EXPERT SYSTEM FOR THE DIAGNOSIS OF BEAM OPERATION TROUBLE
Yoshinobu SHIBASAKI, Masakatsu MUTOH, and Isamu ABE*
Laboratory of Nuclear Science, Tohoku University
2 - 1 1-Chome, Mikamine, Taihaku-ku, Sendai-shi, Miyagi-ken, 982, Japan^National Laboratory for High Energy Physics(KEK)
1-1 Oho, Tshukuba-shi, Ibaraki-ken,305, Japan
Abstract

A prototype of the Expert system which supports the beginner in the Linac operation has beendeveloped using an expert shell(NEXPERT OBJECT) and Hyper Card on the Macintosh. Thissystem is linked Database for the Linac control. The operators are supported by answering to thequestions and executing instructions from the system.
ビーム異常時に於ける診断型エキスパートシステム( 2 ) プロトタイプの構築
1 、 はじめに昨年のリニアック 研 究 会 で 、 我々は定常運転中 に 突然ビームがでなくなったときの診断時に於けるその知識の構造を分析した【1]。 そこでは知識表現として、” 初心者モデル ” に限定した場合、 ほとんどがプロダクシヨン ル ー ル に よって表現することが可能であり、 また、効率的な推論を行わせるには フ レ ー ム による階層構造を持った知識表現が有効であるとの結果を得ることが出来た。 それにもとずき、得られた知識をさらに分析、洗練する作業と実際に運用するシステムのブロトタイブを構築した。
2 、 システムの概略

現在、核理研での機器の制御は、制 御 用 コ ン ピ ュ ー 夕 （//VA xn ) とそれぞれの制御機器をつないでいる光ファイバ一によるネットワークによって結ばれており、 それらの機器のデータは、制御データベースとして制御用コンピュータ内に蓄えられている [2]。 また、制御用コンピュータは、E th e rn e t によって核理研
上 5 ン
制御卓

Q マ グ ネ ッ ト 電 源 分 析 電 磁 石 電 源

ス テ ア リ ン グ コ イ ル 電 、源 フ ォ ー カ ス コ イ ル 電 源

図 1 制御系概略図

内、あるいは東北大学内外のネットワークに接続されている。今回のプロトタイプの制作には NEXPERTOBJECTとMacintosh II ci を使用しEthernetによって制御用コンピュータと接続した。 （図 1 参照） これによって制御機器のデータベースを利用することが可能になる。 そのデータを診断に利用することによって、問答数を減らし、 シンプルな形で解答を得ることが可能である。

3 、知 識 ベ ー ス の 構 造
知識ベースの構造については、昨年のリニアック研究会 [1]及び、技術研究会 13]において報告を行ったが、これらをまとめると次のようになる。知識ベースの構成としては、表層知識として運転に関しての経験的な知識、及び推論の戦略、深層知識として加速器の運用規則、機器構成の知識等である。具体的にそれらの知識としては、

1 、パルス電源に閨する知識

2 、直流電源に関する知識

3 、実験の種類に関する知識
4 、運用規則に関する知識
5 、 ビームコースを特定する知識
6 、調査範囲を限定する知識7 、仮説を導くための知識
8 、仮説を証明するための知識9 、不足している情報を補うための知識等に分類することが出来、 これにそって知識を獲得した。 プロダクションのルール数としては 、 1 0 0 程度と比較的簡単な診断であってもこの程度のルールが必要である。

4 、既 存 デ ー タ ベ ー ス と の リ ン ク
システムの概略の項で述べたように、既存の制御機器データベースのデータを利用することは、知識べースシステムと支援を受ける人との煩雑な問答を減らし、 また、的中率の高い推論を行わせるためには必要不可欠なものである。 このデータベースと Macintosh上のNEXPERT-OBJECTをリンクする方法としてVAX をMacintoshのサーバとして動作させるなどいくつがの方法が考えられるが、 プロトタイプということと現在ある資源のみを使うということで次のようにした。UNIXのワークステーションである
DEC-StationとMacintoshはTCP/IPプロトコルによ つ て接続される。 またVAX とDEC-StationはDEC-Netによつて接続される。 （図 1 参照）【VAXMacintosh

5 、入出力インターフェース
実用的なシステムを組むに当たって一番大変なのはその中核である知識べースを組み上げることであるがH y p erC ard-«

11，丨丨丨丨丨丨

その使いやすさを決めるのは直接人と接するマンマシ

制御データベース

ンイン夕一フェースである。幸いにも現在は、簡易型の言語を用いて、あるいは言語を用いない方法によって、 それらを表示する画面や、入力を促すための処置

N EX PE R T
O B JE C T^ ___>

を行うことが可能である。MachintoshにはHyperCardと知識ベースいう簡易型のアプリケーションがあり、推論のェンジンであるNEXPERT OBJECTとのリンクが簡単に行えるようになっている。

図 2 システム概略図

図 2 に、今回構築した シ ス テ ム の 概略図を示す。 マン マ シ ン イ ン タ ー フ ェ ー ス と 制御デ一夕 ベ ー ス へ の ア ク セ ス は 、 上述したように HyperCardによって行う。

また、推論 ェ ン ジ ン であるNEXPERT OBJECTは推論上必要な デ ー タ を 得る た め 、 あるいは オ ペ レ ー タ へ推論の結果や処置の方法を助言するための表示を出すよう HyperCardへ 指示する。HyperCardは、 そ の 指示を受けて該当する カ ー ド を 表示したり オ ペ レ ー タ へ の 入力を促す。 また、 デ ー タ ベ ー ス にある必要な デ 一夕を取り込む。 図 3 にオ ペ レ ー タ へ の 質 問の カ ー ド と 結果を表示した例を示す。 オ ペ レ ー タ は 、 マ ウ スを使って該当する部分を選択するか、 キーボードから答えを入力することによって最終的に結論を導きだす ,Der jult Que ：Question's Slot => gun^catrvxlShUdown^slatus萨アイン夕一ク舻興霜k 麗われ密す

gun_cathodのShutdown^status は间ですか？

•Typeastringorselectachoice
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図 3 カード表示例

6 、診断の実際実際に推論を行わせた結果を図 4 に示す。 これは、NEXPERT-OBJECTの持っているルールネットワー
クの表示機能を使用して得られたものである。加速器を実際に運転をして行ったものではなく、疑似的にデータを作りそれをもとに推論を行わせた。 このシステムはまずデータベースのデータを取り込み推論を行い、そこから得られた仮説にもとずいてオペレータに、あらかじめ HyperCardによ つ て作られた対応する力一ドを表不することによって、行動の指不と足りない情報の入力を促している。 それらの支援を受けながら最終的に ” ドアインターロック異常” と言う結論に才ペレ一夕を導いている。 また過去の寧例にもとずいた推論の有効性については認められるが、残念ながらまだ確立されてはいない。

7 、 まとめ
今回は、診断のための対象を非常に限られた範囲に限定して知識ベースを構築した。規模としては、プロダクシヨンルールで 100位と比較的小規模ではあるが、入出力のインターフェースあるいは、既存のデータベースのリンクなど、ある程度そのまま実シ

図 4 診断例ステムへと移行できるプロトタイプとなっている。今後、 この知識ベースの拡張を推し進めることによって実用的なシステムへと導くことが可能である。 また、過去の異常と原因の閨係をデータとして蓄積しておき、推論時に最新の事例をもとにする、あるいはその傾向をもとに推論を行わせる等で、効率的に推論を進める必要がある。そのために、人間が介在しないで事例を収集できるシステムが必要であり今後の課題である。
参考文献[ 1 ] Y.Shibasaki, et al., Proc. 16th Linear Accelerator Meeting in Japan 1991, p.333.
[3] Masakatsu Mutoh, et al., Proc. 7th Symposium Accelerator Science and Technology 1989, p.240.
[ 3 ] 柴崎義信、他 ，Proc. Engineering and Technology in Basic Research 1992, p.141.