Termine:
 

• Freitag, 20.10.00 >> 13.00 - 14.30 Uhr & 14.45 - 16.15 Uhr - Raum 15 SR3
• Freitag, 27.10.00 >> 13.00 - 14.30 Uhr & 14.45 - 16.15 Uhr - Raum 15 SR3
• Dienstag, 31.10.00 >> 13.00 - 14.30 Uhr & 14.45 - 16.15 Uhr - Raum 11/ 008
• Dienstag, 14.11.00 >> 13.00 - 14.30 Uhr & 14.45 - 16.15 Uhr - Raum 11 / 008
• Dienstag, 05.12.00 >> 13.00 - 14.30 Uhr & 14.45 - 16.15 Uhr - Raum 11 / 008
• Dienstag, 19.12.00 >> 13.00 - 14.30 Uhr & 14.45 - 16.15 Uhr - Raum 11 / 008
• Freitag, 05.01.01 >> 13.00 - 14.30 Uhr & 14.45 - 16.15 Uhr - Raum 15 SR3

Grobe Inhaltsübersicht:

• Einführung in Themen und Methoden der KI
• eine Obermenge dessen, was ich erzählt habe, findet sich in den Powerpoint-Folien zur BA-Mosbach Vorlesung im SS'99, bzw hier zum Drucken als gezipptes Postscript
• Einführung in Expertensysteme
• Definitionsversuch, Merkmale typischer Aufgabenstellungen, Klassifikation von Aufgabenstellungen (analytisch

 - synthetisch, automatisch - assistierend - überprüfend)
• Anwendungsgebiete (Diagnose, Klassifikation, Konfiguration, Planung, Design - Tutoring, Entscheidungsunterstützung, Datenanalyse, Prozeßkontrolle)
• Grundansatz (Wissensrepräsentation + Inferenz + Problemlösemethode) und generische Architektur
• als Handouts ausgeteilt: Startkapitel von Puppe, Startkapitel von Socher-Ambrosius/Heinsohn
• einige Folien zum Thema als PDF-File
• Suche als schwache Problemlösemethode
• Suche als Problemlösemethode, Idee & Begriffe, Beispiel Weinkrügeproblem, Schach, 3x3-Schiebepuzzle
• uninformierte systematische Suchverfahren: Tiefensuche, Breitensuche, Idee des iterative Deepening
• Idee der Heuristik, Bestensuche
• als Handout ausgeteilt: Suchkapitel von Socher-Ambrosius/Heinsohn
• zum Kapitel von Socher-Ambrosius/Heinsohn gibt's im Netz einen netten Foliensatz von Rolf Socher-Ambrosius
• Zum Weiterlesen: Eine gute Darstellung wurde von Gerald Reif im Rahmen seiner Diplomarbeit an der TU Graz elektronisch zur Verfügung gestellt.  Dort findet sich als Bestandteil eine komplette Einführung in Expertensysteme, die den Stoff unserer Veranstaltung in großen Teilen überdeckt. Das Stück zum Thema Suche zur Problemlösung findet sich hier (offensichtlich stark am Buch von Winston orientiert).
• Constraints zur Verbesserung der Suche
• Begriffe und Definitionen am Beispiel n-Damen Problem
• Constraint-Graph und Merkmale für die Wissenrepräsentation am Beispiel Pausenbrotkonfigurierung
• einfacher Backtracking-Algorithmus mit seinen Ineffizienzen (Bedeutung der Variablenauswahl und lokal schon inkonsistenter Werte am Beispiel)
• allgemeine Heuristiken für Variablenauswahl und Werteauswahl
• Constraint-Propagierung zur Herstellung lokaler Konsistenz schon vor der Suche (Beispiel Kreuzworträtsel)
• Anmerkungen zum praktischen Einsatz (Konfiguration, Scheduling, Arbeitsplanung, Timetabling-Probleme, dort Möglichkeiten für domänenspezifische Heuristiken, Constraint-Programmiersprachen und -libraries)
• die Darstellung war eng am Buch von Socher-Ambrosius/Heinsohn orientiert
• Zum Weiterlesen: Eine gute Darstellung wurde von Gerald Reif im Rahmen seiner Diplomarbeit an der TU Graz elektronisch zur Verfügung gestellt.  Dort findet sich als Bestandteil eine komplette Einführung in Expertensysteme, die den Stoff unserer Veranstaltung in großen Teilen überdeckt. Eine knappe Einführung zur Idee der Constraints als Repräsentationsformalismus findet sich hier (offensichtlich stark am Buch von Puppe orientiert).
• Wissensrepräsentation und Inferenz: Aussagenlogik
• Definitionen und Grundlagen, Syntax, Semantik, Interpretation, Modell, Erfüllbarkeit, Tautologie, Semantische Folgerung
• Resolution als Kalkül (Beispiel Abtrageverfahren)
• Basisalgorithmus zur Resolution + Problematik der Effizienz und Ideen zur Effizienzsteigerung (Löschen tautologischer und subsumierter Klauseln, allgemeine Heuristiken, Tiefensuchaspekte, Hintergrundtheorien)
• die Darstellung war eng am Buch von Socher-Ambrosius/Heinsohn orientiert
• danach grober Abriß der Entwicklung Aussagenlogik - Prädikatenlogik - Hornlogik - Prolog
• Vorwärtsregelsprachen
• Handouts dazu in PDF
• wer etwas mit Produktionsregeln herumspielen möchte, sollte sich einmal die CLIPS-Homepage anschauen
• die "klassische" Darstellung von OPS-5 findet sich immer noch bei Peter Jackson "Expertensysteme" (auf der CLIPS-Homepage ist allerdings auch umfassende Dokumentation zu finden)
• Beispiel zu OPS5: Pendler & Arbeitslose
• Frames und Semantische Netze
• Darstellung i.w. übernommen aus Vorlesungen von Dr. Knut Hinkelmann (FH Solothurn, CH) an der Uni Kaiserslautern und der FH Wiesbaden
• Handouts als PDF
• Zum Nachlesen: z.B. bei Gottlob.
• Unsicherheit und Vagheit
• Übersicht: verschiedene Arten und Ursachen von Unsicherheit und Vagheit in wissensbasierten Systemen. Ganz knapp dargestellt im Foliensatz unten zum Thema Sicherheitsfaktoren. Wer gerne etwas weiterliest, kann eine sehr kurze aber die wesentlichen Punkte umfassende Einführung zu Bayes, Fuzzy, Sicherheitsfaktoren und anderen Techniken bei Andreas Tolk finden. Wichtig ist es, das Spektrum und die Anwendungsbereiche von Unsicherheit und Vagheit zu kennen, von einigen Ansätzen etwas gehört zu haben und zu wissen, daß diese Ansätze auch Einsatzvoraussetzungen, Stärken und Schwächen haben.
• Methode 1: Bayes Theorem. Eine gute Darstellung wurde von Gerald Reif im Rahmen seiner Diplomarbeit an der TU Graz elektronisch zur Verfügung gestellt.  Dort findet sich als Bestandteil eine komplette Einführung in Expertensysteme, die den Stoff unserer Veranstaltung in großen Teilen überdeckt. Das Stück zum Thema Bayes-Theorem findet sich hier (das Beispiel mit Autos und quietschenden Bremsen sollte man verstanden haben).
• Methode 2: Sicherheitsfaktoren in Regeln. Die Darstellung dazu folgt der von Hinkelmann. Da die Sicherheitsfaktoren mit MYCIN eingeführt wurden, kann das Buch von Jackson ebenso als Referenz herangezogen werden. In der Kürze der Zeit können wir das Thema nur kurz anreißen. Etwas mehr Details finden sich in den Handouts als PDF.
• Methode 3: Fuzzy-Logic für vage Begriffe. Auch hier können wir das Thema nur kurz anreißen. Eine excellente Darstellung der Fuzzy Control in allen Details findet sich am Fuzzy Logic Laboratorium Linz-Hagenberg. Kernaussagen dieser Darstellung wurden im folgenden Foliensatz eingebunden.  Hinter diesem Link findet sich ein Beispiel (inklusive einer vollständigen Einführung) für die Nutzung von Fuzzy-Methoden zur Entscheidungsunterstützung in der Raumplanung.
• Zahlreiche weitere Verfahren und Erweiterungen existieren (wie Bayes-Netze oder die Evidenztheorie nach Dempster-Shafer). Diese werden bei Puppe kurz angerissen, bei Socher-Ambrosius & Heinsohn, M.M. Richter oder Russel & Norvig im Detail beschrieben.
• Abschluß
• kurze Wiederholung der Dinge, die wir bis jetzt durchgenommen haben
• Zusammenfügung der Teile am Beispiel Expertensysteme für die Diagnose
• kurzer Abriss, was alles dazugehört, aber nicht in die Vorlesung gepaßt hat (Wissensakquisition, XPS-Projektmanagement, XPS-Software-Technik etc)
• kurzer Ausblick, was es in der KI sonst noch gibt, aber nicht mehr in die Veranstaltung gepaßt hat (Maschinelles Lernen, Data Mining, Fallbasiertes Schließen, Subsymbolische KI - Neuronale Netze, Intelligente Agenten, Wissensmanagement)
• das alles in aller Kürze auf diesen Folien (4.6 MB).
• Zum Weiterlesen: wer noch etwas Interesse an Anwendungen der vorgestellten Methoden hat, kann sich z.B. die entsprechenden Foliensätze über Planung und Scheduling mit Such- und Constraint-Methoden von Jürgen Dorn, über Wissensbasierte Konfiguration mit Regeln oder Constraints von Markus Stumptner  oder über Definition und Anwendungen Intelligenter Agenten von Robert Baumgartner aus den Vorlesung "Konzepte der AI" an der TU Wien einmal anschauen
• Wichtig: Grenzen der KI: Automatische Dialogsysteme :-)

Schein zur Vorlesung:

• wir führen zwei etwa 45-minütige Tests über relevante Teile des Vorlesungsstoffes durch (wird im Detail angekündigt), nämlich:
• Dienstag, 14.11.00 (Themen Einführung, Suche, Constraints)
• Freitag, 05.01.01 (Themen Aussagenlogik, Semantische Netze, Frames, Überblick Unsicherheit, Bayes-Theorem)
• Bei den Tests sind alle Hilfsmittel erlaubt, die man alleine in den Vorlesungsraum tragen kann und die nicht leben.
• Insgesamt sind 70 Punkte in den beiden Tests zusammen erreichbar.
• Zum Erhalt des Scheins sind folgende beiden Bedingungen zu erfüllen:
• Teilnahme an beiden Tests mit einer Mindestpunktzahl von jeweils 7.5 Punkten
• insgesamt wurden mindestens 28 Punkte erreicht
• Werden diese Kriterien nicht erfüllt, biete ich ein 45-minütiges mündliches Testat über den Stoff der gesamten Vorlesung an (ohne Hilfsmittel, Termin nach Vereinbarung).
• Ergebnisse: