Einführung in Expertensysteme

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1 Frank Puppe Einführung in Expertensysteme Zweite Auflage Mit 86 Abbildungen Springer-Verlag Berlin Heidelberg New York London Paris Tokyo HongKong Barcelona Budapest

2 Inhaltsverzeichnis Teil I. Einführung 1 1. Charakterisierung, Nutzen und Geschichte Charakterisierung von Expertensystemen Nutzen von Expertensystemen Geschichte von Expertensystemen 7 2. Methodik und Architektur Problemlösungstypen von Expertensystemen Wissensrepräsentationen in Expertensystemen Architektur von Expertensystemen Zusammenfassung 14 Teil II. Grundtechniken der Wissensrepräsentation Logik Prädikatenlogik Eigenschaften von Kalkülen PROLOG Zusammenfassung Regeln Vorwärtsverkettung Rückwärtsverkettung Komplexität der Vorbedingung Strukturierung Zusammenfassung Objekte/Frames Beispielsystem: FRL Aktive Objekte Kognitive Bedeutung von Frames Automatische Klassifikation in KL-ONE-Sprachen Frames und Problemlösungstypen Zusammenfassung 36

3 Vin Inhaltsverzeichnis 6. Constraints Typen von Constraints und Propagierungsalgorithmen Lösung eines nicht-trivialen Constraint-Problems Diskussion des Lösungsweges Formale Charakterisierung einfacher Constraintsysteme Zusammenfassung Probabilistisches Schließen Theorem von Bayes Dempster-Shafer-Theorie INTERNIST-Modell MYCDSf-Modell MEDl-Modell Zusammenfassung Nicht-monotones Schließen JTMS mit direkten Begründungen ATMS mit Basisannahmen als Begründungen Zusammenfassung Temporales Schließen Exakte Zeitrelationen: VM und MED Ungenaue quantitative Zeitrelationen: der TMM von McDermott Qualitative Relationen: der Zeitkalkül von Allen Zusammenfassung 71 Teil III. Problemlösungstypen und Problemlösungsstrategien Diagnostik Übersicht über Diagnostiktechniken Übersicht über Diagnostiksysteme und Wissensarten Heuristische Diagnostiksysteme Modellbasierte Diagnostiksysteme Fallvergleichende Diagnostik Vorschlag zur Integration Zusammenfassung Konstruktion, Diskussion von Beispielproblemen Konstruktionsmethoden Konstruktionssysteme Zusammenfassung Simulation Simulationstypen Qualitative Mehrphasensimulation: Kuipers QSIM Qualitative Einphasensimulation: Longs System Zusammenfassung 111

4 Inhaltsverzeichnis. IX Teil IV. Entwicklung von Expertensystemen Wissenserwerb Phasenmodelle für den Wissenserwerb Problemcharakterisierung und Interviewtechniken Wissenserwerbssysteme für Experten Automatisierter Wissenserwerb Zusammenfassung Erklärungsfähigkeit Erklärungstechniken Zweck von Erklärungen Erklärungen für die Diagnostik Erklärungen für die Konstruktion Erklärungen für die Simulation Nutzung für tutorielle Zwecke! Zusammenfassung Dialogschnittstellen Anforderungen an Dialogschnittstellen Allgemeine Techniken Gestaltung der Interviewerkomponente Gestaltung der Erklärungskomponente Gestaltung der Wissenserwerbskomponente Zusammenfassung Werkzeuge für Expertensysteme Realisierung von Objekten Realisierung von Regeln/Constraints Realisierung von probabilistischem, nicht-monotonem und temporalem Schließen Graphikmöglichkeiten Zusammenfassung 151 Teil V. Aspekte des betrieblichen Einsatzes Rahmenbedingungen für den betrieblichen Einsatz Eignung eines Anwendungsgebietes Projektplanung Integration in die Einsatzumgebung Evaluationsproblematik und Kosten/Nutzen-Analyse Zusammenfassung Expertensysteme in der Medizin Probleme Einsatzmöglichkeiten Fallbeispiele Zusammenfassung 167

5 X Inhaltsverzeichnis 19. Expertensysteme in der Technik Fallbeispiele Probleme Zusammenfassung 174 Teil VI. Kritik und Ausblick Wechselwirkungen mit anderen Bereichen Künstliche Intelligenz Kognitive Psychologie Datenbanken Software Engineering Anwendungsbereiche Grenzen von Expertensystemen Stufen-Modell vom Anfänger zum Experten Holistische Informationsverarbeitung Allgemeinwissen Philosophischer Hintergrund Zusammenfassung Entwicklungstrends Tiefenwissen Generische Problemlösungstypen Kodierung von Allgemeinwissen Neuronale Netze Zusammenfassung 192 Anhang: Checkliste für Wissensrepräsentationsformalismen 193 Literaturverzeichnis 197 Systemverzeichnis 211 Sachverzeichnis 213