Künstliche Intelligenz

© 2002 - Patrick Bohn, Michael Reiher & Frank Moos

Expertensysteme

Wissensbasierte Systeme

Versuch mit Programmen die Funktionen des menschlichen Gehirns (Verhalten, Verstand) nachzubilden. Aufgrund weitgehender Erfolglosigkeit dieser Arbeiten ging man dazu über, KI Programme für stark eingeschränkte Wissensbereiche zu entwickeln, sogenannte Expertensysteme.

Künstliche Intelligenz - KI

KI-Programme

Einordnung nach Waterman

KI-ProgrammeExpertensysteme lösen Probleme wie Experten auf einem eng definierten Problemkreis, ihrem eigenen Fachbereich (Kompetenzbereich) überdurchschnittlich effizient.

EXS sind wie Experten nicht unfehlbar!

EXS

Expertensystem - EXS

Einordnung nach Waterman

KI-Programme

KBS

Ein KBS ist ein Softwaresystem, bei dem das Fachwissen über ein Anwendungsgebiet unabhängig vom allgemeinen Problemlösungswissen und vom Wissen über die spezifische Systemimplementation dargestellt ist.

Wissensbasierte Systeme – KBS

EXS

Einordnung nach Waterman

Beispielprogramm

Anwendungen der KI

1. Verarbeitung natürlicher Sprache

2. Folgerungssysteme und Automatische Programmierung

3. Bildverarbeitung / Bild erkennen – Bild verstehen

4. Robotik

5. Intellegent Computer Aided Instruction ICAI

6. KI – Sprachen

7. Expertensysteme

Beispiel 1: Verarbeitung natürlicher Sprache

Die Verarbeitung von Sprache ist eines der komplexesten Phänomene menschlicher Intelligenz überhaupt!

Schlüsselgebiet der KI

1. Phase natürlicher Verarbeitung von Sprache

• Signalanalyse und Segmentierung

• lexikalische und morphologische Analyse

Visuelle Daten Akustische Daten

PE:TR:MAGH8LGA

Wörter: Peter mag Helga

Signalanalyse und Segmentierung

Lexikalische und Morpologische

Analyse

2. Phase natürlicher Verarbeitung von Sprache

• syntaktische Analyse

In der zweiten Phase der Verarbeitung natürlicher Sprache beginnen die traditionellen Phasen der maschinellen Sprachverarbeitung in der KI:

Mittels einer Syntax werden Wörter zu sinnvollen Sätzen kombiniert. Hierzu verwendet man i. d. R. eine Grammatik.

3. Phase natürlicher Verarbeitung von Sprache

• Die dritte Phase beschreibt die semantische Analyse von syntaktisch korrekten Sätzen.

• Die Semantik eines Wortes besteht z. B. aus der Bedeutung die im Lexikon mit dem Wort abgespeichert ist.

• Eine „starke Semantik“ erhält ein Wort erst aus dem Zusammenhang mit anderen Wörtern

3. Phase natürlicher Verarbeitung von Sprache

Die Semantische Auflösung des Beispiels

ergibt die Aktion >essen< und als deren Objekt >Liebe<, was zu einem logischen Fehler führt.

Hans isst Liebe

Der syntaktisch gleiche Satz ist zudem auch semantisch korrekt.

Hans isst Salat

Beispiel 2: Bildverarbeitung

• BilddarstellungPixel, Helligkeit, Farbe

• SegmentierungKonturen erkennen; Was gehört zusammen? Wo beginnt etwas neues? Wo endet etwas?

• Objekterkennung (Mustervergleich)Mit welchen in der Wissensbasis vorhandenen Objekten können bestimmte Konturen am ehesten identifiziert werden?

• SzenenanalyseIn welcher Beziehung stehen die Objekte?

Beispiel 2: Bildverarbeitung

Beispiel 2: Bildverarbeitung

Beispiel 2: Bildverarbeitung

Beispiel 3: Robotik

KI - Roboter werden nicht wie bisherige Industrieroboter programmiert, sondern trainiert:

Sie lernen zuverlässig: Während des Lernprozesses machen sie Fehler, allerdings immer weniger. Wichtig: Die Fehlrate für gleichbleibende Aufgaben nimmt bei KI – Robotern stetig ab, niemals zu!

Merkmale von Expertensystemen

• verwenden KI Methoden

• verwenden Heuristiken

• können Schlussfolgerungen erklären

• können einfach mit neuem Wissen ergänzt werden

• lösen Probleme nicht nach vorgezeichneten Lösungswegen sondern wie ein Experte

• können völlig anderen Anforderungen gerecht werden als konventionelle Programme

Eigenschaften von Experten und EXS

EXS Experte

Spezialwissen Spezialwissen

enge Fachkompetenz enge Fachkompetenz

+ gesunder Menschenverstand hilft weiter wo das Spezialwissen endet

weiss nicht, was es nicht weiss

weiss, was er nicht weiss

weiss, wie gut er es weiss, hat Selbsteinschätzung, kann Regeln brechen

ahnt, was andere Experten wissen / meinen (Expertenstreit)

Komponenten eines EXS

Wissensaquisitions-komponente

Dialogkomponente

Problemlösungs-komponente

Erklärungskomponente

Wissensbasis

nach Kurbel

Darstellung und Auswertung des Wissens

• Semantische Netze

• Objektorientierte Wissenspräsentation

• Frames

• Logik

• Regelbasierte Wissenspräsentation

Beispiel 1: Semantische Netze

Automobil

Lenkrad

rund

Motor

Motorblock Limousine

PKW LKW

Tankwagen Führerkabine

hat

Form ist

hat

hat ist ein

ist ein

ist ein

ist ein

hat

Beispiel 2: Objektorientierte Wissensrepräsentation

Objekt ID

Attribut 1

Attribut 2

Attribut 3

Methode 1

Methode 2

Beispiel einer Klasse mit 3 Attributen und 2 Methoden

Beispiel 3: Frames

Frame Name

Slot 1

Slot 2

Slot n Wert n

Wert 2

Wert 1

Beispiel 3: Frames 

Kaufvertrag 1 Firmen Produkt Datum

Eifel-Online PC1 ist ein Preis 23.01.02 FH Aachen IBM PC 1000 €

Beispiel für ein Frame/ Subframe

Danke für Eure Aufmerksamkeit

Unsere Präsentation findet ihr auch unter

http://www.eifel-online.de/~reiher/fh-aachen/ti