推論エンジンとは
推論エンジン（Inference Engine）とは、人工知能（AI）システムの中核をなす要素の一つであり、知識ベースに蓄積されたルール（IF-THEN形式のプロダクションルールなど）や事実に基づいて、演繹的または帰納的な推論を行い、明示的には与えられていない新たな知識、結論、または行動計画を導き出すためのソフトウェアコンポーネントです。
エキスパートシステム、ルールベースシステム、プロダクションシステムなど、知識を明示的に扱うAIシステムにおいて不可欠な役割を果たします。
推論エンジン の基本概念
推論エンジンの主な役割は、知識ベースとワーキングメモリ（現在の問題の状態や既知の事実を保持する領域）を入力として受け取り、知識ベース内のルールをワーキングメモリ内の事実と照合（マッチング）させ、適用可能なルールを実行（発火）させることで、新たな事実をワーキングメモリに追加したり、目標を達成するための行動を決定したりすることです。この推論のプロセスは、問題解決に必要な結論が得られるまで、または適用可能なルールがなくなるまで繰り返されます。
推論エンジン の主要な推論方式
推論エンジンは、主に以下の二つの推論方式を採用します。
- 前方推論（Forward Chaining、データ駆動型推論）: ワーキングメモリ内の既知の事実から推論を開始し、知識ベース内のルールを適用可能な限り順次実行していく方式です。新しい事実が導き出されるたびにワーキングメモリが更新され、再びルールとの照合が行われます。このプロセスは、特定の目標が達成されるか、または新たな推論ができなくなるまで続きます。前方推論は、「何が起こるか？」を予測したり、初期状態から可能な結果を探索したりするのに適しています。
- 後方推論（Backward Chaining、目標駆動型推論）: 特定の目標（結論や仮説）から推論を開始し、その目標を達成するために必要な前提条件（サブゴール）を知識ベース内のルールを用いて特定していく方式です。目標を達成できる既知の事実が見つかるか、または前提条件が満たせないと判断されるまで、サブゴールの探索が再帰的に行われます。後方推論は、「なぜそうなるのか？」を説明したり、特定の目標が達成可能かどうかを検証したりするのに適しています。
実際の推論エンジンでは、これらの基本的な推論方式に加えて、より複雑な制御戦略や推論規則（例えば、非単調推論、確率的推論など）が用いられることがあります。
推論エンジン の主要なコンポーネント
一般的な推論エンジンは、主に以下のコンポーネントから構成されます。
- 知識ベース（Knowledge Base）: 問題領域に関するルールや事実が形式的に表現され、蓄積されている部分です。プロダクションルール（IF condition THEN action）の形式で表現されることが多いです。
- ワーキングメモリ（Working Memory）: 現在の推論プロセスにおいて、既知の事実、中間的な結論、目標などが一時的に格納される領域です。
- 推論機構（Inference Mechanism）: 知識ベース内のルールとワーキングメモリ内の事実を照合し、適用可能なルールを選択して実行するプロセスを制御する部分です。マッチング、競合解消、実行といった段階を含みます。
- マッチング（Matching）: ワーキングメモリ内の事実と知識ベース内のルールの前提条件（IF部分）を比較し、適用可能なルールを特定します。
- 競合解消（Conflict Resolution）: 複数のルールが同時に適用可能な場合、どのルールを最初に実行するかを決定する戦略（例：特異性の原則、優先度、時間的順序など）を適用します。
- 実行（Execution、Action）: 選択されたルールの結論部分（THEN部分）を実行し、ワーキングメモリを更新したり、外部システムに働きかけたりします。
推論エンジン の応用例
推論エンジンは、様々なAIアプリケーションの中核技術として活用されています。
- エキスパートシステム: 特定の専門分野の知識を用いて、人間の専門家のような問題解決や意思決定を支援するシステム（例：医療診断支援、故障診断システム）。
- ルールベースシステム: 明示的なルールに基づいて動作するシステム（例：ビジネスルールの自動適用、ポリシーエンジン）。
- プロダクションシステム: IF-THENルールに基づいて推論を進めるシステム（例：AIプランニング、エージェントシステム）。
- ゲームAI: ゲーム内のキャラクターの行動決定や戦略立案。
- 自然言語処理: 質問応答システムにおける知識推論、意味解析。
- ロボティクス: ロボットの行動計画生成、環境認識に基づく意思決定。
推論エンジンは、人工知能システムが知識に基づいて論理的な推論を行い、新たな情報や解決策を導き出すための重要なコンポーネントです。前方推論や後方推論といった基本的な推論方式を持ち、知識ベースとワーキングメモリとの照合、競合解消、実行といったプロセスを経て推論を進めます。エキスパートシステムをはじめとする様々なAIアプリケーションにおいて、問題解決や意思決定の中核的な役割を果たしています。
関連用語
お問い合わせ
システム開発・アプリ開発に関するご相談がございましたら、APPSWINGBYまでお気軽にご連絡ください。
APPSWINGBYの
ソリューション
APPSWINGBYのセキュリティサービスについて、詳しくは以下のメニューからお進みください。
システム開発
既存事業のDXによる新規開発、既存業務システムの引継ぎ・機能追加、表計算ソフトによる管理からの卒業等々、様々なWebシステムの開発を行っています。
iOS/Androidアプリ開発
既存事業のDXによるアプリの新規開発から既存アプリの改修・機能追加まで様々なアプリ開発における様々な課題・問題を解決しています。
リファクタリング
他のベンダーが開発したウェブサービスやアプリの不具合改修やソースコードの最適化、また、クラウド移行によってランニングコストが大幅にあがってしまったシステムのリアーキテクチャなどの行っています。
ご相談・お問い合わせはこちら
APPSWINGBYのミッションは、アプリでビジネスを加速し、
お客様とともにビジネスの成功と未来を形作ること。
私達は、ITテクノロジーを活用し、様々なサービスを提供することで、
より良い社会創りに貢献していきます。
T関する疑問等、小さなことでも遠慮なくお問合せください。３営業日以内にご返答致します。
ご相談・お問合せはこちら
APPSWINGBYのミッションは、アプリでビジネスを加速し、お客様とともにビジネスの成功と未来を形作ること。
私達は、ITテクノロジーを活用し、様々なサービスを提供することで、より良い社会創りに貢献していきます。
IT関する疑問等、小さなことでも遠慮なくお問合せください。３営業日以内にご返答させて頂きます。
