Einführung in Expertensysteme

Inhaltsverzeichnis

1. Charakterisierung von Expertensystemen

1.1. Wissensbasierte Systeme

1.2. History

2. Aufbau von Expertensystemen

2.1. Grundidee

2.2. Architektur

2.1.1. Wissensbasis

2.2.2. Steuersystem

3. Grundtechniken der Wissensrepräsentation

3.1. Logik als Grundlage

3.1.1. Prädikatenlogik

3.1.2. Kalküle

3.2.2. PROLOG

3.2. Regelbasierte Wissensrepräsentation

3.2.1. Allgemeines

3.2.2. Vorwärtsverkettung (Forward-Reasoning)

3.2.3. Rückwärtsverkettung (Backward-Reasoning)

3.2.4. Strukturierung

3.3. Objektorientierte Wissensrepräsentation

3.3.1. Vererbungshierarchie, zugeordnete Prozeduren, Erwartungswerte

3.3.2. Beispiel: FRL

3.4. Wissensrepräsentation durch Constraints

3.5. Repräsentation von unsicherem Wissen

3.5.1. Probabilistisches Schließen

3.5.2. Nicht-monotones Schließen

3.5.2. Temporales Schließen

4. Problemlösungstypen

4.1. Klassifikation (Diagnostik)

4.1.1. Beschreibung

4.1.2. Methoden

4.1.3. Einteilung nach Problemtypen

4.2. Konstruktion (Synthese)

4.2.1. Beschreibung

4.2.2. Methoden

4.2.3. Einteilung nach Problemtypen

4.3. Simulation

4.3.1. Beschreibung

4.3.2. Methode

4.3.3. Einteilung nach Problemtypen

5. Entwicklung von Expertensystemen

5.1. Wissenserwerb

5.1.1. Grundarten

5.1.2. Phasen

5.2. Erklärungsfähigkeit

5.3. Werkzeuge

6. Betrieblicher Einsatz

6.1. Anwendungsgebiet

6.2. Einsatzumgebung

7. Kritik und Ausblick

7.1. Enttäuschte Erwartungen

7.2. Neure Ansätze

Zielsetzung und Themenfelder

Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, dem interessierten Leser ein fundiertes Verständnis von Expertensystemen zu vermitteln, ihre Arbeitsweise zu erläutern und ihre Anwendungsbereiche in Forschung sowie Industrie aufzuzeigen.

• Grundlagen und historische Entwicklung von Expertensystemen
• Architektur und funktionale Module
• Methoden der Wissensrepräsentation
• Typologien der Problemlösung (Diagnostik, Konstruktion, Simulation)
• Prozess des Wissenserwerbs und Entwicklungswerkzeuge

Auszug aus dem Buch

Zusammenfassung der Kapitel

1. Charakterisierung von Expertensystemen: Einführung in wissensbasierte Systeme und deren Abgrenzung durch die Trennung von Wissensbasis und Problemlösungsstrategie sowie ein Überblick über die historische Entwicklung.

2. Aufbau von Expertensystemen: Detaillierte Betrachtung der Architektur, insbesondere der funktionalen Trennung in Wissensbasis und Steuersystem mit ihren jeweiligen Komponenten.

3. Grundtechniken der Wissensrepräsentation: Darstellung der formalen Methoden zur Wissensspeicherung, darunter Logik, regelbasierte und objektorientierte Ansätze sowie der Umgang mit unsicherem Wissen.

4. Problemlösungstypen: Klassifizierung der Anwendungsmöglichkeiten in Diagnostik, Konstruktion und Simulation samt deren spezifischer methodischer Herangehensweisen.

5. Entwicklung von Expertensystemen: Analyse der Phasen des Wissenserwerbs, der Bedeutung der Erklärungsfähigkeit für die Transparenz sowie einer Übersicht verfügbarer Werkzeuge.

6. Betrieblicher Einsatz: Erörterung der Voraussetzungen für den Praxiseinsatz, notwendiger Einsatzumgebungen und der bestehenden technischen Grenzen.

7. Kritik und Ausblick: Kritische Reflexion der überhöhten Erwartungen der Vergangenheit und Einschätzung neuerer Trends wie der Entwicklung von Assistenz-Systemen.

Schlüsselwörter

Expertensysteme, Wissensbasis, Problemlösungsstrategie, Wissensrepräsentation, Inferenz, Diagnose, Konstruktion, Simulation, Wissenserwerb, Backward-Reasoning, Vorwärtsverkettung, KI, Knowledge-Engineering, Assistenz-Systeme, Logik.

Häufig gestellte Fragen

Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?

Die Arbeit bietet eine fundierte Einführung in das Themenfeld der Expertensysteme, betrachtet deren Aufbau, Funktionsweise und den Einsatz in verschiedenen betrieblichen und wissenschaftlichen Kontexten.

Was sind die zentralen Themenfelder der Publikation?

Die zentralen Felder umfassen die Architektur von Systemen, Methoden der Wissensrepräsentation, verschiedene Problemlösungstypen sowie den Prozess der Systementwicklung.

Was ist das primäre Ziel der Untersuchung?

Das Hauptziel ist es, dem Leser zu vermitteln, wie Expertensysteme arbeiten, wie sie strukturiert sind und auf welche Weise sie zur Problemlösung in Industrie und Forschung eingesetzt werden können.

Welche wissenschaftlichen Methoden werden beschrieben?

Es werden diverse methodische Ansätze erläutert, darunter logikbasierte Verfahren, die Vorwärts- und Rückwärtsverkettung von Regeln, objektorientierte Modellierungen sowie Methoden zur Bewältigung von Unsicherheit.

Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?

Der Hauptteil gliedert sich in die technische Charakterisierung der Systeme, die Grundlagen der Wissensrepräsentation, die Typisierung von Problemlösungen sowie die Phasen der Systementwicklung.

Durch welche Schlüsselwörter lässt sich die Arbeit charakterisieren?

Typische Schlüsselwörter sind Expertensysteme, Wissensrepräsentation, Problemlösungsstrategie, Wissenserwerb und Inferenz.

Was ist der Unterschied zwischen Vorwärts- und Rückwärtsverkettung?

Bei der Vorwärtsverkettung wird von bekannten Daten ausgehend auf eine Lösung geschlossen, während bei der Rückwärtsverkettung ein Ziel definiert wird und rückwirkend geprüft wird, welche Regeln zur Bestätigung dieses Ziels führen.

Warum spielt die Erklärungsfähigkeit eine so wichtige Rolle bei Expertensystemen?

Sie macht den internen Problemlösungsweg für den Benutzer transparent, was sowohl zum Verständnis der Lösung beiträgt als auch den Experten bei der Fehlersuche und Qualitätssicherung unterstützt.

Was ist mit dem sogenannten Kliff-und-Plateau-Effekt gemeint?

Dieser Effekt beschreibt das Phänomen, dass die Leistungsfähigkeit von Expertensystemen außerhalb ihres spezifischen Fachgebiets, für das sie konzipiert wurden, drastisch abfällt.

Warum wird heute verstärkt von Assistenz-Systemen gesprochen?

Nach enttäuschten Erwartungen in der Vergangenheit und der Abkehr vom Begriff "Expertensystem", haben sich neuere Bezeichnungen wie "Assistenz-Systeme" etabliert, um den unterstützenden Charakter der modernen wissensbasierten Technologien zu betonen.