Interview zur BegriffsklŠrung Quelle: Watermann, A Guide to Expert Systems, 1986,

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1 Wissensmodeierung: Stadien 6 Einführung in Expertensysteme 17. Voresung: Wissensmodeierung: Rapid Prototyping und Modebasierter Ansatz Methoden der KŸnstichen Inteigenz Ipke Wachsmuth ÊWS 2000/2001 Der Sektfaschenfa Es geht um ein System zur Einschätzung des Schadenersatzanspruches bei Produkthaftungsfäen. (nach Waterman: A Guide to Expert Systems, 1986) Verwendung eines Phasenmodes, insbesondere: Konzeptuaisierung Herausfinden der für die Probemösung benötigten Konzepte, Reationen, Kontromechanismen, Strategien, Teiaufgaben, Nebenbedingungen Formaisierung Identifikation des prototypischen Probemöseprozesses Konkretisierung der Wissensrepräsentation Ausdrücken der Schüssekonzepte und Reationen in einem Formaismus 17. Voresung Methoden der KŸnstichen Inteigenz 2 Fa: Ein 30-jähriger bekam beim Öffnen einer Sektfasche, was er nie vorher getan hatte, den Korken ins Auge. Die Foge war u.a. eine partiee Netzhautabösung, die chirurgisch nicht ganz voständig behoben werden konnte. Spätere Kompikationen sind mögich. (Einzeheiten im Interview) Interview zur BegriffskŠrung Quee: Watermann, A Guide to Expert Systems, 1986, KNOWLEDGE ENGINEER: Lassen Sie uns den Sektfaschenfa betrachten. Wir wissen, daß der speziee Schaden - Arztrechnung und Einkommensausfa - $4.500 beträgt, können uns aso auf den agemeinen Schaden konzentrieren. Was gauben Sie ist der agemeine Schaden in einem sochen Fa? Kärung des Begriffs "agemeiner Schaden" EXPERTIN: Nun ---- (Pause), der würde wahrscheinich ungefähr $ äh, nein, sagen wir $ betragen. KNOWLEDGE ENGINEER: Wie sind Sie zu dieser Zah geangt? EXPERTIN: Ich habe viee Jahre Erfahrung mit sochen Fäen. Ich benutze da nicht irgendweche festen Regen wie "Schmerzen und Leiden geich drei ma die Arztkosten." Ich sehe mir einfach die Fakten des Faes an und schätze den Wert ein. Der Knowedge Engineer fragt geichwoh nach, um Vorgehen und Konzepte der Expertin zu ergründen. KNOWLEDGE ENGINEER: Wecher Faktor schien in diesem Fa für den agemeinen Schaden entscheidend zu sein? EXPERTIN: Nun, äh, wahrscheinich war hier der wichtigste Faktor, äh, daß es eine Augenveretzung war. Das kann einen nachteiigen Effekt auf den Käger haben. Dafür verdient er eine Entschädigung. KNOWLEDGE ENGINEER: $60.000? EXPERTIN: Nein, die Veretzung sebst war nur etwa $ wert. KNOWLEDGE ENGINEER: Verstehe. Sie sagen, der Käger sote dafür entschädigt werden, daß er eine Veretzung eritt, ähnich wie Schmerz und Leiden zu bezahen sind. EXPERTIN: Ja, das ist richtig. KNOWLEDGE ENGINEER: Und Schmerz und Leiden waren $ wert. EXPERTIN: Nicht ganz so. Ich denke, das Trauma der Veretzung sebst war nur etwa $ wert. 17. Voresung Methoden der KŸnstichen Inteigenz Voresung Methoden der KŸnstichen Inteigenz 4

2 KNOWLEDGE ENGINEER: Aber Sie haben von $ gesprochen. EXPERTIN: Ja, ich würde sagen, das wäre $2.500 wert. EXPERTIN: Ja, die anderen $8.000 waren dafür, daß der Käger vier Tage auf einem Auge bind war. Die Ärzte wußten nicht, ob er auf dem Auge wieder sehen würde. Sowas kann recht erschreckend sein. KNOWLEDGE ENGINEER: Sie sagen aso, daß der Käger $ für die Veretzung sebst und nochma $8.000 für die ertragene Angst haben sote. Dann sind die $8.000 aso für die Unannehmichkeiten des Kägers und die $ für den tatsächichen Schmerz und Schock der Veretzung. EXPERTIN: Richtig, außer daß ich seine Angst, bind zu sein, nicht as Unannehmichkeit bezeichnen würde. Die Tatsache, daß er nach der Veretzung eine Brie tragen mußte, was er vorher niemas brauchte, wäre ein Beispie für eine Unannehmichkeit, die durch die Veretzung verursacht ist. KNOWLEDGE ENGINEER: Würde das zum agemeinen Schaden hinzukommen? Der Knowedge Engineer erkennt ansatzweise ein der Schätzung zugrunde iegendes Muster von verschiedenen Aspekten einer Veretzung und ihnen zugeordneten Werten. Er interessiert sich jetzt besonders für die Begründungen einzener Einschätzungen der Expertin. KNOWLEDGE ENGINEER: Das heißt, der Käger sote mit $2.500 für das Brietragen entschädigt werden. EXPERTIN: Nicht genau. Er sote $2.500 für die Unannehmichkeit, eine Brie zu tragen, bekommen. Er sote nochma $2.500 für den Teiverust des Sehens bekommen. Seine Sehschärfe ist durch die Veretzung eicht gemindert. KNOWLEDGE ENGINEER: Fünftausend Doar kingt nach vie Ged nur für das Brietragen. EXPERTIN: Nicht wirkich. Es wäre mehr, wenn das Aussehen für seine Arbeit besonders wichtig wäre wie bei Fim- oder Fernsehstars. KNOWLEDGE ENGINEER: Sekunde - (sieht Papiere durch), es hieß hier, der Käger ist Rundfunksprecher bei einer okaen Radiostation, aber vor der Veretzung hatte er sich as Fernseh-Sportreporter beworben. Er behauptet, er habe die Stee nicht bekommen, wei er jetzt Brienträger ist. 17. Voresung Methoden der KŸnstichen Inteigenz Voresung Methoden der KŸnstichen Inteigenz 6 EXPERTIN: Ja, davon spreche ich. Sein Aussehen ist Ged wert. Das könnte den agemeinen Schaden um $5.000 erhöhen. KNOWLEDGE ENGINEER: Wenn von der Veretzung eine Narbe im Gesicht gebieben wäre, würde das ähnich sein? EXPERTIN: Nun, das wäre beträchtich mehr wert, fiee aber in die geiche Kategorie einer Entsteung. KNOWLEDGE ENGINEER: Lassen Sie uns ma sehen: $ für das Trauma der Veretzung, $8.000 für Angst, $2.500 für Unannehmichkeit, $2.500 für Sehverust und $5.000 für Entsteung. Haben Sie noch irgendweche Faktoren, auf die wir noch nicht gekommen sind? EXPERTIN: Ich erinnere mich, daß der Arztbericht die Mögichkeit eines durch die Veretzung verursachten Gaukoms erwähnte. Ich gaube, 10 Prozent Wahrscheinichkeit war es. KNOWLEDGE ENGINEER: Ja, davon war die Rede. Würde das den agemeinen Schaden betreffen? EXPERTIN: Das würde signifikante Auswirkung haben; es sote $ wert sein wegen der Chance, daß der Käger wirkich Star bekommt. Das ist eine ernste Krankheit. KNOWLEDGE ENGINEER: Die Mögichkeit eines späteren Gaukoms sote aso in jedem Fa veranschagt werden? EXPERTIN: Absout. KNOWLEDGE ENGINEER: Wenn man den zukünftigen Faktor einbezieht, kommt as Summe $ heraus. Das ist fast genau, was Sie anfangs geschätzt hatten. EXPERTIN: Ja, $ ist ein guter Ansatz für den agemeinen Schaden in diesem Fa. * * * 17. Voresung Methoden der KŸnstichen Inteigenz Voresung Methoden der KŸnstichen Inteigenz 8

3 Task: Bewertung einer Veretzung 1. Schritt: Konzeptuaisierung Aufistung der für reevant gehatenen Konzepte Attribute der Veretzung: Typ der Veretzung: Auge Wert der Veretzung: bestimmter $-Betrag Umfang der Veretzung: Ein Auge Fogen der Veretzung: Sehschärfe eicht beeinträchtigt temporäre Erbindung einseitig Dauer der Erbindung vier Tage Ungewißheit über Permanenz 10 Prozent Chance für Gaukom Brie erforderich Attribute des Kägers: Trug er vorher eine Brie? Ist sein Äußeres wichtig für die Arbeit? Attribute eines Gaukoms Typ: Krankheit Grad: ernst Faktoren zur Bewertung der Veretzung Traumafaktor Angstfaktor Unannehmichkeitsfaktor Sehverustfaktor Entsteungsfaktor zukünftiges_traumafaktor 2.Schritt: Formaisierung Tentative Regen, die Reationen zwischen Konzepten ausdrücken (nach Watermann 1986, S.171) [1] Wenn der Käger eine Augenveretzung erfahren hat und die Sehschärfe des Kägers eicht reduziert ist, erhöhe dentraumafaktor um $ [2] Wenn die Veretzung zeitweiige Erbindung eines Auges verursacht hat und der vorübergehende Charakter der Erbindung ungewiß war, erhöhe den Angstfaktor um $8000. [3] Wenn für den Käger die Chance eines späteren Gaukoms besteht und diese Chance durch die Veretzung des Kägers bedingt ist und der Wert der Chance = 10% ist, erhöhe den zukünftiges_traumafaktor um $ [4] Wenn der Käger eine Augenveretzung erfahren hat und die Veretzung des Kägers nur ein Auge betrifft und des Kägers Sehschärfe durch die Veretzung eicht gemindert ist erhöhe den Sehverustfaktor um $2500. [5] Wenn die Veretzung des Kägers das Tragen einer Brie erfordert und der Käger vor der Veretzung keine Brie tragen mußte, erhöhe den Unannehmichkeitsfaktor um $2500. [6] Wenn die Veretzung des Kägers das Tragen einer Brie erfordert und das Aussehen des Kägers für seine Arbeit von Bedeutung ist und der Käger vor der Veretzung keine Brie tragen mußte, erhöhe den Entsteungsfaktor um $5000. [7] Für jeden Faktor, der zur Bewertung der Veretzung beiträgt, addiere diesen Faktor zum agemeinen Schaden. 17. Voresung Methoden der KŸnstichen Inteigenz Voresung Methoden der KŸnstichen Inteigenz Schritt: Test/Vaidierung Zie: Die tentativen (ow-eve) Regen soen begutachtet und wenn mögich veragemeinert werden (higher-eve principes) Besprechung der Rege 3 (in strukturiertem Interview mit der Expertin) iefert: u Expertin unterscheidet Kategorien der Veretzungsfogen (mit differenzierten Schadensbewertungen) moderate (z.b. verkürztes Bein) ernste (z.b. Gaukom) katastrophae (z.b. Querschnittsähmung) u Gaukom, Epiepsie, Herzkrankheit gehören in eine Kategorie u bei 5-15% Chance späterer Krankheit kostet Gaukom $ u Gaukom as unmittebare Veretzungsfoge kostet $ Der Knowedge Engineer führt zwei neue Konzepte ein: u Kasse as ernst bewerteter Krankheiten u Wert einer tatsächich zugezogenen Krankheit u Gaukom, Epiepsie, Herzkrankheit werden as ernste Krankheiten kassifiziert, u der Wert einer 5-15% wahrscheinichen Veretzungsfoge mit 30% der tatsächich zugezogenen Krankheit festgeegt. u Dies ergibt agemeinere Regeformuierungen etc. 17. Voresung Methoden der KŸnstichen Inteigenz 11 Idee: Vorteie: Nachtei: Probem: Rapid Prototyping Frühzeitig eine Mini-Version des angestrebten Systems bauen, as Referenz für die weitere Entwickung. Beschränkung auf das zur Behandung weniger ausgewähter Fäe notwendige Wissen. Fokussierung bei der Wissenserhebung und -interpretation; Überzeugungsfaktor gegenüber beteiigtem Experten und dem Management für die Durchführbarkeit des Projekts. Gefahr, daß vor tiefergehender Anayse und Charakterisierung des Probems unadäquate Design-Entscheidungen getroffen werden, die für den weiteren Systemausbau eher hinderich sind. Der konzeptionee Abstand zwischen den erhobenen Daten und Impementierungen ist mögicherweise zu groß. 17. Voresung Methoden der KŸnstichen Inteigenz 12

4 Vorteie: Nachtei: Modebasierter Ansatz Kare Trennung von Anayse und Impementierung (evt. von verschiedenen Personen durchführbar) nach Anayse reativ voständige Expertise-Beschreibung konzeptuees Mode transparent und dokumentierbar generische Modee von Aufgabenstrukturen eiten die Interpretation und die Wissensakquisition ("generic tasks") Feher der Interpretation resutieren nicht in unnötiger Impementierungsarbeit; Änderungsaufwand geringer Vorteie des Prototyping entfaen, insbesondere kann die Dynamik des Modes nicht direkt überprüft werden. Beispiee generischer Aufgaben hier nach Hayes-Roth et a. (1983), Karbach (1993) Diagnose Fehfunktionen aufgrund von Beobachtungen feststeen Eingabe: Beschreibung des Systems anhand von Symptomen Ausgabe: entweder die Ursache der Fehfunktion oder ein Begriff, der den Zustand des Systems beschreibt Design Konfigurierung von Objekten, die bestimmten Anforderungen genügen soen Eingabe: Anforderungen, die an das fertige System gestet werden Ausgabe: ein Artefakt, das die spezifizierten Anforderungen erfüt Panung Design von Aktionen Eingabe: der Anfangszustand, die verfügbaren Operatoren und die Ziezustandscharakterisierung Ausgabe: ein fertiger Pan mit der Reihenfoge der Operatorenanwendungen Reparatur Ausführung eines Pans, um eine Fehfunktion zu beseitigen Eingabe: eine Feherursache oder eine System-Zustandsbeschreibung Ausgabe: Maßnahmen zur Beseitigung des Fehers oder die Unterdrückung von Symptomen 17. Voresung Methoden der KŸnstichen Inteigenz Voresung Methoden der KŸnstichen Inteigenz 14 KADS-Ansatz Knowedge Acquisition and Documentation System B.J. Wieinga et a., Amsterdam Methodoogie zur Entwickung wissensbasierter Systeme mit modegeeiteten Vorgehensweisen zur Wissenserhebung sowie der Interpretation und Dokumentation Betonung der Wissensebene: Mit der Ersteung eines im Prinzip voständigen konzeptueen Modes vor aen Impementierungserwägungen steht KADS im bewußten Gegensatz zum Rapid Prototyping (impementationsunabhängige Modeierung von Expertenwissen) KADS-Modebibiothek Unterstützung der Konstruktion von Wissensmodeen durch Beschreibungssprachen und darin beschriebenen Kataogen von Standardmodeen: Interpretationsmodee Interpretationsmodee geben für bestimmte Aufgabenkassen (ähnich den generischen Aufgaben) einen Probemösemechanismus an. Sie sind auf mehreren Ebenen spezifiziert. Auf dieser Basis modegeeitete Anayse des Experten- (probemösungs-)wissens anhand der erhobenen Daten ("mode-driven" statt "data driven") Das konzeptuee (Beschreibungs-)mode ist die Grundage für ein Designmode des zu ersteenden Systems. 17. Voresung Methoden der KŸnstichen Inteigenz Voresung Methoden der KŸnstichen Inteigenz 16

5 Modeierung nach KADS Struktur des KADS-Vorgehens Beobachtungen W W E E L L T T Aktionen Beschreibung der Expertise: gesehen durch die "KADS-Brie" (Bibiothek von Interpretationsmodeen) Strategieebene Aufgabenebene Inferenzebene Experte Fakten Annahmen abgeeitetes Wissen System Konzeptuees Mode Designmode Externe Anforderungen an das zu entwerfende System Bereichsebene Anayse > Design Funktionae Schicht Fakten Annahmen abgeeitetes Wissen Behaviorae Schicht Strukturee Schicht 17. Voresung Methoden der KŸnstichen Inteigenz Voresung Methoden der KŸnstichen Inteigenz 18 Probemanayse mit KADS Metakassen in der Diagnostik u Bereichsebene (domain eve) Beschreibung von Fachbegriffen und Reationen dazwischen (in Form von Regen) u Inferenzebene (inference eve) Einteiung der Fachbegriffe und Reationen gemäß ihrer Roe beim Probemösen in Metakassen und Wissensqueen u Aufgabenebene (task eve) Formuierung generischer Probemösungsstrategien mit den definierten Metakassen und Wissensqueen u Strategieebene (strategic eve) Erfogsüberwachung und Wechse zwischen verschiedenen Probemösungsstrategien Metakassen teien die auf Bereichsebene identifizierten Fachbegriffe ein. Beispiee für typische Metakassen in der Diagnostik: Symptome (z.b. Brustschmerz) Prädispositionsfaktoren (z.b. Ater) Verdachtsdiagnosen Enddiagnosen Therapien ACHTUNG: Fachbegriffe können in verschiedene Metakassen faen, z.b. Infektion : Verdachtsdiagnose (zu bestätigen) Enddiagnose (Therapie auswähen) Symptom (für andere Diagnosen) 17. Voresung Methoden der KŸnstichen Inteigenz Voresung Methoden der KŸnstichen Inteigenz 20

6 Metakassen & Wissensqueen Beispie: Inference-eve-Skizze der Hypothesize-and-Test-Strategie u Wissensqueen setzen Metakassen in Beziehung und kassifizieren Inferenzwissen, z.b. as verschiedene Typen von Regen: Verdachtgenerierungsregen Verdachtüberprüfungsregen Indikationsregen Bereichsreationen werden auf Inferenzebene nach ihrer Roe gruppiert! Metakassen gruppieren die auf der Bereichsebene identifizierten (durch Fachbegriffe beschriebenen) Objekte/Merkmae in Kassen, die im Hinbick auf die Probemösung signifikant sind. Indikationsregen Wissensqueen gruppieren die Symptome Verdachtgenerierungsregen Verdachtüberprüfungsregen u Metakassen und Wissensqueen sind das Vokabuar für die Charakterisierung der Probemösestrategie auf der Aufgabenebene. auf der Bereichsebene identifizierten Reationen zwischen Bereichsobjekten (d.h. die bereichsspezifischen Regen) nach Typen, die für die Probemösung signifikant sind. Verdachtsdiagnosen Etabierte Diagnosen 17. Voresung Methoden der KŸnstichen Inteigenz Voresung Methoden der KŸnstichen Inteigenz 22 Bemerkungen zu KADS Werbung! KADS ist mitterweie in einem großangeegten europäischen Programm weitgehend ausgearbeitet und standardisiert worden ("Common KADS"), wenn auch mit Abstrichen: Strategieebene wurde nicht umgesetzt. Die Bedeutung der konzeptueen Modee beruht darin, daß eine Probemanayse schwer ohne Vorwissen durchführbar ist: Das Vorwissen sind die auf vergeichende Interpretation vieer Domänen bezogenen Interpretationsmodee. Die Anwendung dieses Repertoires beibt der Interpretations- und Urteisfähigkeit der Knowedge Engineers vorbehaten. Leseempfehung: u Görz, 2. Aufage: Kap (oder Kurztext) 17. Voresung Methoden der KŸnstichen Inteigenz Voresung Methoden der KŸnstichen Inteigenz 24