Künstliche Intelligenz und automatische Wissensverarbeitung

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1 Hermann Heibig Künstliche Intelligenz und automatische Wissensverarbeitung 2., stark bearbeitete Auflage U Verlag Technik Berlin

2 Inhaltsverzeichnis 1 Überblick Grundbegriffe, Gegenstand Arbeitsgebiete der KI Anwendung und Nutzung der Ergebnisse der KI Geschichte der KI Tendenzen, Perspektive 22 2 Rechentechnische und programmtechnische Grundlagen der künstlichen Intelligenz Hardwarebasis Kl-Programmiersprachen als Werkzeuge der Symbolmanipulation (Softwarebasis) Stellung der Kl-Programmiersprachen in der Welt der Programmierung Listenverarbeitung - die Programmiersprache LISP Datentypen und Datenstrukturen LISP-Funktionen, Auswertung von Ausdrücken Elementare LISP-Funktionen Bedingte Ausdrücke Die PROG-Funktion Rekursive und iterative Programmierung in LISP Technologische Programmierumgebung von LISP 46 3 Wissens repräsentationssysteme (WRS) Der Modellscharakter der semantischen Repräsentation von Wissen auf dem Rechner Logikorientierte WRS Intuitive Einfuhrung Die Aussagenlogik Der Aussagenkalkül Ableitungen und Ableitungsstrategien im Aussagenkalkül Der Prädikatenkalkül erster Stufe (PK1) Zur Interpretation logischer Kalküle Beziehungen zwischen natürlicher Sprache und Prädikatenlogik 71

3 8 Inhaltsverzeichnis Aktive Theoreme - Planner Frame-Repräsentationen Grundbegriffe, intuitive Einführung Die formale Beschreibung von Frames in KRL Kommunizierende Frames - FLA VORS Semantische Netze (SN) Gundlagen, allgemeine Einführung Taxonomie der Knoten eines SN Relationen und Funktionen Beziehungen zwischen verschiedenen Wissensrepräsentationsmodellen Scripts als Fusion von Frame- und Netzwerk-Konzepten Vergleich von semantischen Netzen und relationalem Datenmodell Automatische Problemlösung Intuitive Einführung, Grundbegriffe Formale Definition eines Problems, graphentheoretische Konzepte Allgemeine Problemlösungstechniken Lösungssuche in Graphen Baum-Suchtechniken Bewertete Suche, heuristische Verfahren Problemreduktion Problemlösung mit Operatorauswahl Spiele als Probleme, Beziehungen zur Spieltheorie Suchstrategien für antagonistische Probleme (Spiele) Komplexbeispiel: Symbolische Integration Automatische Prolemlösung und intelligente Roboter Automatisierung des intelligenten Schließens Logisch-deduktives, monotones Schließen Computerlogische Grundlagen, Normalformen Das Herbrand-Universum und das Herbrand-Theorem Theorembeweisverfahren Das Resolutionsprinzip für den Aussagenkalkül Das Resolutionsprinzip für den Prädikatenkalkül Beweisstrategien; die besondere Rolle der Gleichheitsrelation; Theorieresolution Einsatz des Resolutionsprinzips für die Frage-Beantwortung (Anwendungsbeispiel) Nicht-monotones Schließen Approximatives Schließen (Fuzzy reasoning) 209

4 9 5.4 Analoges Schließen Induktives Schließen, Verallgemeinerung Logische Programmierung Grundsätzlicher Aufbau der Programmiersprache PROLOG Das PROLOG-Verarbeitungssystem Vom System bereitgestellte Prädikate bzw. Operatoren Rekursive Programmierung in PROLOG Beeinflussung der Steuerstrategie Komplexbeispiel: Urlaubsberatung Expertenysteme (XS) Überblick, Begriffsbestimmung, Klassifikation Architektur und Arbeitsprinzipien von XS XS-Werkzeuge, Produktionsregelsysteme Problemlösemethoden in konkreten XS MYCIN - Arbeit mit approximativem Schließen VM - Verwaltung zeitabhängiger Kontexte DENDRAL - heuristische gesteuerte Generiere- und Teste-Methode MOLGEN - Planung in verschiedenen Ebenen, wechselwirkende Teilprobleme Rahmenexpertensysteme (Shells), Metaexpertensysteme Systeme zur Unterstützung des Wissenserwerbs Technologie der XS-Entwicklung und des Aufbaus der Wissensbasis Grundlagen der automatischen Sprachverarbeitung Einführung, Überblick Grundlegende Begriffe der Sprachwissenschaft bzw. der Computerlinguistik Allgemeine Begriffe, sprachliche Einheiten Oberflächenstrukturen und Tiefenstrukturen Modelle der Sprachbeschreibung Überblick Formale Sprachen und Grammatiken Grammatiken zu Beschreibung der natürlichen Sprache Der ATN-Formalismus Lexikalisch-funktionale Grammatiken (LFG) Die Wortklassen-gesteuerte funktionelle Analyse (WCFA) 340

5 10 Inhaltsverzeichnis 9 Systeme zur automatischen Verarbeitung der natürlichen Sprache (Anwendungen der Computerlinguistik) Gemeinsamtkeiten der Systeme zur automatischen Sprachverarbeitung Natürlichsprachliche Interfaces Allgemeines Beschreibung des Systems NLI-AiDOS Wissensstützung für den Transformationsmodul Werkbank des Lexikographen Zusammenfassendes Beispiel Frage-Antwort-Systeme Zweck und Struktur eines Frage-Antwort-Systems Fragebeantwortung 376 Literaturverzeichnis 386 Sachwörterverzeichnis 396 Liste der im Text verwendeten Abkürzungen AI ATN CAD CAI CAM CAP CDT CRM CWA FAS KI LFQ MT NLI PK 1 SBM SN(M) TGS VLSI WBS WCFA WRM WRS XS artificial intelligence augmented transition network (grammar) Computer aided design Computer aided Instruction Computer atded manufacturing Computer aided planning conceptual dependency theory Coddsches Relationenmodell closed world assumption Frage-Antwort-System künstliche Intelligenz lexical functional grammar machine translation natural language interface Prädikatenkalkü 1 erster Stufe SprachbeschretbungsmodelV-methode semantisches Netz (Modell) text generation System very large scale integrated wissensbasiertes System word-class controiled functional analysis Wissensrepräsentationsmodeli/-methode Wissensrepräsentationssystem Expertensystem