power plants; (4) design of man-machine interface by user
participation; (5) application of so-called naturalistic decision-making on site; and (6) discovery ofrules from observed data. Diversified research is under way.

1．はじめに力会社，原子力プラントメーカーやエンジニアリン
グ会社，大学及び国立研究機関等で行われてきた．

（株）原子力安全システム研究所 （INSS） の技

しかしながら従来の研究開発においては，現場での術システム研究所に「ヒューマンファクター研究会」

応用を目指す電力会社及びメーカー側における研究が平成７年に開設されてから今日に至るまで，大学と，基礎的研究を指向する大学等の研究の間には無においてヒューマンファクターに関わる研究を行っ視できないギャップがあって，両者の協調関係は必ている研究者と技術システム研究所の原子力発電にずしも十分とはいえなかった．

経験の深い技術者との間で協同研究が進められてきた．

本研究は，大学等の研究者には発電所の現状についての的確な認識を，電力会社の現場技術者には最原子力発電所におけるヒューマンファクター（特新の研究の理解を求め，両者の実りある相互作用のにマンマシンインターフェースや高度情報処理技術

もとに，原子力発電技術の向上を促すことを目的との原子力産業への適用）に関する諸問題の研究は電しており，従来，各機関でなされてきた研究の枠組†

東北大学 大学院 工学研究科

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みを超えた特色ある成果が期待される．

2．事故時の対応について
2.1 原子力プラントの安全確保（特に事故時における対応について）る．時間余裕があれば運転員の操作に頼ってもよい．
運転員が自ら認識して判断して，何らかの対応をするのに見込む時間余裕は，10分を目処にしている．
ドイツの例では，30分としている．反応度事故に対しては，当然，炉心の固有の特性で，すなわち反応
度の negative feedback で事故を終結させる．いわゆ

大谷昌徳 （ INSS 技術システム研究所 ）る設計基準事象に当たるものについては，自動化と運転操作のミックスで当たる．アクシデントマネー

この報告の重点は電力会社が 2000年度を目標に整

ジメント整備の対象となっているシビアアクシデン

備しているアクシデントマネージメント（ Accident

トは，設計想定で考えているものに比べると時間余

Management ）を含む事故時の運転操作・対応の裕がもっと多い．つまり，炉心が空だきになって炉説明である．

心が崩壊する事象は，１時間あるいは２時間かかっ

原子力プラントにおいては決定論的手法によって溶けるので，運転員操作に頼る．運転員以外の人て，多重障壁を設け，機器に多重性を持たせて安全的なリソースには必ずしも頼らない．最後の障壁で確保を図っている．すなわち，燃料ペレット，燃料

ある格納容器にいたっては，数万立米の体積を持つ被覆管，原子炉の圧力バウンダリー，それから格納ので，はるかに時間余裕があり，１日ないし２日程

容器という形で多重障壁を設けて放射能を閉じこめ

度の時間を要して損傷に至る．

ている．燃料から放射能が外部に放出されないよう

現行のマニュアル類では，比較的速い事象で軽度に，さらに最終的には燃料から放出されても放射能のものに対しては，当然，中央制御室の運転員だけが格納容器内に閉じこめるという考え方である．先で対応する．丹羽主任研究員の研究している事故時

ず，燃料の被覆管が破損しないようにし，さらに，手順書の表示システムはこの領域を対象としてい万一事故が起こっても燃料で構成されている炉心がる．現在整備済みの事故時の手順書でも，炉心損傷

損傷しないようにする．

防止に多少触れている．今回は，更に炉心損傷が起平成４年に原子力安全委員会から，「・・・これ

こった後も含めて手順書を整備するために，制御室らの諸対策によってシビアアクシデントは工学的にに対しても支援組織に対しても何らかのガイドライは現実に起こるとは考えられないほど発生の可能性

ンを用意することになっている．

は十分小さいものとなっており，原子炉施設のリス

安全注入系が働くような規模の事故を想定する

クは十分低くなっていると判断される．アクシデンと，破断箇所から水がどんどん出ていくが，最終的トマネージメントの整備はこの低いリスクを一層低には安全注入系及び高圧注入系が作動して，炉心は減するものとして位置付けられる．したがって，当冠水し冷却されて，それ以上の大事には至らない．

委員会は，原子炉設置者において効果的なアクシデ

設計基準事故ではそのようなシナリオで評価するこントマネージメントを自主的に整備し，万一の場合とになっている．

にこれを的確に実施できるようにすることは強く奨

シビアアクシデントの場合には一次及び二次冷却励されるべきであると考える．・・・・（H4.5.28

系が機能を失い，格納容器内で複雑な事象が起こる．

原子力安全委員会）」との強い要望があった．それ

炉心が溶け，原子炉容器の底へ崩落し，容器の底がを受けて，電力会社は 2000年度までにいわゆるア

抜けて落ち，溶けた炉心とコンクリートの反応が起クシデントマネージメントを整備し，それを実施す

こって放射性物質を含むエアロゾルが発生する．そる体制を整えようと努力しているところである．

こにもし水があれば水蒸気爆発が起こる可能性もあ

さて，決定論的手法では，ある特定のシナリオをる．また，炉心が溶ける過程において，ジルコニウ

考え，それに対応する時間的な余裕があるかどうか

ムが水蒸気と反応して水素ガスが出る．格納容器にを検討し，時間余裕がないものについては自動化す

対する負荷としては，発生した水蒸気による加圧に

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加えて水素ガスが爆発的に燃焼する．格納容器が破るが，電力会社としては自らの責任で事象を終結されるとチェルノブイリ事故のように外部に放射能がせる義務があるので内部で完結するシステムを採用

放出される．格納容器を守るために水蒸気を冷やしすることにしている．

て取り除こうとすると水素の分圧が上って水素ガス

このガイドラインには判断に必要なデータベースの爆発が起こる状況になるかも知れない．このようを用意している．INSSでもそのようなデータベーに現象が複雑に絡む．

スのより一層の充実を図るべく解析を実施してい現在検討中の，設備の変更を含むアクシデントマ

る．アクシデントマネージメント整備完了の目標はネージメントの方策は次の 11項目から成り立って2000年であるが，個々のプラントについては，定期いる．

検査ごとに，必要な工事を進めているので，すでに

1. タービンバイパス系の活用整備が完了しているプラントもある．

2. 代替再循環
3. 格納容器内自然対流冷却
4. 代替補機冷却
5. クールダウン及び再循環

2.2

Recognition Primed Decision Makingの事故時人間評価への適用

6. 緊急 2次冷却系の多様化椹木哲夫（京都大学 大学院 工学研究科）

7. 格納容器内注水

大谷昌徳 （INSS 技術システム研究所）

8. 格納容器内液相部への蓄熱
9. 1次系の強制減圧
10. 水素の計画燃焼（大飯 １，２号炉のみ）

１． 問題点 （大谷）まず背景として，原子炉の炉心が溶けるようない

11. 号機間電源融通

わゆる苛酷事故の対応を考える．非常に低頻度の事

アクシデントマネージメント整備に当たっては，故であるから，経験した人はいない．使える資源も

従来の手順書との整合性を考慮する必要がある．非当然限られている状態において臨機応変の対応が必

常に複雑なことを扱うので，支援組織にはガイドラ要になる．水素爆発など複雑な現象が非常に短い時

インを与えねばならない．実際に監視するのも，例

間に集中する可能性もある．電力会社においてはア

えば格納容器内の圧力・温度とか，損傷炉心の状況

クシデントマネージメントのためのガイドラインをであるとか，水素ガスの濃度であるとか多岐にわた整備しつつあるというのが現状である．

る．格納容器スプレーが使用できなければ消火水を実施する体制としては，従来の中央制御室だけでスプレーに用いる．その場合，格納容器内の水位が実施する手順書に基づく運転操作ではなく，別途支高くなりすぎると，安全系の機器が浸水するので，援組織により状態を監視し，その結果から先を予測注入に当たっては水位を監視する必要がある．状態

して判断し，中央制御室へ操作の指示を出す．その量等の監視に当たっては，コンピュータを活用する

形自身が Recognition Primed Decision Making（RPDM）

ほか，補修グループからの連絡も必要である．またに似ている．

一方，中央制御室も同時に監視しているから，密接

実際に経験できないことに加え，万一起こった時な連絡を取らねばならない．必要な操作方法を見つには精度よく対応しなければならないのでガイドラ

け，操作すべき段階に至れば，それについて総合評

インは作っても，教育とか訓練を通して常に実用的価を行う．総合評価にあたっては，良い効果と悪いで実践的な改善を心掛ける必要がある．しかしなが効果を総合的に見て判断し，中央制御室に操作指示

ら，現実の事故には幅があり，それを出来るだけ網を出す．ただし，時間的余裕がなく，到底格納容器

羅した形で考えねばならないので，今回の研究を通を守り切れない場合には，中央制御室は支援組織のして，できるだけ定量的に改善の効果を把握する手指示を待たなくてよい．シビアアクシデントが起こ法を見出せないかと考えている．すなわち，この研っている状況下では，国等の緊急助言組織も出来て究は，このような困難な問題，特に意志決定の問題いるであろうから，そこからの指示もあると思われの解決を究極のターゲットとしている．

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２． 対策 （椹木）

で考慮される．そして，監視パラメータは真の状態

工 学 研 究 で は ， Recognition Primed Decisionに対して実際に観測される兆候を表す変数である．

Making の仕組みを意志決定支援システムあるいは

これらの監視パラメータに基づいて利用可能なアク

そのエージェントを称する推論エンジンとして使っ

シデントマネージメントのどれを適用するのがいいていくという意味は薄く，むしろ熟練者の実時間意

かを決める．実際のモデリングの詳細は INSS が担

思決定の仕組みを説明するためのモデルとしての位当している．

置付けから，人間の働きをより確実なものにするために支援し，環境を整備するという視点での研究が2.3 Post Trip Monitor の概念設計について行われるのである．
支援組織からアクシデントマネージメントを実施

川辺康晴（INSS 技術システム研究所）するための具体的な指令が中央制御室に送られるのであるが，それは非常に過酷な状況下での緊急性

Post Trip Monitor の概念設計についての京都大学（多くの場合心理的なもの）が要求される．その緊エネルギー科学科吉川研究室との共同研究の概要を

急性をどう理解するかというのが共同研究の課題で述べる．

ある．まずフィンランドの研究者 Pyy 氏が提唱すこの研究の背景は次のとおりである．原子力発電

る意志決定分析の方法を使ったアクシデントマネー

所では運転員は事故時に速やかな対応が出来るようジメントの評価を説明しておく． Pyy 氏の研究はに訓練されてはいるが，事故は予期していないとき

事故の発生から炉心損傷が起こり，さらに格納容器に突然起こるので，その時には運転員に強いストレの損傷に至るまでに，必要な処置をするのにどれだスがかかる．特に，緊急停止直後には，運転員はまけの時間が確保できるか，あるいは保証されるか，ず警報や主要なパラメータを確認し，そこから事象を分析する研究である．我々は，支援組織及び中央を同定する．その結果，該当する手順書を探索し，制御室にとっての緊急性とは一体何か，もう少しリ

それに基づいて事故時の運転操作を実施することにアリスティックに検討したのである．

なる．このときストレスを緩和し，運転操作の負担

事故の原因になる事象が発生してからある時間がを軽減することによって事故時運転操作の信頼性の経過して始めてその兆候が観測される．いくつかの向上を図る目的で，この Post Trip Monitor の研究開兆候を集めて，どの程度critical であるのかという発を計画したのである．具体的には，機械が自動的

緊急性を支援組織及び中央制御室に対して的確に知に事象を同定し，それに対応する手順書を表示させらせられるような支援を考える．これが状況認識るものである．INSS では，既に手順書表示の機械

Situation Awareness の支援という対応である．現時化に着手しているので，この研究では事象同定の自点における緊急性は，いったん過去にさかのぼって動化を進めることになる．

何時，そしてなぜ異常が発生したのか，どんな異常

本研究のアプローチとしては，熱水力解析データが発生したのかを確かめ，このまま放っておけばどを利用した支援を考えている．これは従来，設計時

うなるかということを的確に projection した上で認等に安全解析に用いられて来た熱水力解析データ

識される．とかく今までは緊急性を認識させるにはを，事故時の運転員支援に活用するものである．使

警告を発すればそれでいいという，非常に事象駆動用する熱水力解析コードは RELAP5 である．この的な支援の設計という視点が強かったが，むしろ長コードはプラントの熱水力挙動を詳細に計算するこい時間の文脈の中で，現時点における緊急性を認識とが出来る．これを用いることによって従来以上にさせるには，どのタイミングで，さらにどのような

詳細に事象を同定することが可能であると考えてい種類の警告として提示すればよいかを問題にする．

る．どれぐらいの規模で，どこで起こっているかを実際に決定を行う機構のモデルの仕掛けを説明す

含めて事象同定できるよう研究を進めている．詳細

る．プラントの監視結果から，現在適用可能なアクに事象が同定できれば，当然，その後の事故収拾作

シデントマネージメントの候補が代替案を含んだ形業の計画が立案しやすくなる．

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Post Trip Monitorにおける基本的な，事象同定の2.4

原子力プラントの自動化レベルための基準としては実機プラントの設計データから作成した警報データとプラントのプロセスパラメー

稲垣敏之 （筑波大学 電子・情報工学系）

タを使うことにしている．警報データとはコードのデータの中でしきい値や論理演算などによって設定

原子力プラントで異常が起こったときの手順書をされたもので，発信した警報の番号（便宜的にふっ改善すべきであるとすれば，どういうところから改た番号）と発信時刻をログファイルに出力したもの

善すべきか，又，ある現象が起こったとき，その現である．プロセスパラメータはプラントの物理量及象に基づいて，定められた手順を遂行する際に，人び制御信号を計算したものである．発信する警報を間の負荷はどのように時間的に変化していくかを問その組み合わせ及び時系列パターンの２種類のデー題にする．限られた時間内にその手順を終わらねば

タとして捉え，事象同定に役立てることを検討してならない．若しも途中で予期しないことが起こった

いる．

ときに，その手順を遂行するのがどれぐらい遅れる

基準と実際の信号との比較で，機械に事象同定を可能性があるか？その過程で人間を支援するのは，行わせるのである．その基となるべき，主要計装情情報処理の部分と決定操作の部分とされているが，報については２種類の方法を検討している．一つはそれぞれをどのように支援するのか，それを自動化

記号とパターンマッチングによる方法で，約 30種のレベルという観点から考える．例えば，大量の情類の主要なプラントパラメーターに対し図形の特徴

報があって，それを全部コンピュータで処理し，現を記号化して，データベース化する．いま一つは周在何が起こっているかということを人間に提示する

波数パターンの特徴を捉えてマッチングをとるものというのは情報処理の段階で自動化のレベルが高である．安全解析コードにより事前に解析したもの

い．その上で，判断あるいは行動に結びついて行く．

に対して，離散化し記号化したデータベース及び周しかし，情報処理の部分と制御の部分とを分離して波数領域に変換したデータベースを構築する．

議論してよいとは限らない．これは，双対制御警報に対してはニューラルネットワークを製作す（dual control）の考え方，すなわち，同定と制御をる．プラントで事故が起こった場合には，プロセス完全に分離したものと考えないことにも似通っていパラメータと事前に準備しておいたデータベースとる．

をパターンマッチングし，事象同定を実施する．

基本的に全部人間がやるべきものとして手順が定運転員が事象同定に活用している情報である警報

められている場合を想定すると，時間経過につれて，パターン，警報名，警報の発信時刻に着目し活用すどのレベルで，どこの時点で，どれ位の負荷のピー

る．オフラインで準備しておいた警報データとニュクが人間にかかりうるかが問題となる．その場合に，ーラルネットワークによる事象同定の方法をも検討

もしもどこかの部分に自動化システムによる支援を中である．この研究においては熱水力解析データを導入すれば，人間の負荷をどれだけ減らすことが出用い，前述の警報番号と発信時刻の組み合わせのデ

来るかが考察の対象となる．しかし，自動化システータベースを作っている．現在，約150のケースにムに故障が起こったとすると，人間がそれに対応しついてデーター処理中である．

なければならない．そのことによって却って人間の最後に，事象同定の結果を総合的に評価し，最終負担が増えることも考えられる．

的な事象同定を行う．その事象同定結果に対応する

これらの問題を検討するためのモデルを作成中で手順書を運転員に表示することによって事故時の運あるが，今日の時点ではまだ完成していない．かな

転を支援するのである．

り難しいということが実は分かってきた．それで，正常時と非常時のうち，今回は非常時を考えることとする．別の文脈で，実は正常時と非常時を対比させて考えるのが私自身の目的で，操作の時系列をネットワークの系列で表現することを検討中である．

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あるタスクを完結させようとするとき，人間はどののような時点でのワークロードを下げようとするタイプの計器を使って，幾つぐらいの量をモニター（あるいは適正なレベルまで上げようとする）なら，しなければならないか，もしも状況の判断が困難な

それは自動化システムの設計にどのように反映され事態が生じた時，その困難を克服するために更にななければならないかが重要な問題であり，それへのにをすべきかが問題である．基本的なタスクが成功

示唆を与えることができる手法に高めるべく，検討しなかったら「何をすべきか」というタスクをそのを続けている．

中に埋め込む．また，プラントが何らかの理由でオペレータが期待している挙動を示さなかった場合に

3．保守支援システムに関する研究も同様の処置をする．人間が状況を認知し，判断して操作するには確率的に必要な時間をモデルに取り

3.1

INSS における保守支援関連研究の現状入れてみたいと考えている．現在は人間がしている
手順を，近い将来どのようなタイプの自動化に切り花房英光（INSS 技術システム研究所）

替えることが可能かを検討する．
上記の研究をコンピュータ・シミュレーションで

東海発電所の1号機の運転が開始された 1966年か

やる理由は次の通りである．一般に，ヒューマンマ

ら 1996年までの31年間に国内で発生した 885件の報

シンシステム研究における実験は，被験者を用いて告対象事象の分析が電力中央研究所で行われ，その行う．しかし，ヒューマンエラー発生状況のすべて

結果が５月に報告された．それらのうちヒューマンが認知実験で適切に再現できるとは限らない．例えエラー（HE：Human Error）を含むものは193件で，ば，事故事例を解析していると，パイロットやオペ

エラー行為の発生した作業は「保守」が約６割，レータの警戒心が欠如していたために状況認識が喪「運転」が約２割で，「締め付けトルクの管理の不備」

失されたケースが見られるが，実験に際して，｢今や「誤接続・誤配線」などの些細なエラーが多かっ

回は警戒心が欠如した状況で対応するようにしてほた．ユニット・部品の取り違えや運転操作・手順のしい｣と被験者に要請することは不自然であり，実誤りが最近，増加の傾向にある．

現も困難である．人間の警戒心が欠如していると，

以下 INSS における保守支援の研究について述べ

おそらく状況の認知が少し遅れるであろう．認知がる．先ず，昨今の原子力発電所における保守作業の遅れるだけではなく，何が起こっているかという判

現状は次の通りである．電力会社の保守部門は，保断も遅れるかもしれない．このような状態にあると守作業を統括会社に請負わせ，統括会社は協力会社

きに異常が発生すると，それへの対応はどのようにに委託請負契約し，さらに，協力会社の下に一次・行われ，どのような負担がかかり，どのようにエラ

二次の孫請け会社等があって，実際の作業はその末ーが発生するか，などを再現するひとつの方法とし端の部分で行われている．また，電力会社においてて，コンピュータ・シミュレーションが有用であろは多数の担当部門の間で連絡をとりながら，点検工うと認識している．

事を行っており，その場合，電力会社の保守員が直人間への支援を行う上で，自動化システムをタス

接作業をする機会は殆どない．

ク系列のどこの部分に入れるかについては，比較的保守に関しては次の 3項目を重要問題としている．

簡単にプログラムで書くことが出来る．また，自動1. 教育訓練：臨場感の備わった保守作業の教育訓化システムのプロトタイプを作ることなく，その自動化システムの有効性を解析・評価することもできる．しかし，問うべき問題は，人間のワークロードの時間的推移である．もしもワークロードが高くな
りすぎている時点（あるいは低くなりすぎている時

練の支援
2. 技術力の継承：熟練技術者のノウハウを継承するための支援3. HEの低減：タスクエラーの評価及びコミュニケ
ーションエラーの分析点）があるとするなら，そこで様々なヒューマンエ

以下，各項目について具体的に述べる．

ラーの発生やタスク達成上の不都合が生じうる．そ1. 教育訓練の支援

309

関西電力の場合，この数年来，原子力発電所の新設がなく，また運転保守の充実に伴ってトラブル経験

3.2

保修技術力継承支援システムの評価についても少なくなってきており，保守要員については世代交代が進んでいるため，熟練者が減少し，応急処置

花房英光 （INSS 技術システム研究所）のための支援方策と臨場感をもった教育訓練支援が望まれている．そこで，臨場感をもった教育訓練支

原子力分野においても，ここ数年プラントの建設

援のシステムとして，3次元コンピュータグラフィの機会が減少し，また運転・保守の充実によりプラックス技術を用いたシステムを試作した．試作したントのトラブルも減ってきている．それに伴って若システムについて，机上教育に利用可能であり，ま手技術者が知識・技術力を習得するチャンスが少なた，システムは実際には人がアクセス出来ない機器

くなってきている．そこで，電力会社においても熟等の教育・訓練等に活用可能できるとの評価を得

練技術者の知識等を若手技術者に継承させる有効適た.

切な方策が必要とされている．本研究においては，

2. 技術力継承を支援するシステムの開発

熟練技術者の高度な技術力の基礎となる機器設備の古田教授（東京大学

新領域創成科学研究科）の造りに関する知識，及びトラブル対応の経験から得指導を得て開発しているシステムであり，本年度はられた知識を若手技術者が習得し，継承するための有効性及び必要な改良点等をアンケートによって評

支援システムの開発を行っている．

価している．この内容について，次項3.2に述べる．

ここで高度な技術力とは，安全を確保するために

3. HEを予測し低減する方法の開発

発生したトラブルの原因を究明し，さらにはトラブ

昨年度は予測に基づくHE低減法の検討を行った．

ルの発生前の予兆を発見するという技術力のことですなわち，HEが発生する可能性のある現場を予測

あって，この技術力はトラブル経験等の熟練技術者

し，あらかじめ対策を講じてHE発生の低減を図るの個人的な知識，運転保修業務に関する知識，機器のである．

設備の構造に関する知識等に基づいている．従って

この研究においてタスクエラーを評価する方法の高度な技術力を習得し継承するために，運転保修業

枠組みは ７ステップからなっている．

務に関する知識については，保修訓練センター等で（1）タスクを階層に分ける技能についての教育・訓練が行われている．しかし，（ こ の 分 析 方 法 は HTA： Hierarchical Task

機器設備の造りに関する知識やトラブル経験等の知

Analysisとして知られている）

識は断片的であり体系化されにくいという理由で，（2） 重要度の高いタスクの選定

これらについての教育・訓練の支援はほとんど行わ（3） スリップ，ミステイクや違反に陥りやすい

れていない．そこで，この２つの知識（機器設備のタスクの同定（4） 機能が低下する原因 （PDF：Performance

造りに関する知識とトラブル経験等の知識）に着目し，継承を支援するシステムを検討し，試作した．

Degradation Factor）の同定

支援システムは熟練技術者の知識をデータベース（5） リスクの高いタスクのHTAとして内蔵し，その知識を閲覧するソフト及びワー（6） 予測的HE分析（PHEA：Predictive Human

プロ感覚で知識を記入するソフトから構成されていError Analysis）

る．システムの基本的な表示画面としては，左上に（7） エラーを低減する方策の発見

直感的に分かり易いように機器構成部品を外観図や以上が保守支援関連研究の概要である．

部品図で示し，左下には機器構成部品に関連する熟練技術者の知識を一覧として表示する．画面右側は知識に関する情報が表示されており，右上は，着目
知識と着目知識の根拠となる知識，そして着目知識から導出される知識，つまり知識のリンク関係が示されている．また，同様に画面には，着目知識の詳310

細情報が示されている．また，機器構成部品に関す評価を得た．システムとしての評価は，全体的としる画面は，クリッカブルマップ になっており，目て肯定的な結果であった．また，同時に，システム標とする部品をクリックすることによって目的とすに対する問題点や要望事項も抽出しており，その中る知識を閲覧することができる．機器構成部品の画には，データベースエディタが必要であるとか，キ面が，外観図や部品図では全体の機器構成がわからーワード検索機能が必要であるとか，テキストによない，そこで機器構成部品の全体を表示できるようる説明のほか図が多くあったほうがよいとか，保守に画面の切り替え機能を用意し，機器構成部品の全手順との関連性も示すべきであるという意見があっ

体を階層的に表示することができる．また，着目知た．また着目知識から導出知識の展開も閲覧できれ識に対する画面においても前後のリンク関係だけでば学習しやすいのではないか等々の意見があった．

なく，着目知識に対して根拠となる知識を遡及して現在，それらの評価をまとめて実用化のための改

閲覧することができる．さらに，熟練技術者の知識

良及び充実を行っている．具体的にはマニュアルのをデータベースに取入れるには，知識の追加により，充実，オープニングガイダンスの追加，データベー

画面の指示に従って，HTML（Hyper Text Mark-up

スエディタ機能の充実，アイコン等表示機能の充実，

Language）エディタを呼び出し，ワープロ感覚で記印刷機能の追加，文字検索機能の追加，そしてデー述したテキスト等のHTMLファイルをこのシステム

タの充実も図っている．将来はシステムの高度化との中に蓄積するという方法をとっている．

して，３次元コンピュータグラフィック等を利用し支援システムに要求される機能としては「熟練技た保守手順の表現方法，さらに，最新の情報技術の術者の知識をデータベースとして容易に記録し，若適用によって重要情報の獲得手法を改善するための手技術者がそれらを手軽に利用できること」であり，検討などを行って，システムに反映させたいと考え

これらに焦点を当てた評価が行えるように考慮してている．

いる．このため，利用者向けの練習用の標準問題を

以上，パーソナルコンピュータ上で作動する教作り，実際に利用者にシステムを試用してもらった

育・訓練に活用できる技術力継承のための学習支援

後に，アンケートによりシステムの使い勝手，有効システムを開発する事ができた．またシステム評価

性，改良点の評価を求める方式を取った．対象としを実施し，全体的に肯定的な結果を得られ，またシたのは一次冷却材ポンプの現場保修技術者，その他，

ステムの改良すべき点の抽出ができた．今後は更に現場保修経験者合計10名の方に協力してもらい行っ

保修訓練センターや現場への適用のための改良，充た．標準問題は機器設備の作りに関する知識を閲覧実を図っていく予定である．

し「一次冷却材ポンプの要求容量の根拠」を答える
もの，トラブルに関する知識を閲覧し「 №１シー

4． 安全機能

ルにグリスを塗りすぎた場合に発生するトラブル事
象の原因」について答えるもの，さらに知識をシステムに記入し，蓄積するための課題から構成される．

4.1

プラント安全機能の導出手法に関する研究

このような標準問題に回答した後，インターフェー
ス，機能，データの構成や表現に関わる項目，およ五福明夫（岡山大学 工学部）

びテキストとの比較による利便性を総合的に評価する項目についてアンケートによる評価を求めた．
データ構成，表現方法については知識データ数が低い評価を受けた，これは今回使い勝手等の評価をプラントの安全機能概念の導出に関する INSS の
丹羽雄二主任研究員との共同・協力研究の現状について報告する．

目的にしており，データ数として130個程度しか準

安全機能概念とは，原子力プラントの異常時に安備していなかったことから当然の結果と考える．そ

全性を担保する対応操作のための概念であり，古くの他，詳細説明の表現，知識の分類，機器構成部品から提唱されている．安全機能がどのように規定さ表現，設計表現，トラブル表現等については良好な

れれば，最も事故収拾に効率的であるかを考察する

311（これを「安全機能の導出」と呼ぶ）安全機能に関るが，これらの制約を補う支援が出来るのではない

する研究は 1980 年頃から行われ，W. R. Corcoran

かと考えられる．さらに，理想的な安全機能概念の1）がよく知られている．彼らは，それまで構造があれば，運転員にその構造を教育訓練するこの安全評価手法や文献に基づき，事故時におけるプともでき， CAI としてプラントの安全性に関する

ラントの運用に適用させることを目的として，安全

理解や安全運転のための操作手段に関する教育に利機能概念を整理し，その運転支援への有効性を示唆

用できるのではないかと思われる．

らの提案した．また，安全機能概念を適用した兆候ベースの運転支援手法も検討されている

2）

本研究では，システマティクな分析に耐える方法
として，原因−手段分析を提案している．原因-手．

安全機能は，それらの機能を達成していればプラ段分析においては，一番望ましくない異常を頂点とント状態（異常原因やその影響）を完全には把握ししてその原因をトップダウン的に分解し，考えうる

ていなくても，プラントの安全性を確保できる点でパスを列挙していく．ここで，望ましくない異常を

注 目 す べ き 概 念 で あ る ． し か し な が ら ， W. R.

回避する手段を発見したとき，それを安全機能とす

Corcoran は，安全評価の方法論的知見からそれまでる．例えば，原子力プラントにおいて回避しなけれの安全設計に基づいた知識を整理して経験的に安全ばならない重大事象は，管理されない放射能のプラ機能を導いており，各機能を独立と考えている点がント外部への放出である．環境への放射能放出とい問題である．また，定義された安全機能を達成してう異常事象に対しては，格納容器の隔離失敗といういればプラントの安全性が確保されるかの完全性は原因が想定され，これに対しては格納容器の隔離が充分検討されたわけではない．一方，各安全機能間一つの安全機能であると考えられる．原因-手段分

3）

が検討範囲

析手法により，格納容器を対象として「放射性物質が限定されている．さらに，どちらかと言うと設計の環境への放出の防止」という最終目標を阻害するの立場から提唱されている安全機能概念を，プラン原因について展開を試みたところ，W. R. Corcoran

ト運転員が設計者と同じように理解しているかは検らの提唱する10の安全機能のうち，「重要サポート

討されていない．

系の維持」と「間接的放射能放出の防止」以外の８の関係も，挙動に基づいた検討もある

本研究では先ず，安全機能を統一的に導出できる

安全機能が導出できた．また，それぞれの安全機能手法を検討した．その成果として，後述する原因-間の関係は，独立並列なものではなく複雑な構造を手段分析を提案している．また，運転員が持つ安全持つことが判明した．

機能の概念に関するイメージ（メンタルモデル）は

現在開発している対話型の質問システムでは，原インタービュー方式により抽出できるが，客観的な因-手段分析における分解の着眼点をうまく見つけ抽出とするためには機械化する必要がある．この目

だし，それに対する質問を自動的に生成し，運転員的で，原因−手段分析を対話型に実施するツールがその質問の回答を入力するという手順を繰り返す（質問システム）を現在構築中である．

という形で原因-手段分析を進めていく．ここで，メンタルモデルとして運転員の安全機能概念が抽質問システムの質問生成アルゴリズムは一般の対話

出できれば，以下のような効果が期待できる．もしシステムにも応用できるので，システム自体はでき

運転員のメンタルモデルに関して共通的な構造が出るだけ汎用的なものとする．一方，自然な対話を目てくれば，安全運転のための支援システムへ応用で標とすると自然言語処理を必要とするが，完璧な自きよう．最近研究の進んでいる適応型インターフェ

然言語処理は実現が困難であるので，今回は安全機

ースにおいては，運転員の認識，行動，及び視点な能に関する概念の抽出に絞って，処理の簡略化を図

どを考慮して，効果的な運転員支援を実現しようとりプロトタイプシステムを開発した．

しているが，この適応型インターフェースを構成す

質問システムは，（1） 構文や語彙のデータベーるツールとしても利用できる．すなわち，運転員もス部，（2） 質問制御部（回答文分析部，質問文生

人間であるから認知的な資源の制約があり，情報取成部），および，（3） 原因-手段階層表示制御部か得の面あるいは診断を行う能力などによる制限があら構成される．構文データベースには，動詞をキー312

ワードとし，その動詞（とその類似語）を用いた回て整理されるべきものであるが，概念が十分整理さ答文において必要な情報の種類を登録する．例えば，れていない．さらに安全機能ベースの運転手順を作「（開放）：（物質），（From場所），（To場所）」である側と使用する側（運転員）の乖離があり，プラン

る．質問制御部では，運転員の回答文を分析して次トの運転員が緊急時に安全機能という概念に基づいの質問文を生成する．このうち回答文分析部では，て運転をしているかどうか疑問である．そこで，安

回答文を単語の集合に変換し，動詞に注目して登録

全機能ベースの運転支援システムを考えるに当たっ

構文と照合する．この結果，回答文に欠落した情報て，先ず，運転員の安全機能に関するメンタルモデの種類が判別される．質問文生成部では，欠落情報

ルを明確にすることが必要である．

に基づいて次の質問文を生成する．また，原因-手この研究においては，安全機能概念に関するメン

段階層表示部では，原因-手段分析の過程を構造表

タルモデルを抽出する目的で，原因―手段分析をユ現する．

ーザに対するインタービュー形式で行う質問システ

今後の展開として，運転員から安全機能に関するムを作り，それに基づいて運転員のメンタルモデル

概念が導出可能な実際的な質問システムに発展さを検討する．通常人間が行うインタービューでは，せ，運転員の安全機能に対するメンタルモデルを導

質問者のインタービューの進め方が作為的になりが出する計画である．また，現在までの分析は格納容

ちであるが，ここではそれを防止しまたユーザが変器を主な対象としてきたが，将来は格納容器以外にわっても同じ状況では同じ質問を発するために，質も発展させたい．

問システムを計算機上のツールとして作成する．
さて，原因―手段分析法は，好ましくない結果か
ら出発して，そこから遡及して原因を分解し，対応文献

策を質問によってつきとめようというものである．
1） W. R. Corcoran, et al.: Nuclear Safety, Vol. 22, No.
2, pp. 179-190 （1981）.
2） N.K. Simon, et al.: Proceedings of ANS annual
meeting, Los Angeles （1982）.
3） 丹 羽 ら : INSS Journal, No. 3, pp. 230-247

最終的に，その原因を回避できる手段が発見されればそれを安全機能と定義する．但し他の終了条件として，機器故障やヒューマンエラーなどの要因により安全機能に到達しない場合には，そこで分析を終了する．
質問システムの全体構成は，構文や語彙のデータ（1996）.

ベース，質問制御部，概念構造表示部から成る．ま4.2

原因―手段分析による安全機能の導出のための質問システムについてず，原子力プラントの運転に関する語彙を場所，物質や変量などのカテゴリーに分類してデータベース
化する．日本語の場合にはキーワードとして動詞が五福明夫 （岡山大学

工学部）重要であるので，各々の動詞に付随すべき必要十分な情報の種類を明らかにして構文データベースを作

前項4.1で説明した原因−手段分析を行うための成する．質問制御部では，回答文を分析してその回

質問システムの拡張について報告する．本拡張シス

答文に対する質問を自動的に生成する．概念構造表

テムは，INSSにおいて数ヶ月間の試用を経て問題

示部では，ユーザ側から引き出した回答の過程を概点を修正し，その後，運転員の安全機能に関するメ

念構造と考え，その構造を図式的に表示する．

ンタルモデルの抽出等に応用する計画である．

前回報告以後の改良点は以下述べる通りである．

先ず，安全機能の概念，原因−手段分析，質問シ

先ず，完全な回答文では複数の情報が通常含まれる

ステムについて，それらの概要を説明する．安全機が，前回報告した質問システムでは情報の欠落を１能の概念は以前から提唱されて来た．また，安全機

つとしていた．そこで，複数の情報が欠けている場

能をベースにした運転支援手法も考えられて来た．

合には，文脈の通った回答文が得られるまで反復し

しかし，安全機能は第一義的には運転経験に基づいて質問できるようにした．また，ユーザは回答途中

313

でそれまでの回答を撤回する場合があることがわかては Bottom-up 的なアプローチも併用する．

ったので削除機能を加えた．さらに，概念構造が大具体的な作業モードのモデル化にはDynamic

規模であることが予想されるので，保存できるよう

Environmental Supervision を用いる．重要な点は，にするとともに，画面のスクロールを使って大規模

実際には，運転作業を構成するタスクが直列的に行な概念構造を表示できるようにした．さらに，自然われるのではなく，複雑な相互作用を持ちつつ準並

言語処理に対してもある程度の対処をした．すなわ

列的に処理されるということである．

ち，日本語の場合には単語の分割にも難しい問題がそれらのタスクはProactive と Reactive に分類できあるが，複合した単語を分割せずに処理出来るようる．異常診断および対策の決定・実行が Reactive なにした．

タスクで通常監視，強化監視，補修はProactiveとな

今後INSS における試験を行い，システムを改良る．これがモデル化の基本となる．

する予定である．例えば，代表の見出し語は現在約問題解決のためには，現時点の状態に着目する解100語，類義語を含めて200程度登録してあるが，ま析方法と過去の事例データを参照するという戦略がだ不十分なので，語彙を追加しPWRのプラント運ある．多様なタスクの遂行に対して必要な情報が，転に十分なところまで充実させる．そのうえで，実適切な内容と構造と形式を具備した形で提供される

際のPWRユーザ（運転員）自身のメンタルモデルことが必要である．

を抽出し，その結果に基づく安全機能を導出・提案

ここで現実の問題から乖離しないようシステムのしたい．なお長期的には，安全機能導出の適用範囲

使用者である運転員の要求仕様を明確化し，更に規を格納容器以外に広げ，補助建屋その周辺にも拡張

範的に合理性，合目的性の高い設計の具体化を最初したい．

に行う．すなわち，運転員からの個別的要求を規範的な設計指針との統合化という観点から整理・再構

5．ユーザ参加型の設計成するのである．先ず，要求仕様の明示化のためには，すべての作業モードで効率的な支援情報提供が

5.1 原子力プラントの運転情報提示におけるユーザ指向設計

なされることが必要である．すなわち，各項目について重要情報へのアクセスが容易で，操作が明快であることなど運転員の認知的負担の軽減に配慮しな高橋信（ 東北大学 大学院 工学研究科）

ければならない．次に，情報の提供は運転員の認知的モード（人間の制御モード）に整合した方式で行原子力プラントの運転情報提示におけるユーザ指向設計の研究について報告する．
内容は作業モードの定式化，ユーザである運転員の要求を明確な形で具体化するインターフェースの設計，及びプロトタイプシステムとその評価から成り立っている．

われることが必要である．認知的モードとは Erik
Hollnagel 教 授 の 提 唱 し た scrambled mode，
opportunistic mode， tactical mode 及び strategic mode
を指す．
第 3 の要求仕様として，各作業時におけるプラン
トの状態を検索する際の時間的，空間的及び機能的われわれの立場としては，実際に運転員が行ってな便宜を確保することが必要である．重要なポイン

いる多様な作業モードを明示化して検討し，インタ

トはインターフェースの有する複雑性をどう低減すーフェースの設計指針を考えることが重要と考えてるかということである．複雑性の生じさせる要因は，いる．全体的な方法論としては，先ず実際の運転員

Dynamism ，相互作用の複雑さ，不確定性及びリスの作業モードを充分に現実を反映する形でモデル化

クの存在という 4 項目である．

する必要がある．いま一つは，そこから導かれる要以上の設計指針に従って，運転支援情報提供サブ

請や指針を拘束条件として考慮し，これに沿った情システムとして，プロトタイプシステムを構築し，報提示形態を検討することである．最終的には規範的指針に対してどれだけ要求を充しているかとTop-down 型の設計方法が望ましいが，現状においいう観点からの評価を行った．

314

このプロトタイプはプラントのマクロ状態のマクロ的表示を一瞥して把握できるように図形で表示

URSの（2）と満足するシステムのソフトウェア要件として，次のものが考えられる．

し，定常状態から逸脱すると，その程度に応じて図例えば表示の要求時に，状態が規定するパターン

形が歪むしようになっている．また階層表示によっと典型的な事故についての状態パターン（事前にコて機能的な Navigationを可能にしている．時間的履ード等で解析しておく．）をP&IDと重畳表示するこ

歴情報は輝度の変調として画面に保存される．さら

とにより，運転員認知的負荷を軽減することが期待に予測機能を備え，複雑性の低減を図っている．こできる．同時に，事故や機器故障の起こった位置ののようにして運転員の支援に寄与することが期待さ特定も可能である．これは一例にすぎないがURSかれる．

らシステムのソフトウェア要件が，導出可能である
ことを示している．

5.2

現場 Interface への展開

今回は特に（4）について，考察を行った．従来からINSSでは事象ベース事故時手順書の表示の機

丹羽雄二 （INSS 技術システム研究所）

械化について研究して居り，メーカでも安全機能ベース手順書の表示の機械化について研究している原子力発電所の中央制御室のHMI（Humanが，これらが発電所に設置された場合，運転事故時

Machine Interface）に関して，ユーザ参加型の設計

支援用のHMIは要らなくなるという議論も出てくに基づいたシステムを作る提案である．ユーザ自らる．しかし，Graphic情報による支援（HMI）と相が積極的に設計に参画することにより，運転員と親補的にこれらの手順書機械化システムを運用してい和性の良いシステムが構築できることが期待でき

くと運転の信頼性も向上するという結論を得た．事る．このシステムの設計にあたっては，ユーザ要求

象ベース事故時手順書から安全機能ベース事故時手を明確にした，URS（User Requirement Specification）

順書の移行においては，その移行条件のブレークダ

をユーザ自らが作成する必要がある．この私案につウンを見ると，安全機能状態のプラント系統と関連いて紹介する．ここで提案するURSとして主要なもした表示や，「資源」というものを意識しなければのは，ならない重大な事故時の「判りやすい」情報の提示（1）運転中の殆どの業務をサポート出きる設計であが欠けているように思われる．これらを支援する画

ること．
（2）運転員の認知的負荷が軽いこと．

面をHMI設計に反映することにより，手順書と共存可能なHMIが構築出来ると考えられる．

（3）行動をHMIの表示情報により容易に想起出きる
こと．

5.3

インターフェースのユーザ参加型設計の実験用加速器への応用高橋信（東北大学 大学院 工学研究科）（4）既存の事故時手順書と相補的であること．
である．（1）から述べると，事故時支援が現在の主流になっているが，運転業務は殆どが定格運転（100%負荷運転）の状態監視が主なものである．そこで，事故時支援とともに，予防保全的に役立つ

GUI-based evolutionary development（ユーザ参加

HMIも現場運転員にとって重要なものといえる．

型設計）を高速中性子実験室における加速器システ

次に（2）について考察してみる．運転員はチームのインターフェースに適用した具体例を紹介す

ムとして何を意味の共有の手段にするかというと，る．これを対象に選んだ理由は系統図（P&ID）と言える．何か問題に行き当たっ（1） 身近にあるかなり複雑なシステムで，運転にた時，運転員が参照するのは系統図（P&ID）であはかなりの経験 が必要とされること，及びる．インターフェース設計に当たってはP&IDを表（2） 実際にその運転に携わる熟練者の方の協力が示の基底としたものが望ましい．基底ということは，得られることである．

HMIの画面上に常に表示されていることを示す．

このイオン加速器はイオン源からのビームを，複315

数のポートに置かれたターゲットの一つに導くた

開発環境としてはどれだけ簡単にインターフェー

め，複数のパラメータを同時に調整する複雑な運転スを変更できるかということが非常に重要なので，操作を必要とし，それは制御理論における多変数の

LabVIEWという環境を用いた．

最適化問題に該当する．目的のターゲットまでのビームの輸送過程においては収束とオリエンテーショ

6．Naturalistic Decision Making

ンという二つの問題があるが，それを表示する機器がなく，オペレーターが頭の中でそれを構成しながらビームの輸送を制御しなければならない．これを

6.1

Naturalistic Decision Making（NDM）
について支援する目的でエキスパートにインタービューして得た結果（FB/FF（feed back and feed forward））に稲垣敏之（筑波大学 電子・情報工学系）

基づいて，付加的でGraphical な User Interface を付
け加えていく過程をここに紹介する．

今までの意思決定の理論は実際の Decision Making

先ず最初に，ビデオとインタービューによってユを表現していないのではないかというスタンスでーザの作業行動を観察し，第一段階の作業遂行モー

Naturalistic Decision Making（NDM）が提唱された．

ドのモデル化を行った．このモデルはあくまでも初正直に言うと，私自身はこの考え方に対して絶対に期のインターフェース設計のたたき台になるものでこれでいいとは考えていないが，議論の種を提示しある．この作業遂行モードのモデルに基づきインタ

たい．すなわち，今日はニュートラルに，ただしあーフェースにおける基本的な要件を抽出し，プロトる部分は否定的なニュアンスで話を進める．

タイプを作成した．このプロトタイプを運用の中でつぎの 7 項目について説明する．（１）現実的な実際に使って，ユーザからの主観的要求事項に基づ場面での意思決定，（２）意思決定に誤りがあるといて，要求仕様を更に明確化するというフィードバ

して，意思決定の能力は訓練によって改善できる

ックサイクルを継続的に３回行って，インターフェか？（３）意思決定の訓練事例，（４）NDM の歴ースを改善してきた．

史，（５）NDM の特徴，（６）Recognition-Primed

最初の出発点としてユーザ認知行動モデルを用い

Decision Making, （７）一昨年行われたNDMのカンてモデル化を行い，これに基づいてVersion 1 Interface

ファレンスの報告 について，順を追って説明する．

を作った．通常熟練した運転員は，最初にビームをNDM については

ゼロ度方向に通すときには，加速電圧と加速粒子がNaturalistic Decision Making

類似の過去のログ情報を参照して初期設定値を決定

Making Under Stress

Decision Making in Action ，及びDecisionの３冊が出版されている．

し，そこから微調整して最適な設定にするという戦現実的な場面での意思決定は次の4段階で行われ

略を用いている．本システムでは，そのようなユーる．最初は（１）環境を含めた状況を常にモニター

ザのタスクを支援するために，ログのデータベース

しているというプロセスである．次に（２）実際にとその参照機能をインターフェースの要件のなかに起こった変化を認識し，（３）対応策を選定する．

持ち込むこととした．

最後に（４）選定された対応策を実行する，というVersion 1 の使用経験に基づいて Version 2が作らことになる．これは，オペレーターのタスクとしてれ，更に 1 − 2ヶ月の試用をへてVersion 3 のインタ

要 求 さ れ て い る 監 視（ M o n i t o r i n g ） と 介 入ーフェースが開発された．これが現行のインターフ（Intervening） という Supervisory Control の枠組みに非ェースとなっている． Version 1 Interface と大きく常に近いものである．

違っているところは表示関係であり，ミミック表示

実際に Decision Making を行う際には，様々なエによりビームの状況が一目で把握できるようになっ

ラーが起こる． Decision のエラーはどのようにしている．このようにユーザからのフィードバックにて起こるか．例えば，心理的な要因を含めてバイア

よって，インターフェースのユーザアクセプタンス

スが影響する．さらに不適切な態度あるいは姿勢がを非常に向上させることができた．

反映する．ここでいうバイアスには，Human316

Machine System における事故に見られるような過信とが試される．しかし，このモデルでは「結果良けや警戒心の欠如などがある．また，「起こって欲し

ればすべて良し」と見てしまいがちで，意思決定がくない状況」に該当するような情報が見えたとき，行われたプロセスにはあまり注意が払われていな

積極的に対応しないで，「しばらく待てば消えてく

い．「これは規範型の意思決定のモデルになっていれるのではないか」という期待をもってしまう．そるのではないか」との指摘があり，実際にここがのため事態が進んで Decision Making のタイミング

NDM の研究者が問題視するところでもある．

を失うということがあると指摘されている．

確かに，規範型の意思決定の理論を否定するよう不適切な態度や姿勢にもいくつかの形態がある．

な実例もある．その典型的な例が消防士 である．

権威に対する反抗心が旺盛なあまり，人に命令され消防士が火事の現場に行ったときに代替案を全部列るのが嫌いな人などはエラーを起こすことがある．

挙して，それぞれのメリット，デメリットを計算しまた，超越的な力，あるいは運命的なものを感じてて一番いいものを選ぶことはせず，現場で頭に浮かしまうと，エラーを起こす．衝動的あるいは自分はんだものをやっている．

不死身だと思っていると，やはりDecision のエラーが起こる．

軍事にもそのような場面がある．例えば，いつ敵機が飛んでくるかもしれないような環境にイージス

Decision Making の能力はやはり改善できるだろ

艦がいる時，向こうから飛んでくる飛行機が見えた

うと言われている．但し，それには訓練が必要であとしよう．これが我々を攻撃するのであれば，攻撃る．訓練には頭脳労働的な側面とメンタルな側面とされる前にこちらがアクションをとらないといけなの二つの側面があるだろうと言われている．前者はい．そのような状況でエキスパートと呼ばれている

状況認識 （ Situation Awareness ） に関するものと人達がどんな考え方で Decision Making をしている

いえるが，状況に関連する情報を見つけ出し，関連のかを詳しく知った上で，それを伝承する訓練が必性を明らかにする能力は，レベル１の Situation

要であるといわれている．

Awareness とレベル２の Situation Awareness に相当

すなわち，NDMは，「実際の場面でDecision Making

する．また，対応策を列挙する能力は勿論必要であがどのように行われているかを正確に知ることが重るが，その対応策を実施した結果を予測できるとい要である」とのスタンスで研究が進められている．

う能力は，レベル３の Situation Awareness に関するものであるといえる．
NDMの例として挙げられるのは消防，軍事の例，
それから 航空産業 の例がよく出てくる．

しかし，NDMは実際にはそれほど新しい概念ではない．1970年代にはそれらしい考え方が出ている．
すなわち，「時間制約や不確実性の下では，規範的なモデルで記述されているものより遙かに単純な方

航空産業 において訓練にはどんな効果があるか法で決定が行われる」という指摘をはじめ，時間制ということについて，原子力と対比して考えてみる

約の下では明らかに規範モデルとは違うプロセスでことを問題として提起したい．

Decision Making が行われていると考えざるを得な

現在 航空産業 で行われている訓練の基本的な考いことが古くから指摘されていた．基本的にNDM

え方は，つぎのようなものである．すなわち，シス的な考え方は，「状況の診断」それと「代替案選択」

テムの変化をまず検出し，次にその変化がそのシスという２種類の意思決定を区別しようとするものでテムに対してどのような影響を及ぼすかを推定すある．その意味で，従来の規範的な意思決定は，実る．そして，システムをどのような状態に導くべきはその代替案選択のところに焦点が当てられていたであるか，システムゴールを選定する．つぎに，そものということができる．

れを実現するための代替案を列挙し，実行すべき代NDMの特徴は，状況診断の部分にある．すなわ

替案を選択，実施する．実施した代替案が適切なもち，状況診断を行う上で過去の経験が重要な役割をのであったかどうかを評価する．

果たしている．過去の自分の経験や知識とマッチン

現在の訓練では，与えられた状況に対してどれだ
け正確に代替案を列挙することが出来るかというこグさせて「典型性」を見出すことで，現在起こっているものを認識する．

317

また，「状況診断が完了すれば，代替案の選択をいるが推力は全然衰えていない」という状況を考え

ほとんど一意的に決まってしまう」とも考えている．

てみる．そういう時は，エンジンの消火を行わず，

例 え ば ， 飛 行 機 の 場 合 に は ， SOP （ Standard

まず離陸する．そして，上空で機体を安定させてかOperating Procedure ） が法的な規制に基づいて定めら，落ち着いて火を消す．これが基本的な手順であられており，それ以外のことを実行するというのはる．確かに手順にはそう書いてあるが，パイロット

現実的ではない．従って，代替案選択に焦点を当てが非常に悩むのは，「もし上空に上がってしまってるよりも，状況診断に焦点を当てて議論したほうがから火が消えなかったらどうするか」である．主翼良いと考える．

あるいは胴体に火がつくと，それは燃料タンクの上

NDMはどのようなモデルで表現すればよいか．

が燃えているのとほとんど同じことであるから，そRecognition-Primed Decision （RPD） と呼ばれるモれこそ大惨事になりかねない．従って，実際には，

デルはその一つである．先ず，状況診断において三離陸継続と離陸中止のどちらがいいかという，代替つの戦略がある．第一は（１）特徴の照合，次に案そのものの評価をしなければならない場面があり（２）類似性の利用，最後に（３）メンタルシミュ

うる．すなわち，「NDMの研究者たちが言っている

レーションである．代替案の選択に関しても，規範

ほどエキスパートの Decision Makingは単純なもの

型は代替案を全部列挙してからその一つをピックアではないのではないか．いかにエキスパートと言わップするのであるが，このモデルでは次のような，れている人でも，あるところでは規範型の意思決定

いわば多少いい加減なやり方も許している．（１）を行わざるを得ない場面があるのではないか」と考

satisfying アプローチは，一つの代替案が頭に浮かえるのである．

んだとき，それを実行した結果がだいたい満足でき

最後にNDM Conference の印象を述べておく．オ

るようであれば直ちにそれを実行する．（２）比較ープニングのセレモニーのスピーチには確かに評価の戦略として２例を紹介する．第１は，評価基Naturalistic Decision Making というキーワードが何準をランク付けし，最上位の評価基準を満たすもの

度か出てきた．しかし，個別の研究発表では，最終のなかから第２位の評価基準を満たすものを選び，のセッションに至るまでヒューマンファクターやマ

さらに下位の評価基準を適用する操作を続ける方法

ンマシンシステムの会議に相応した論文があまりにがある．第２は，満足すべき等重要度の評価基準のも多く，いわゆる NDM として，意思決定理論，特もとで代替案を全部スクリーニングし，すべての条に従来の規範型意思決定論に代わるものとして，ど件を満足する代替案が存在するかどうかを調べるものような枠組みが必要かは，全く議論されなかった．

のである．残った代替案にさらに何か別の判断基準を適用することもある．このようにして最後に一つの代替案を残すことになる．

6.2

Human Machine Interface の設計・評
価におけるNDM視点の位置づけ

NDMでは，Decision Making においては代替案の選択より状況に対する判断選択のほうが重要である

北村正晴（東北大学 大学院 工学研究科）とみなされる．「いったん状況判断の選択ができてしまうと代替案選択は自動的に行われるので，規範

1. はじめに型の意思決定などは不要である」と明確に主張する

Human Factorsに関わる研究，とりわけHuman

グループもある．しかし，彼らの主張にはエキセン

Machine Interfaceの設計や評価に関する研究においトリックなところがある．

てはNDM （ Naturalistic Decision Making ）（1） とか確かにパイロットが離陸を中止するかどうかとい

DES （ Dynamic Environmental Supervision ）（2）という意思決定は，基本的には規範型意思決定論にはそう現状認識に対応できる方向への展開を心がけるこ

ぐわない例かも知れない．しかし， 私自身はNDMとが今後重要になると考える．NDMの視点からは，に関して疑問を感じている．

多くの分野における熟練者の意思決定の特徴が改め例として，離陸の際に，「エンジンが火を噴いてて見直されている．具体的には，動的に状況が推移318

しているsafety criticalな条件下でも熟練者は，数理に，現実記述重視論に対してのモデル化必要論，あ的意思決定技術の見方からは非常に複雑で困難な問るいはユーザ主観重視の経験論に対しての原理また題に対して，意思決定を迅速かつ的確に行っているは規範重視論があるといえよう．本研究会の基本的のが実態である．これを鑑み，現実を反映した新し立場からは，これらの対立するイメージを統一的にい意思決定技法のありかたが研究対象として注目を取り入れた問題の定義と技術開発が必要であると考集めている．

える．

熟練者の作業遂行におけるDES的な側面の指摘に

たとえばDynamic Environmental Supervisionの見方

おいても同様に，時間的な制約がきびしい状況下でを重視すると，従来までは時間的には独立したシーの意思決定の実態を反映したインターフェース設計

ケンスと見なされてきた [通常監視，強化監視，異や教育訓練を考えることが中心的な技術課題として

常診断，対策決定と実行，及び必要な場合の 補修

取り上げられている．さらにDESでは

動的状況（Repair）]等のプロセスが，相互に入り組んでリアの別な切り口として，長い期間にわたってのライフ

ルタイムで非常に忙しく作動することもあるタスクサイクルのなかでその対象が今どのような状態に位の集合と見なされなければならない．

置しているかという条件が意思決定内容に反映され実態はそのようなものであるということを意識した（3）

るLife Cycle Managementの視点も重視される．原

少なくとも上で問題解決をはからねばならない．

子力発電所の場合には，本来の意味のLife Cycle

エキスパートによる現場行動の現実的な記述とそManagement的視点に加えて，次期の定期検査までれを反映したインターフェース設計にかかわる話題

どの程度の時間が残されているかを考慮に含める準としては， Human Interface 設計におけるユーザ参

ライフサイクル的視点も重要な意味を持っている．

加型設計，あるいはユーザのモデリング，User-

このような長期的視点の導入は狭い意味のDynamic

centered 設計など多くの概念やFrameworkがすでにとは一見異なるようであるが，いずれも対象を不変

提案されているのは事実である．たとえばチューリの固定的実体・状況としてとらえず動的に推移する

ッヒ工科大学のグループによる B-VOR Process あることを重視した着眼であることに注意したい．すな

いは非常に構造化されたModel of designer-user

わち，これらはいずれも従来のアプローチでは必ずprocessの提案（4）はその一例である．しかしながらしも十分でなかった 現実的な視点の導入の必要性

その内容はまだ抽象度の高い方法論の域を出ず，を指摘した提案といえる．

個々のインターフェース設計対象に特化，具体化し2. 基本的な指針

た場合の実際的方法論の部分は未確立である．

対象の実体やおかれている状況を現実的に把握す

User-centered Design あるいはエキスパートの能力

ることは工学研究に携わる者としては当然であるを十分に生かす設計という基本理念には何ら問題なが，Human Machine Interface関連の研究分野ではなく，反対すべき性質のものではないが，言は易く行かなかそこまでの現実把握は容易ではなくて，様々

うのは難しということである．インターネットが発な形に単純化し，理想化して議論をしていることが達してから，多数のユーザを相手にしてプロトタイ

少なくない．そのようなアプローチは研究の方法論

プデザインを公開し，スクラップアンドビルド過程

として必要であるが，現実との乖離の危険は常に伴を反復することを含んだグローバルデザインとかユっていることを研究者は意識すべきである．一方でニバーサルデザインであるとかの提案が盛んであNDMの分野ですでに自己批判的に指摘されている

る．そのような方法論は民生用機器のインターフェ

ごとく，定式化とかモデル化への視点を欠いたリアース設計に代表される技術領域においては一定の有リズムは単なる現象記述学となり，問題解決のため効性を発揮できると思われる．しかしながら民生機の汎用性ある技法を構築することは難しくなる．そ

器用インターフェースの設計と，原子炉運転用の計のためのNDM的視点に立った現実性の高いモデル

装盤の設計とは基本的に内容や要求レベルが異なる化の必要性が唱えられているが，今のところはその点についても注意が必要である．後者においては，ような成果を得るには至っていない．これを要する

提供情報の質や信頼度，さらには安全性に関する要319

求が格段に高い上，商品としての生産数は少なくラとを言い換えると，現実的な視点に立つユーザ参加

イフサイクルは長いので民生用機器に対しては有効型設計を重視するとしてもそれだけでは不十分なこな方法論であっても応用はきわめて困難である．

とは疑いない．やはり，それを補完する方法論としユーザである原子力プラントの運転員に，現在のインターフェースをどのように改良して欲しいかとてある種の規範論的またはモデルベースのガイドラインが必要であるといえよう．

問うても，答えが得られない場合が多い．人間は非高度なインターフェースを導入する必要性の背景

常に優れた適応能力を持っていて，本当の問題点はには，システム挙動が複雑で従来型の素朴な単一計

慣れていると却って見つけにくいという問題があ

測器単一表示計（single-sensor-single-indicator; SSSI）

る．従って， User requirements はしばしば現状維持型方法論では対処困難な状況が起こっているという傾向にある．そうすると問題点が不明で，何のため事実（5）がある．TMI-2事故の折りの警報雪崩現象ものユーザ参加型設計なのかわからない． 一般にユ

しくはクリスマスツリー現象は，SSSI方法論の短所

ーザからの事前知識の獲得が困難なのは，エキスパが顕在化し現象の複雑さに対処できなくなった代表

ート構築における知識獲得 bottleneck と共通性の高的な状況といえる．したがってインターフェース高い問題であって，その意味からもユーザ参加型設計

度化の主目的は「ユーザの目から見たシステム挙動

は理念としては望ましいが実現は困難な方法論といの複雑さ（complexity）を低減すること」と規定すえよう． さらにユーザからの事後のフィードバッ

ることができよう．ここからさらに考察を進めるにクという民生用機器では普通に期待できる効果につは，概念的に規定されたcomplexityの明確化が必要いても，原子力発電所計装の現場で様々な事象を網になる．

羅的に経験するような状況は考えられない以上，実本研究グループでは，オハイオ州立大学の David

際には期待できないことになる．

Woods 教授によるComplexity の概念（6）を借用して

３．具体的提案の事例考察を進めている．具体的には，システムの代表的

このような様々な困難を十分に認識した上で，次元数の多様性，Component 結合の干渉の複雑さ，

NDMやDES研究が重要視するような，現実的な課

対象状態についての知識の不確実さ，生起可能性の

題認識に基づくインターフェース設計の方策は如何あるシナリオのリスクなどがcomplexityを増加させにあるべきかを考えることが必要である．本共同研ているので，インターフェースによる情報提示の適究では，最終的な枠組みを提案する段階にはまだ至切化を通じて上記のcomplexity規定要因の各々を減っていないが，例えば，開発チームには経験深いユ

らすという方向で考えている．

ーザが常時参加していることが重要な条件であろ別の観点からの規範論的要請としては，ユーザ視う．さらに，このユーザは，評価者であるだけでな点の多様性への対応がある．DESにおいてしばしばく，出来れば開発者として積極的に関与すべきであ

指摘されるように，ユーザの視点は決して一面的でる．そして，計装系ハードウエアを全部作り直すのはなく認識論的な多様性（cognitive diversity）をもは大変であるが，コンピュータ画面上でインターフっているので，それに対応した多様な，それぞれにェースのプロトタイプは繰り返し製作できるのであ適合した情報提示方式を作り込んでおくことも大事るから，それを用いた進化型の設計（evolutionary

である．このような観点に沿った基礎的なインター

design）は基本的に可能である．ユーザの要望を反フェース設計提案としてはR.Lindsay,L.Beltracchiな映しつつ挙動をも予測して設計し，その経験をフィ

らびにRasmussenによるSRK（Skill-Rule-Knowledge）

ードバックして作り直すという繰り返し過程を経て意思決定モデルをふまえた提案 （7）があるが，本共進化型設計を実行するのである．ただし，ここで進同研究では，機能と構造あるいは状態と挙動など多化プロセスをスタートさせる出発点段階で大きな問様な認識に対応する情報提供方式が検討されつつあ題が残っている．ユーザからの要望をどのような具る．このような多様化によってユーザは時々刻々の体的インターフェースの形態として具現化するのか

自分の視点に整合した情報を受け取ることができてという点が依然として未解決のままである．このこ

認知的な負担を効果的に軽減できる．また，複数の320

運転員が意識的に別の状況認識モードで対象の理解（5）Vicente, K.J. and Rasmussen,

J.: The Ecology ofにつとめ意見交換を通じて総合的合意形成を行うこHuman-Machine Systems: Mediatingとで，思いこみや勘違いなど人間が陥りがちな認知

Perception

バイアスの弊害から逃れる効果も期待できる．

Psychology, 2, pp.207-250 （1990）

インターフェースの機能を人間・機械結合認知シ（6）Woods,

Directin Complex Work Domains, Ecological
D.D.: Coping with Complexity, The

ステム（Human-machine joint cognitive system）の高

psychology of human behavior in complex systems, in

度な実現手段ととらえる立場からはErik Hollnagel

L.P.

教授によって，この結合系がある種の平衡状態を実（Eds.）, Mental models, tasks and errors, Taylor and

現し，維持することがインターフェースの役割であFrancis, pp.128-148 （1988）（8）

Goodstein, H.B. Anderson and S.E. Olsenがある．そしてこの立場からは，安（7）Beltracchi, L. and Lindsay, R.: A Strategy for

定な平衡状態へのスムーズな遷移を支援するため予Minimizing Common Mode Human Error in

見機能を向上させることが強調されている．この提Executing Critical Functions and Tasks, Proc. 8th案も本報告の文脈からは，ユーザ主張重視方式を補Power Plant Dynamics, Control and Testing

完する規範論的な提言とみなすことができる．

Symposium, Knoxville, pp.19.01-19.07（1992）

るとの指摘

4. おわりに
以上，インターフェース設計と評価における
NDMやDESに代表される現実的な視点の意味と，（8）Hollnagel, E.: Designing for Complexity, Advancesin Human Factors/Ergonomics, 21B,pp.217-220（1997）

それを具現化するための２種類の方法論すなわち，ユーザ主観重視型の経験論と基本原則重視型の規範7.

論を統合したアプローチの重要性について紹介し，

高度情報処理技術による観測データからの法則の発見

併せて若干の私見を述べた次第である．原子力発電所に代表される大規模複雑システムの安全に中心的な役割を果たすインターフェースのありかたを考え

7.1

観測データからの尺度制約による科学的法則発見と複雑系への展開る際の重要な視点としてなにがしかのご参考になれ
ば幸いである

文献

丹羽雄二（ INSS 技術システム研究所）

本研究会の主旨は，原子力工学を主題とする，日本の産学協同によるグランドチャレンジである．と（1）Zambok, C.E. and Klein, G.: Naturalistic Decision
Making, Lawrence Erlbaum Assoc.,（1997）

ころが，残念なことに，日本からユニークなものがなかなか発信されていない．日本では自然科学系は（2）Hoc,J.M., Amalberti,R. and Boreham,N.: Human

基本的になにか物事を解決するときの解決学に偏りOperator Expertisein Diagnosis, Decision-Making andすぎている．それに対して人文科学系は，観測デー

Time Management, in J.M. Hoc,P.C. Cacciabue E.

タから現象を説明する記述学に専心しすぎる余り，Holnagel （Eds）EXPERTISE and TECHNOLOGY,

解決への具体的な糸口を示唆できていないのではな

Lawrence Erlbaum Assoc., pp.19-25 （1995）

いか．我々が直面するシステムの複雑化は，近年ま（3）柴田清：LCAの可能性と限界，BOUNDARY 2,

すます進んでいると指摘されて久しい．これらの複pp.2-6 （1998）（4）Held, J. and Krueger, H.: Who is the Designer? The
B-VOR Process of Participatory Design, Human-

雑なシステム（複雑系）を学術的に取り扱おうとす
れば，従来の縦割り的学問の枠に囚われないアプローチが望ましい．

Computer Interaction: Ergonomics and User

工学は安全を確保するために必要な問題を解決しInterfaces,1, Lawrence Erlbaum Assoc., pp.1162-

なければならない．しかし，複雑系のモデリングは1166 （1999）

甚だ困難である．そこで，解決を急ぐあまり，いわ321

ゆるソフトコンピューティングが氾濫している．例の尺度制約による第１原理式の発見の原理を確立しえば，手続き的にはニューラルネットワークで解けた．鷲尾助教授らの研究によると，この適用として，るので，それに頼ってしまう．現象の物理学的な考

複雑な回路網への多数の入力，出力データから，計察や，数学的な妥当性の検証を忘れて，モデルをい算機が第一原理式として発見したものは，まさにこきなりたててしまうというアプローチは自然科学のの回路網の（電子）回路方程式であった．

研究に携わる者として避けるべきである．

以上を簡単にまとめると，尺度の研究には一方，人文系の学問，例えば，社会学の方は，主

Thurstone, Likert, Guttman の先駆的な試みを受けて，流をなすのがアンケートから得たものをデータとみStevens による尺度の体系的分類 （1946），Luce になして，現象の解明ないしは現象の記述にあたるのよる尺度間の拘束式の導出 （1959）という流れがで，結果については直感的になるほどと思うのであある．鷲尾・元田両氏は，Luceの成果を多変数系にるが，結果と解決を結びつける方法を提案している

拡張することに成功したという点で，注目に値する．

例は聞かない．

本来，尺度制約は人文科学（心理学）の領域にお複雑系の問題を解決しようとするに当たっては，ける研究から導かれた概念であるから，ここで得ら

上記に述べたように，数学的な制約から「原理としれた研究成果を元の人文科学に還元することは有意て成立する式」でモデルをたてるという新たな展開義である．

が考え得る．これを第１原理式と呼ぶ．鷲尾助教授

一方，INSSとして興味ある問題に，「アンケートによれば，第１原理式は，以下の条件が成り立たね

から得られるデータは科学的か？」ということがあばならない：

る．この問題は，西原英晃 京都大学名誉教授から

1. 「記述」に含まれる属性量が測定ないしは推定

社内的な研究会において提起されたもので，この問できること（客観性）
2. 対象系に含まれる広範囲の現象に対して規範が成立すること（普遍性）
3. 同一条件の元での反復試行に対して規範が成立すること（再現性）
4. 規範に矛盾がないこと（健全性）
5. 規範を表す関係式が数学や構文の公理に従うこと（数学的制約）いに対して否とする根拠は時として私自身が「まじめに答えていない」という事実に由来する．この疑念に対しても，今回の共同研究で，アンケートデー
タは科学的に信頼すると結論付ける傍証が得られたと考えている．
最初に取り上げる問題は出来るだけ簡素なものとするため，地震のリスクを頻度 x で表現し，住宅に投資しようとする価格 y をもって地震のリスクに対さらに，第１原理式は，応用のために簡素に表現さする感覚強度とする．実際に研究のためのアンケー

れることが望ましい．

ト調査を試みた結果によれば，地震の頻度で表した

ここで，複雑系に関して，自然科学で言うモデリ

物理的強度 x に対する住宅投資額で表した感覚強度

ングに何故行き詰まるのかについて，私見ではあるy との関係から得られる予測は次の如くである．

が，私は自然科学が「強い制約」に拘り過ぎている

１．地震に関して，10年に一度以上の高いリスクに対しては感覚は鈍る．

からと結論づけている．「強い」については定義は未だ考察しておらず，今後，議論されなければなら

２．地震に関して，自分を含めて５世代に一度程ない．一つの解決として，制約緩和を考慮したアプ

度のリスクに対しては，有意な反応を示す．

ローチを提案したい．すなわち，心理学における尺度の導入がこれに該当する．尺度は自然科学系で扱

7.2

観測データからの尺度制約による科学的法則の発見と複雑系への発展

鷲尾隆

う変量である絶対尺度，比例尺度，間隔尺度の3種類のマッピングを考える．このアイデアは既に後で述べるLuceによって提唱されたものである．鷲尾助（大阪大学 産業科学研究所）

教授らは，高度情報処理の応用という観点から，
Luceの結果を拡張し，多変数系（複雑系）への上記

従来の物理的なモデルに比べると，勝手が違う部

322

分もある．ヒューマンファクター （HF） について

System）というシステムを開発した．

は過去に累々たる研究成果が積み上げられてきていこれは IJCAI（International Joint Conference onる．しかし，その知識をどう使えばいいのかは明らArtificial Intelligence）という，人工知能関係の分野

かでない．ある実験で得られたデータを他の技術とでは一番有名な国際学会で一昨年，発表した．日本

組み合わせて，他のところでも使えるように知識をでは人工知能学会賞を受賞した．ただ SDS も，実整理していかないと，その分野の発展はおぼつかな

験装置があるような環境を想定し，計算機を使ってい．

法則式或は規範モデル式を探すといういう意味で人工知能の分野では，20年位前から法則式を計算

は，BACON と変わらない．

機に発見させることが研究されている．人工知能学

現実の経済問題，社会問題で実験できないところ者としても有名で，またノーベル経済学賞をとったではどうするか．そこからは先ほどいったような規

ハーバード・サイモンという人のグループが中心に範的なモデル，或は第一原理法則式と呼ばれるようなってシステムを開発し，その後，いろんな研究者

なものが，もし得られれば，これは非常にいいに違が幾つかのシステムを作った．彼のグループで最初，

いない．それはヒューマンファクターのような分野

哲学者 BACON の名前を取って，実験装置を計算機

でも役に立つに違いない．いろんな受動的観測デーに与えて，いろんな対象運動を計算させ，それからタによってモデルを当てはめる方法がある．ただし，対象を支配する規範的な法則を見つけだそうという数学的な規範を満たしている可能性ということとを試みを始めた．それを引き継いだ弟子たちやそれに考慮していない．つまり，もともと非線形な現象に刺激された他の研究者達が ABACUS とか COPER

対して線形の式を無理やり当てはめてみたり，世のとか，いろんなバリエーションを開発している．と中全てシグモイド関数で表されたりして，現実はそころが，実用上は問題があり，実用化には至っていうでないのに，無理やり当てはめている．要は，近ない．というのは，非常に計算量が多く，実験の手似式で求めている．従って対象系を支配する法則式

間がかかる．結局は，法則式として必要とされる数による表現を最初から概念的に仮定しているから，学的な制約，あるいは記述の関係性ということは考操作性が保証されている，翻って言うと，先ほどいえていない．再現性とか普遍性だけを取りあげていった操作性が受け入れられるような記述，あるいはる．従って，それが本当に実験式であるのか，操作モデルが得られる保証はない．すなわちオペレーシ

性を受け入れるという意味での第一原理であるのかョナルなモデル（入力が操作可能なモデル）が得らという保証がなかった．

れる保証はない．そこで，今言ったような背景から，またこれらのシステムは統計処理が不十分で，実自動的な観測データからオペレーショナルなモデル

験上の誤差やノイズに非常に敏感なシステムであっや，いろんなモデルのフラグメントをあわせると新た．それに対して，単位次元解析という方法で，単しいモデルを作れる，と言う意味での第一原理モデ位の情報を使うと，規範的な問題であればみたさな

ル式あるいは規範的モデル式を発見する手法を考ければならない第一原理式の形はある程度決まるのえ，社会心理学の分野で試みた．

で，そのモデルの式の探索をすることが出来る．た

この場合，尺度の制約という数学的制約をつかう

だこれは物理系ではいいが，社会学系の問題になるということが前提条件である．また，アンケートをと，単位がわからないので研究の対象には結局出来

作るときあるいはデータ分析をするときに注意を要ない．単位が分らなくても，尺度の知識から第一原

するは，対象が取りうる状態のうち極端に偏った部

理或は規範的モデルであるための制約的な条件を導分の観測データからだけでは，グローバルに成り立く事が出来て，それを使って計算機にモデルを探さつような法則式，操作可能な式，規範的な式を求めせれば，規範的なモデルあるいは第一原理法則であることはできない．逆に言うと可観測性が低い状態

るという保証がある程度あって，操作を受け入れる

では正しいモデルを得ることが出来ない．

ことが可能なモデルあるいは法則式を見つける事がHelmhortz の自由エネルギーとか，熱力学に出て出来るだろう．そこで，SDS（Smart Discovering

くる量は直接量れない量が多い．結局直接測れない

323

量が重要な役割を演じている．そこで測定論というの関係を表す関数はべき乗の関係しかないというこ

分野が生まれた．その後哲学者に受け継がれ，そのとを提唱した．それから，Buckinghamという人が，流れでStevensという人が尺度の分類をした．

比例尺度で表される変数の方程式があったときに，比例尺度として思い浮かべやすいものは質量である．質量ゼロはどんな単位で測ってもゼロであり，それを使って全部無次元の二次変量で表すことが出来るということを導いた．

絶対的原点が本質的に定義される．間隔尺度というそれに対して，我々のグループで，先ほどののは，思い浮かべやすいものは温度である．原点はLuceの知見に基づいて，多変数の式を合成すること人間が勝手に決めたものである．位置エネルギーもが出来ることを示した．結局は変数が比例尺度と間エントロピーも同様である．それに対して絶対尺度

隔尺度で表される変数の間には，線形和とべき乗のと呼ばれているものはSteves が研究しなかったもの

積，対数からなる関係しかない．ある特定の二種類

で単位が無い．これ以外に名義尺度とか順序尺度がの関係式しか，比例尺度と間隔尺度の間には直接的ある．

な関係はない．測定量は比例尺度と間隔尺度の何れ

Psychological Reviewに，Luce という人が，尺度かであると考えて良い．そういった測定量の間の関同士にはある特定の関係しか成り立たないといっ

係式は，もしそれが規範的な式であるならば，もした．比例尺度同士には，べき乗をして，ファクター

くは第一原理式であるならば，ある種の数学的関係をかけたもののみ成立する．我々の研究では間隔尺を持つということである．我々が提唱する方法を

度と比例尺度の間には逆関数が成り立つことを仮定

Extended Product Theorem と名付けた．もともとのしているところはLuceの結果と異なる．間隔尺度同測定量があったとき，これを無次元量の式に変換す

士は線形の関係にしかなりえない．なぜそんな関係ることが出来て，各無次元量はもともとの変数から式しか成り立たないのか．

今 X と Y が比例尺度

こういった式で定義できる．無次元量の関係式のこだとしよう．X が一辺の長さで，Y が立方体の体積とを ensamble と呼んで，各無次元量の数から定義だとしよう．仮に Y＝log X という関係を思い浮かする式を regime という．これは次元解析の伝統的べたとすると，X は比例尺度だから単位変換できる．

な呼び名である．従って，当然普遍性とか，再現性

体積 Y の値も変わるが，もし X に対して Y に対数とはもちろんチェックしなくてはいけないが，数学の関係があるとすると，単位変換するともとの X

的にこういう関係しかないということが証明されてに kX を代入することになるからlog X は log k だけいるから，どれが比例尺度で間隔尺度かわかると，増加する．Y は体積で単位変換された量である．

それぞれ regime 式に当てはめて，データの中にこ

これは何を意味するかというと，体積が原点シフト

ういう関係式がないか探していけば良い．こういっを起こしている．単位変換に対して原点が移動するた式に分解した形で，データ間の関係を認めることというのは，Y が比例尺度，体積が比例尺度であるが出来れば，規範的な法則式で表すことが出来る．

限り，起こり得ない．そういうわけで，一辺の長さ

実は絶対尺度は単位をもたない．Luce の得た結と，体積の間には，常識的に log の関係はありえな

果にない．何の制約も受けない純粋な数である．どい．このようにして，体積と一辺の長さの関係に止んな関係でもありうる．絶対尺度だけは Product

まらず，Luce は一般的に比例尺度同士の間には，

theorem にのらない．ただ，我々物理で直接測れる

対数関係はありえないということを主張して，同じ，量で，無次元というのはない．測定量は必ず単位を又は異なった尺度間の可能な関係というのは実はこ持っている．

れしかないんだ，というのを数学的に証明した．

データが与えられた時，それからどうやって，上Bridgeman という人が物理学の分野で，Product

述のような，関係式を見つけるか，ということにな

Theorem によって比例尺度間の許容関係を定義した

る．どの変数がどの regime に属するか，という全（Physical Review）．Stevens以前のことなので比例尺ての組み合わせに対して当てはめの計算をすると，度という概念は無かった．現在の尺度理論に翻訳す

膨大な組み合わせになる．そこで，n個の観測変数

ると，変数が比例尺度であるときに，それらの変数があるとき，任意の二つのペアの量の観測量だけに

324

注目し，他の観測量に関しては，観測量に非常に似リー法というやり方で，いわゆる取ったデータの変通った量だけを持ってくる．観測データが沢山必要換を行った．ある事例，例えば30年に一度で3000万だという前提はあるが，ある i 番目と j 番目の観測

円の住宅，という事例に対してどれぐらいの人がど変数だけを除いて，残りの観測変数に関しては，そ

ういうところに丸をつけたかというヒストグラムがの近傍にある似た値を持つデータを持ってくる．と得られる．これに対して，例えば，240年に一度でいうことは，仮想的に，変数 Xi と Xj 以外は値を3億円の住宅，というのはどれくらいのひとがどこ固定した実験をやったのと等価である．そうすると，にポイントをつけるか，ポイントの低い方から高い

部分的に二変数の関係だけが分る．結局，近似的で方まで，ヒストグラムを取る．そうすると，両者のあるけれど，X i と Xj の関係が分る．それはどんな

分布のピークが異なってくる．このピークの相違に式に当てはめてもいいというのではなく，特定の規着目して間隔尺度の量にデータを変換する方法を系

範を満たした式に当てはめを実施する．あとは求ま列カテゴリー法という．従って，生のデータを使う

った式に関しては，組み上げていって，前述ののではなく，生のカテゴリーの値を使う．それを全

regimeを順番に組み合わせて結合して一つのモデル

体の被験者の分布に直し，全体の被験者の分布からにしていく．このように，多変数系の第一原理式をみた確率変数に直して，間隔尺度に直す．このよう求めることができる．

にして，数学的に間隔尺度が保証されたデータを得先に延べたように，二変数間の関係がわかると，ることが出来る．

例えば，Xｉと Xj の間の関係が線形であるというそれを使って，X1 をリスク，X2 をコスト，O をことが分ったとすると，三つの変数間の関係を試み，先ほど系列カテゴリーで得た間隔尺度法の嗜好度，成功であるかどうかチェックして，成功であれば一ということにして先ほどの Luce の二変数式をあて本の式にまとめる．変数が全部で６つあれば，６かはめる．残りは比例尺度ですから， X 1 と嗜好度のら３とる全ての組み合わせに関して，整合性をチェ間には対数の関係か，べき乗プラス定数の計算式しックして，全部の係数が互いに整合であれば，一つか成り立たない．そのようなものの，三つ組みの組の式にまとめる．それをすべての関数に関してやっみ合わせが出来る．さらに統計でチェックしてみるて，全体で６変数の式にまとめる．この際に，統計と，結局二つしか解が出てこなかった．耐用数年と的なフィッティングをやって，カイ乗検定を，Luceの間の関係式と，リスクとコストがべき乗積で組みの式が，二変数関係式として当てはまっているかチ

合わさって嗜好度になるという関係式と，数学的にェックをする．ひとつひとつチェックしながら，最機能を満たしている式が二つしか出てこなかった．

後に一つの式にまとめる．

ほんとに規範的かどうかを調べるためには，さらにここで，INSSと共同で試みた例について記す．

詳しく普遍性あるいは再現性など，さらにデータを

例えば，30年に一度大地震が来るような場所に3000取って実際に当てはまるかどうかチェックしなけれ万円の住宅があるとする．240年に一度大地震がくばならない．そういうことをやって操作可能なモデるような場所に ３億円の住宅があるとか，いろん

ルとして，地震のリスクと嗜好度に関する，あるい

な組み合わせのパターンを見せて，どのくらいあな

はコストと嗜好度に関する第一原理式として受け入たはこの住宅に購買意欲があるかというのを７段階れていいだろうということになる．2変数についての中から印をつけて選んで貰うというアンケートを説明したが，INSSとの共同研究では，地震リスク

やった．リスクとコストと嗜好度の関係式をつくっと住宅コストがどのように嗜好度に影響するかにつた．ただ，アンケートを取ったときに，リスクといいても，第一原理式の発見に成功している．

うのは何年に一度という比例尺度に該当する．コス

今後は，連立方程式とか微分方程式を求めるようなトも金額だから比例尺度となる．問題は嗜好度であ研究をこれから目指したいと思う．

る．これが一体何の尺度になるかはアンケートの取り方に依存する．アンケートのときに尺度補正をやり，その時に生のデータを使わないで，系列カテゴ

325

7.3

社会現象の第一原理式（連立式）の発見について想的実験を通じて，各数量ペア間の定量的制約関係を求める．もし他の数量の準統制下である数量ペアが十分有意な相関を示せば，その数量間には制約関

鷲尾隆 （大阪大学 産業科学研究所）

係にあると見なされる．このことはデータのばらつきを利用して仮想的にある数量を操作し，他の数量

今回は観測データ間の関数関係（原理式）が連立値の決定を確認することに相当する．そこで，この方程式で表される社会心理学上の問題を取り扱う．

ような仮想的操作を今取り組んでいるのは，Scientific Study Systemであ的決定をって，要は，実験あるいは観測で得られたデータか相関を示すか否かは，統計検定で評価可能である．

ら資料間の関係のシステムを発見して，法則式（第以上で述べた基礎原理に基づいて，観測データか

一原理式）を求めることである．最初は実験で得た

ら対象系を表す連立方程式の基本構造を同定するアデータから基本的な法則式を導くことを試みた．今ルゴリズムを考案した．入力として対象系のモデル

回は連立方程式（第一原理式）を実験系に対して求化に使用する数量のリストと，それらの受動的観測める方法を開発したのである．すなわち，社会現象

値の情報を与える．そして，少数の数量の準統制かに関しても第一原理式を導く方法を開発した．

らはじめ，準操作を通じて他の数量の中に準決定さ

準決定

準操作 ，他の数量値の仮想と呼ぶ．数量ペアが十分有意な今回は観測系で観測測定値の間の相関情報と連立れる数量が生じる組み合わせを探索する．発見され方程式が持っている完全部分集合とを結びつける研

た準統制及び準操作，準決定数量の組み合わせは，究について報告する．それを公衆の社会基盤に関わ完全部分集合の独立成分として同定される．更に，る心理的な数量間の依存関係に適用する．該当する完全部分集合のモジュラ束構造を利用し，ある独立連立方程式を発見するためには，連立方程式がどん

成分が得られればそこまでに得られた各独立成分中な構造を持っているかを知ることが必要である．先の自由度の数量及び何れの独立成分にも含まれない

ず，どの方程式にどの変数が現れるかというトポロ

数量を準統制及び準操作に用いる．これを繰り返し

ジーを 0, 1のマトリックス（接続行列）で表す．そて全独立成分を導出することで，観測データが表すの上で変数間の依存関係を調べ，どの変数がどの時対象系の数量間依存構造に忠実であることを保証し期に現れたらよいかということ逐次に見つけるのでた連立方程式の構造正準形を得る．

ある．そのためにはいろいろな数学的な整理が必要

以上によって得られる対象系の構造正準形に基づである．まず，ある変数の値を固定（統制）してみき，筆者等が提案した観測データからの法則式発見

る．そして別の変数を操作（操作）したとき，どの手法を適用して各方程式の定量的形式を１本ずつ求変数とどの変数の値が決まるか（決定）ということめることができる．当該手法は，はじめの節で述べを実験的に調べる．観測データの場合には，このよた「各数量のスケールタイプが知られていること」

うな統制―操作は出来ない．そこで仮想的で近似値という仮定の下で，尺度制約と恒等制約という２つ的な統制を行って相関係数を求める．「 対象系が取の数学的制約によって，数量関係の探索空間を効率り得る状態について極端な偏りのない観測データが的に削減する．また，上述の準統制及び準操作と同得られていること．」という条件が成立する場合に様に着目する２数量以外を仮想的に統制し，２数量は，以下に述べる数量の近似的な統制及び操作を行間の定量的関係を導出するデータフィッティング手うことで仮想的な実験が可能になる．

法を用いる．そして，これにより求まる各２数量関対象を表す数量の中で，幾つかの数量を近似的に係をボトムアップに合成して，多変数から成る１本

統制することを考える．観測データから統制すべきの完全方程式を得る．ただし，１本の式に含まれる

数量についてある近傍の値を持つデータのみをサン

数量の数が少ないほど当該手法の同定処理の効率がプリングすることによって，近似的に統制したデー

良いことを考慮し，数量の代入消去によって対象系

タを取り出すことができる．このようなサンプリンの構造正準形の各式に含まれる数量の数が最小になグをるように変形してから，当該手法による処理を行う．

準統制と呼ぶことにする．これに基づく仮326

社会現象への適用への試みとして，このFrameworkに従ったアンケートを作成し，その集計は完了している．その主題は，諸々の社会インフラ
ストラクチャ（火力発電，原子力発電，ゴミ焼却場
他）に対して，それらのイメージを形成する因子の依存関係を求めることである．
現在のところ，データの構造については，大体のものが得られたが，具体的な連立方程式の形までは求められていない．

8．結言
思い思いの研究が進められており，明確な焦点を結んでいないという印象は避けがたい．将来，どの研究が発展して本流となるのかは予測できないので，この事自体に問題があるのではないが，外国生
まれの新しい着想を追いかけるのではなく，静かに
深く思索することが肝要である．
一方，基礎研究と原子力発電技術との協力研究が数々の実を結びつつある事はよろこばしいことである．このような実績に基づいて虚学に陥ることなく，技術の向上に役立つ成果を目指したい．
なお，この報告の作成については，西原宏前技術
システム研究所長の協力を得たので，ここに記して謝意を表明する．