HAIシンポジウム2006
Human-Agent Interaction Simposium 2006

1A-1

フレーム表現による状況モデルの表現方法の提案
清田 昌宏†

大橋 淳†

榎津 秀次‡

古宮 誠一††芝浦工業大学大学院 〒135-8548 東京都江東区豊洲 3-7-5‡芝浦工業大学 〒135-8548 東京都江東区豊洲 3-7-5
E-mail:†{m105040,m106022,skomiya}@shibaura-it.ac.jp, ‡enokizu@shibaura-it.ac.jp

あらまし 人が文章を読解する時には，読んだ文章に関する表象を頭の中に作り上げている．そのような心的表象を表すモデルの一つに状況モデルがある．本研究は，物語理解における状況モデルを，知識表現方法の一つであるフレーム表現を用いて計算機上で表現する方法を提案し，計算機による物語理解の実現を目指す．
キーワード 状況モデル，フレーム表現，文章理解

A Proposal for a Method to Express a Situation Model with Frame RepresentationMasahiro KIYOTA†

Jun OHASHI†

Hideji ENOKIDU‡

Seiichi KOMIYA††Graduate School of Engineering, Shibaura Institute of Technology 3-7-5 Toyosu, Koutou-ku, Tokyo, 135-8548 Japan‡Shibaura Institute of Technology 3-7-5 Toyosu, Koutou-ku, Tokyo, 135-8548 Japan
E-mail:†{m105040,m106022,skomiya}@shibaura-it.ac.jp, ‡enokizu@shibaura-it.ac.jp

Abstract When the person comprehends sentences, the symbol concerning read sentences is made up to the head.The
situation model is one of the models which the symbol is shown.We propose a method by using frame representation on
computer to express situation model in story understanding, and aim at achieving story understanding by computer.
Keyword Situation Model，FrameRepresentation，Story Understanding

1. は じ め に [1][2][3]
人間が文章を読解する時には，読んだ文章に関する表象を頭の中に作り上げている．そのような心的表象を表すモデルの一つに状況モデルがある．
状 況 モ デ ル は ，人 間 が 文 書 を 読 解 す る 際 に ，“ 時 間 ”，にをもって状況モデルを表現できたと言えるだろう
か？
本研究では，状況モデルを表現できているということを，次の 2 つの状況モデルの特徴を満たしていることだと定義している．

“ 空 間 ”，“ 主 人 公 と 対 象 ”，“ 意 図 ”，“ 因 果 関 係 ” の 5（Ｃ１）５つの状況的次元次元を用いて心的表象を作り上げ，理解しているとい（Ｃ２）トークンによる状況の変化うものである．状況モデルに従えば，文章を理解する

ここでＣ１の５つの状況的次元とは以下の５つである．

こととは，ある文を読み次の文を読んだときに，表象（Ｓ１）空間・・・どこで起こった出来事なのかを絶えず更新していくことだといえる．
状況モデルはあくまでも心的表象のモデルであり，計算機上で表現することはできない．
そこで本研究では状況モデルの 5 次元全てを，フレーム表現を用いて表現する方法を提案し，計算機上で状況モデルを表現することで，計算機による物語理解（Ｓ２）時間・・・いつ起こった出来事なのか（ Ｓ ３ ）主 人 公 と 対 象・・・誰 ま た は 何 が 関 わ っ て いるのか（Ｓ４）意図・・・どういう意図で行われたのか（ Ｓ ５ ）因 果 関 係・・・前 に 起 こ っ た 出 来 事 と 関 連 があるのかを目指す．

Ｃ２のトークンによる状況の変化とは，あらかじめ状

2. フ レ ー ム 表 現 に よ る 状 況 モ デ ル の 表 現 方 法

況として取り得る値が決まっており，その中の一つが[1][2][3]状況モデルを，計算機上で表現するにあたって，な選択されることによって状況が遷移することである．
例 え ば ，学 生 が １ 時 限 目 は 教 室 ３ ０ １ に ，２ 時 限 目 は教室１０１に移動する例を考える．時間の取り得る値—1—

は １ 時 限 目 か ら ５ 時 限 目 ，教 室 の 取 り 得 る 値 は １ ０ １ ，

次 に ，人 物 フ レ ー ム が 登 場 人 物 一 人 の 状 況 を 表 す た め

２０１，３０１，４０１，５０１だとする．には，どのようなスロットを持つべきかを考える．

こ の 時 学 生 が １ 時 限 目 -３ ０ １ 教 室 か ら ２ 時 限 目 -１

“ 状 況 ”を 表 現 す る に は 状 況 モ デ ル の ５ つ の 状 況 的

０ １ 教 室 に 移 動 す る 例 は 図 １ の よ う に 表 せ る ．こ れ は ，次 元 を 表 現 し な け れ ば な ら な い の で ，人 物 フ レ ー ム が有限個の値から一つの値を選択することで状況が決ま

登 場 人 物 一 人 の“ 状 況 ”を 表 す の で あ れ ば ，人 物 フ レ

り，選択する値が変わることで状況が遷移している．

ームは状況モデルの５次元を表現できていなければ

時間

教室

時間

教室

１０１

１時限目

１０１

２時限目

２０１

２時限目３時限目

３０１

４時限目
５時限目

１時限目

○

○

○

な ら な い ． 状 況 モ デ ル の ５ 次 元 の う ち ，“ 登 場 人 物 と○

２０１

３時限目

３０１

４０１

４時限目

４０１

５０１

５時限目

５０１

対 象 ”は 人 物 フ レ ー ム 自 身 を 表 す の で ，実 際 に は そ の他の４次元を表現できれば良い．

2.3. 空 間
ま ず ，人 物 フ レ ー ム で 表 現 す べ き 4 つ の 状 況 的 次 元の う ち ，“ 空 間 ” に つ い て 考 え る ． 物 語 に お い て 空 間は 物 語 が 現 在 注 目 し て い る 空 間 と ，登 場 人 物 が 実 際 に

図１．トークンによる状況変化の表示

い る 空 間 の ２ つ が 考 え ら れ る ．本 研 究 で は ，人 物 ご と上記の２つの条件を満たして物語理解の過程を計に状況を捉えるために，人物ごとに空間を考える．

算機上で表現するには，５つの状況的次元をフレーム

そこで人物フレームに空間スロットを用意する．空で表現したものを“状況”とし，システムに文章が入間スロットにはスロット値として，空間フレームのイ力されるたびに状況が有限の範囲で遷移していけばよ

ンスタンスへの参照をいれる．空間フレームはスロッい．

トとして空間名を持ち，その値は文字列となる．物語

次に，2 つの条件を満たすようなフレーム表現による中に現れる場所は，この空間フレームのインスタンス

状況モデルの表現方法を説明する．

として作られる．人物フレームの空間スロットに，値2.1. 物 語 における状 況 変 化

として空間フレームのインスタンスへの参照を入れる

本研究では，物語を文章理解の対象としている．物

ことで，人物がどの空間にいるかを表現する．

語理解における状況モデルを，フレーム表現を用いて

図３．１に空間フレームと人物フレームの関係を，図表現するに当たって，何に着目すればよいだろうか？

３ ．２ に 空 間 フ レ ー ム と そ の イ ン ス タ ン ス の 例 を 示 す ．

物語は，登場人物の行動によって話が展開していく．

人物フレーム空間フレームこれはある文章を入力として受け付けたときに，その空間名

文章に記述されている登場人物の行動によって，状況人物名
空間が更新されていくことだと捉えることができる．

図３．１．人物フレームと空間フレームの関係

そこで，本研究では登場人物を主体に，物語の状況空間フレーム変化を捉えていく．

空間名2.2. 人 物
登場人物を主体に物語の状況変化を捉えるために，状況モデルの“登場人物と対象”を表すフレームである人物フレームを用意し，このフレームで物語の登場人物一人の状況を表す．物語の登場人物全員の人物フレームを合わせることで，物語全体の状況を表現することが出来る．物語に登場する全ての人物は，人物フ家
空間名竜宮城家

空間名竜宮城図３．２．空間フレームとそのインスタンスの例

2.4. 時 間レームのインスタンスとして作られる．図２にスロッ

次 に “ 時 間 ” に つ い て 考 え る ．“ 時 間 ” に つ い て もトとして，人物名だけを持たせた人物フレームとその物語全体で時間を捉える方法と，人物ごとに時間を捉インスタンスの例を示す．

える方法が考えられる．本研究では人物ごとに状況を捉えるために，後者を採用する．そこで人物フレーム

人物
人物名に時間スロットを用意する．時間スロットにはスロッ
ト値として，時間フレームのインスタンスへの参照を
い れ る ．時 間 フ レ ー ム は ス ロ ッ ト と し て 時 間 名 を 持 ち ，

浦島太郎
人物名

浦島太郎

乙姫様
人物名

乙姫様

図２．人物フレームとそのインスタンスの例

その値は文字列となる．物語中に現れる時間は，この時間フレームのインスタンスとして作られる．人物フレームの時間スロットに，値として時間フレームのイ—2—

ンスタンスへの参照を入れることで，人物がどの時間さ て ，“ 因 果 関 係 ” を 表 現 す る に は 行 動 と 行 動 の 関にいるかを表現する．

連を表現する必要がある．行動と行動の関連というと図４．１に時間フレームと人物フレームの関係を，図様々な関連があるが，本研究では“ある行動がある行

４ ．２ に 時 間 フ レ ー ム と そ の イ ン ス タ ン ス の 例 を 示 す ．

動の原因となっていること”に限定している．例えば

人物フレーム時間フレーム“助けてもらったので，お礼を言う”という文章を考

人物名
時間

時間名

え る と ，“ 助 け る ” と い う 行 動 が ，“ お 礼 を 言 う ” と いう行動の原因となっている．

図４．１．人物フレームと時間フレームの関係

このように限定すると，行動フレームに原因スロッ

時間フレームトを用意し，そのスロット値に行動フレーム自身への時間名参照を入れることで因果関係を表現できる．
図６．１に原因スロットを追加した行動フレームを，図６．２に因果関係を表現した行動フレームのインス

ある日
時間名

タンスの例を示す．

昔

ある日

時間名

昔

行動

図４．２．時間フレームとそのインスタンスの例

行動
原因

2.5. 因 果 関 係

図６．１．行動フレーム

次に“因果関係”について考える．因果関係とは行動と行動の関連であると言える．

行動
行動
原因

そこでまず，行動を考える．行動は人物が行うものなので，人物フレームに行動スロットを用意する．行
動スロットにはスロット値として，行動フレームのイン ス タ ン ス へ の 参 照 を い れ る ．物 語 中 に 現 れ る 行 動 は ，この行動フレームのインスタンスとして作られる．
では行動フレームにはどのようなスロットを持た助ける

お礼を言う

行動
原因

行動
原因

せればよいか？行動は時間や空間と違い，静的な値では表現できない．そこで，本研究では人物の行動をメ

図 ６ ．２ ．因 果 関 係 を 表 現 し た 行 動 フ レ ー ム の イ ン ス タ ン ス

ソッドで表現する．メソッドは行動フレームの行動ス

2.6. 意 図

ロットのスロット値になる．メソッドの例としては，次に“意図”について考える．意図とは“人物の目例 え ば ，“ 太 郎 は 竜 宮 城 へ 行 っ た ”と 言 う 文 章 を 考 え る標”であると言える．目標と言うと，幅広い意味があと，この文章は“太郎の空間が竜宮城になった”といるが，本研究では限定して“ある行動をしたいというう こ と な の で ，“ 行 く ”と い う 行 動 に は ，行 動 の 主 体 の欲求や願望”であるとしている．このように定義した空間を変えるメソッドを用意すれば良い．人物フレー

意図をフレームで表現するには，人物フレームに意図

ムの行動スロットに行動フレームへのインスタンスへスロットを用意し，スロット値として行動フレームへの参照を入れることで，人物の行動を表現できる．の参照を入れることで実現できる．

図５．１に行動フレームと人物フレームの関係を，例えば“一寸法師”の“侍になりたい”という意図を

図５．２に行動フレームとそのインスタンスの例を示表現するには，まず行動フレームのインスタンスとしす．て“侍になる”というフレームを用意し，一寸法師フ

人物

行動
行動

人物名
行動

メソッド

レ ー ム の 意 図 ス ロ ッ ト に ，“ 侍 に な る ”と い う フ レ ー ム
への参照を入れればよい．このようにすることで，一寸法師の“侍になる”という行動がしたいという意図

図５．１．行動フレームと人物フレームの関係を表現できる．図７．１．に意図スロットと行動フレ行動

ー ム の 関 係 を ，図 ７ ．２ ．に 意 図 を 表 現 し た 例 を 示 す ．

行動

メソッド

人物人物名
意図行く
行動

帰る

行動
行動

メソッド

図７．１．意図スロットと行動フレームの関係行動

図５．２．行動フレームとそのインスタンスの例

—3—

一寸法師
一寸法師

人物名意図

行動
行動メソッド3. 状 況 フ レ ー ム の 更 新 手 順 [1][2][3]
計算機による物語理解を行うには，文章が入力されるたびに状況フレームを更新していかなければならない．そこで，状況フレームがどのような文章の時に，侍になる行動

どういった手順で更新されるのかを説明する．

3.1. 時 間 の更 新
まず“時間”について考える．本研究では人物ごと

図７．２．意図をフレームで表現した例

2.7. 状 況 フレームに時間を捉えているので，文章中に人物が行動を行った時間が記述されている場合に更新すればよい．時間

今までに，人物を主体として捉えた時の，５つの状
況的次元の表現方法を説明した．全ての状況的次元のの更新は人物フレームの時間スロットの値の参照先を切り替えることで行われる．

表現方法を連携させると，物語における登場人物の状

例えば“遠い昔のこと，浦島太郎は両親と海辺の村

況は図８のように表すことができる．本研究ではこれに 住 ん で い た ．”と い う 文 章 が 入 力 さ れ た と す る ．こ のを状況フレームと呼ぶ．

時，文章の解析結果から太郎の“住む”という行動が

時間

人物

時間名

人物名
時間
空間
意図
行動

行われた時間は“遠い昔”であることがわかる．すると ，“ 太 郎 フ レ ー ム ” の 時 間 ス ロ ッ ト に ，“ 遠 い 昔 フ レーム”への参照がセットされる．

空間
空間名

次に“ある日のこと，太郎は子供たちにいじめられていたカメを助けてあげました”という文章が入力されると，太郎の“助ける”という行動が行われた時間

行動
行動
原因
図８．状況フレーム

状況フレームをこのように定義した場合，状況モデは“ある日”であるとことがわかる．すると“太郎フレーム”の時間スロットの値を“遠い昔フレーム”への 参 照 か ら“ あ る 日 フ レ ー ム ”へ の 参 照 に 切 り 替 え る ．
図９に参照の切り替えの様子を示す．
浦島太郎
人物名
時間

ルを表現できているといえるだろうか？まず一つ目の定義についてであるが，２．２．から２．６．で全て×の状況的次元を表現できるようにフレームを用意したので，満たしていると言える．状況フレームと状況モ
デルの５つの状況的次元の対応を以下に示す．

浦島太郎

遠い昔
時間名

ある日

遠い昔

時間名

ある日

登場人物と対象・・・人物フレーム
時間・・・人物フレームの時間スロット

時間フレーム空間・・・人物フレームの空間スロット
意図・・・人物フレームの意図スロット
因果関係・・・行動フレームの原因スロット（ただ時間名

図９．時間フレームの更新

3.2. 空 間 の更 新

し ，行 動 フ レ ー ム は 人 物 フ レ ー ム の 行 動 ス ロ ッ ト の 値 ）次に“空間”について考える．空間の更新には，文

2 つ目の定義についてであるが，本研究ではあらか章中に行動が行われた空間が記述されている場合と，じめ取りうる値を全てフレームとして登録しておく．

文章中に記述されている行動が，人物の移動を行う行

これは，人間であれば，文章中に出てくる単語の意味

動 で あ っ た 場 合 の 2 種 類 が 考 え ら れ る ．前 者 の 場 合 は ，を理解することができるが，計算機は理解することが人物フレームの空間スロットの値に，文章中に記述さ出来ないので，人間が物語を読む際に，必要となる前れている空間への参照を入れることで更新を行う．後提知識はあらかじめシステムに全て持たせておくが必者の場合は人物フレームの行動スロットに行動をセッ要があるからである．こうすることで取り得る値が決トし，セットされた行動のメソッドが起動され，メソまるので状況フレームの取り得る状態は有限である．

ッドにより人物フレームの空間スロットの値が書き換

故にトークンによる状況の変化を実現できているといわることで，空間が更新される．

える．

前 者 の 例 と し て ，“ 太 郎 は 海 に 出 て 釣 り を し て い ま

２つの定義を満たしているので，状況フレームは状況した”という文章を考えると，システムは文章の解析モデルを表現していると言える．

結果から太郎の“釣りをする”という行動が行われた—4—

のは海であると判断する．すると“太郎フレーム”の空間スロットに“海フレーム”への参照がセットされる．

3.4. 因 果 関 係 の更 新次に“因果関係”の更新について考える．本研究では因果関係を“ある行動がある行動の原因となってい後者の例として“太郎は家に帰りました”という文ること”と定義しているが，文章中に明示的に行動の章を考えると，まず“太郎フレーム”の行動スロット原因について書かれていない場合は，原因を抽出するに “ 帰 る フ レ ー ム ” へ の 参 照 を い れ ，“ 帰 る メ ソ ッ ド ”の は 難 し い ． そ こ で ， 本 研 究 で は “ な ぜ な ら ば ”，“ のを 起 動 す る ． す る と ，“ 帰 る メ ソ ッ ド ” が “ 太 郎 フ レで”などの因果結合語を用いて，明示的に原因が記述ーム”の空間スロットに“家フレーム”への参照をセされている場合に因果関係の更新を行う．因果関係のットする．図１０．に後者の場合の空間の更新の様子

更新は行動フレームの原因スロットの参照先をセットを示す．

することで行われる．

浦島太郎
人物名
空間
行動

家に帰る浦島太郎
浜辺

行動

メソッド

例 え ば ，“ 乙 姫 様 は ， 太 郎 に カ メ を 助 け て も ら っ たので，お礼を言った”という文章を考えると，まず乙姫様の行動スロットに，“ お 礼 を 言 う フ レ ー ム ”へ の 参
照 を セ ッ ト す る ．次 に ，“ お 礼 を 言 う フ レ ー ム ”の 原 因
スロットに，“ カ メ を 助 け る フ レ ー ム ”へ の 参 照 を セ ットする．これにより，乙姫様がお礼を言ったことの原

浦島太郎
人物名
空間
行動

因が，太郎がカメを助けたことだと判断できる．

浦島太郎
家

3.5. 更 新 の自 動 化 の問 題
計算機による物語理解を行うには，入力として文章

図１０．空間の更新の様子を与えたならば，文章に合わせてフレームが自動で更3.3. 意 図 の更 新新されるようでなければならない．そのためには，入次に“意図”の更新について考える．入力された文

力 さ れ た 文 章 か ら“ 人 物 ”を 表 す 部 分 ，“ 行 動 ”を 表 す

章から人物の意図を抽出するのは難しい．そこで，本部分などを自動で判定する必要がある．本研究ではこ研究では限定して“決意する”や“決心する”などのの問題を解決するため，入力された文章を格フレーム言葉の前に書かれている行動を意図として，更新を行に分解し，格に合わせてそれぞれのフレームを更新すう．意図の更新は，まず人物フレームの行動スロットることを検討している．に“決意する”などの行動への参照をセットし，その4. 計 算 機 に よ る 物 語 理 解

メ ソ ッ ド が 起 動 さ れ る ．す る と ，“ 決 意 す る ”な ど の メ

ここまで，フレーム表現を用いて状況モデルを表現

ソッドが，意図スロットの値の参照先を切り替え，意する方法と，フレームの更新手順について説明した．

図の更新を行う．

しかし，本研究の最終目標は計算機による物語理解

例えば“一寸法師は侍になることを決意した”といである．状況モデルを計算機上で表現しただけでは，う文章をうけつけると，まず“一寸法師フレーム”の計算機が物語を理解したとは言えない．では，どうす

行 動 ス ロ ッ ト に“ 決 意 す る フ レ ー ム ”を セ ッ ト し ，“決れば計算機が物語を理解したと言えるだろうか？

意 す る メ ソ ッ ド ”を 起 動 す る ．
“ 決 意 す る メ ソ ッ ド ”は本研究では，現在以下の３つを計算機が物語を理解侍になることを決意するのだということを判断し，“太したということだと定義している．

郎 フ レ ー ム ” の 意 図 ス ロ ッ ト に ，“ 侍 に な る フ レ ー ム ”

１ ．現 在 ま で の 状 況 か ら ，こ れ か ら 入 力 さ れ る で あ ろへの参照をセットする．

う情報を推論できる．

図１１．に意図の更新の様子を示す
一寸法師
人物名
意図
行動

一寸法師

２ ．シ ス テ ム に 入 力 さ れ た 文 章 に 関 す る 質 問 に 答 え る
決意する

行動

メソッドことが出来る．
３．あきらかに矛盾のある入力を判定できる．
１ ．の 推 論 の 例 と し て は“ 意 図 ”を 用 い て ，明 ら か に登場人物の意図と矛盾するような行動は取れないようにすることである．

一寸法師
人物名意図
行動

一寸法師

侍になる
行動

２ ．の 推 論 の 例 と し て は 例 え ば“ 浦 島 太 郎 は カ メ に のっ て ど こ へ 行 っ た か ？ ” と い う 質 問 に 対 し ，“ 竜 宮 城 ”と答えることである．
３ ．の 推 論 は ，例 え ば“ 浦 島 太 郎 は い じ め ら れ て い た

図１１．意図の更新の様子

カ メ を 助 け た ”と 言 う 文 章 が 入 力 さ れ た 場 合 ，“ 浦 島 太—5—郎”と“カメ”の時間，空間をチェックし，二人の時間，空間が一致しなければ，エラーを出すといった推論である．
これらの推論の自動化を行えるよう，今後検討を行っていく．

5. お わ り に
本稿では，人間が文章を読む時の，心的表象を表すモデルの一つである状況モデルを計算機上で表現するために，フレーム表現を用いて状況モデルの 5 次元全てを表現する方法を提案し，どのような条件で，どのような手順でフレームの更新を行うかについて述べた．
今後，フレームの更新の自動化を行うために格解析との連携を行い，物語に関する質問に対して推論を行い応答できるシステムの実装を目指す．

文

献[1] Rolf A.Zwaan,Gabriel A.Radvansky, “Situation
models in language comprehension and memory,”
Psychological bulletin , no.123(2), pp.162-185, 1998
[2] 台 良剛 ，“ 汎 用 フ レ ー ム 型 知 識 工 学 環 境ZERO++の 開 発 ，”1999 年 度 東 京 電 機 大 学 大 学 院 理
工 学 研 究 科 修 士 学 位 論 文 ， 1999．
[3] 新 田 克 己 ,” 知 識 と 推 論 ,” サ イ エ ン ス 社 ,2002—6—