SMART Systems (Vorlesung: KI & XPS) Beim vorigen Mal: Einführung, Grundprobleme, Fokussierung Inhalt heute: Einfache symbolische Repräsentationsansätze Lernziele: Entwicklungsgrundlage von heute vieldiskutierten Repräsentationstechniken kennenlernen Einschätzen der Möglichkeiten und Grenzen Ralf Möller, Univ. of Applied Sciences, FH-Wedel
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SMART Systems (Vorlesung: KI & XPS)
Beim vorigen Mal: Einführung, Grundprobleme, Fokussierung
Operationale Semantik, MehrdeutigkeitenNegation nicht wohlverstandenDatenrepräsentation mit Tripeln skaliert nicht
für große Anwendungen Betrachtung aller Attribute eines Objekts erschwert Keine Strukturierung der Objekte in Kategorien Wertebereiche von Attributen nicht festlegbar Keine indefiniten Angaben über Werte
(siehe ">0" im Diagnosebeispiel)
Deduktion vs. Reaktion
Deduktion: Nur Hinzufügung von durch Nachbedingungen
beschriebene Elemente zum Arbeitspeicher Regelverkettung (vorwärts und rückwärts)
Reaktion: Auch Löschen von Elementen des Arbeitspeichers,
die durch Nachbedingungen beschrieben werden Zustandsmodellierung Vorwärtsverkettung Kommt später im Kontext von Planungsaufgaben
Symbolische Datenrepräsentation
(<Objekt> <Attribut> <Wert>)-Tripel gehen auf philosophische Arbeiten zurück Leibniz: ca. 1690 Frege: Begriffsschrift (concept notation), 1879 Anwendungsorientierte Sichtweisen in der KI (ab ca. 1967)
Statt Tripelsichtweise auf Daten: Netzwerksichtweise ("Semantische Netze", Quillian, 1967) Objekte sind Knoten, Attribute definieren Kanten Ausgezeichnetes Attribut ISA zur Kategorisierung Problem: Einige Knoten sind Objekte, einige Knoten
repräsentieren Kategorien Konventionen: z.B. Objekte mit Nummern und klein
Regeln mit Variablen
Schema: Wenn (?x ISA Batterie)
Dann (?x ISA Elektrisches-Bauteil)Anwendung im Diagnosebeispiel:
Wenn (?x ISA Elektrisches-Bauteil) Und (tankuhr-1 Wert >0) Dann (problem-1 Ort ?x)
Im Arbeitspeicher: (batterie-1 ISA Batterie) (tankuhr-1 Wert >0)
Weitere Arbeiten
Bisheriger Fokus: Daten: Objekte (im Sinne von atomaren Symbolen)
Neuer Fokus: Kategorien ("Frames", Minsky 1975) Beschreibung von Attributen von Objekten
und ihren Wertebereichen Der Wert eines Attributs kann eine Menge von
Objekten sein, die durch Frame beschrieben werdenBevorzugte Anwendung:
Ereignisbeschreibung (z.B. Restaurantbesuch)
Frames (Rahmen)
Objekte spielen bei Ereignissen eine best. RolleEreignisattribute heißen "Rollen" oder auch
<!DOCTYPE bib [<!ELEMENT bib (paper*)><!ELEMENT paper (author+, year, publisher?)><!ATTLIST paper id ID #REQUIRED><!ELEMENT author (firstname*, lastname)><!ATTLIST author age CDATA #IMPLIED><!ELEMENT firstname (#PCDATA)><!ELEMENT lastname (#PCDATA)><!ELEMENT year (#PCDATA)>
Beschreibt die Einschränkungen des Inhalts eines Elements Syntax:
<!ELEMENT Name (Definition)> Einziger atomarer Typ: #PCDATA
(Parsed Character DATA) (a,b,c): Liste von Unterelementen (a|b|c): Alternativen Kardinalitäten:
* keinmal oder beliebig oft + einmal oder beliebig oft ? kein- oder einmal (optional) (ohne Angabe): genau einmal
EMPTY : Erzwingen von leerem Element
<!DOCTYPE bib [<!ELEMENT bib (paper*)><!ELEMENT paper (author+, year, publisher?)><!ATTLIST paper id ID #REQUIRED><!ELEMENT author (firstname*, lastname)><!ATTLIST author age CDATA #IMPLIED><!ELEMENT firstname (#PCDATA)><!ELEMENT lastname (#PCDATA)><!ELEMENT year (#PCDATA)>
Hintergrundwissen/Kontext:Die israelische Währung ist der Schekel (Mehrzahl: Schekelim), offiziell NeuerIsraelischer Schekel (NIS). Er setzt sich aus 100 Agorot (Einzahl: Agora ) zusammen
+ Datenbeschreibung vs. Daten - Kategorien vs. Objekte- Indefinites Wissen
Mercedes-Fahrer OR BMW-Fahrer- Negation
Not Rolls-Royce-Fahrer"
RDF: Resource Description Format
Nicht alle Daten symbolisch beschreibar (z.B. AV-Daten)
Idee: Beschreibung von "Daten" durch Zusatzangaben (Meta-Daten)
Verfügbare "Daten" werden als Ressource aufgafaßt Ressourcen sind durch URI's gekennzeichnet
URI: Unified Resource Identifier, Ressourcenbeschreibungen Ressourcen haben Eigenschaften (Properties)
Beziehungen zu anderen Ressourcenoder atomare Werte
Aussagen über Ressourcen (Statements) "Ressource x hat Eigenschaft y mit Wert z"
Kategorien: RDF(S)
RDF: Resource Description Format(Schemata) Beschreibung von Kategorien (Klassen)
Idee: Festlegung von Ober- und Unterkategoriebeziehungen Damit Maschinen die Bedeutung von Metadaten
erfassen können, sind Standard-Schemata nötig PICS (Platform for Internet Content Selection):
Schema zur Beurteilung von Internet-InhaltenWorld Wide Web Consortium: PICS Rating Vocabularies in XML/RDF, W3C NOTE
DC (Dublin Core): Schema zur Beschreibung von InhaltenDublin Core Metadata Initiative. (http://purl.org/dc)
Ausdrucksstärke stark eingeschränkt
Kategorien: XMLS, XML-Schema
Beschreibung einer Menge (Klasse) von "Dokumenten"
Kernideen: Spezifikation des Typs von Elementen Spezifikation der Min/Max-Anzahl von Elementen
Details: http://www.w3.org/TR/xmlschema-0/
XML-Schema: Typen Typdefinition durch
Erweiterung (engl. extension) oder Restriktion (engl. restriction) einer bestehenden Typdefinition
Alle Typen in XML-Schema sind entweder Atomare Typen (z.B. string, int) oder Erweiterung bzw. Restriktion bestehender Typen
Alle Typen bilden eine Typhierarchie Baum mit Wurzel: Typ Zeichenkette Keine Mehrfachvererbung
Typen sind entlang der Typhierarchie abwärtskompatibel: Für Typinstanzen gilt das Substituierbarkeitsprinzip Elemente eines bestimmten Typs akzeptieren auch Daten einer
Erweiterung oder Restriktion des geforderten Typs
XML-Schema
Es soll viel mehr "Semantik in einem Schema eingefangen werden" als mit DTDs
Für viele Anwendungen reicht die Modellierungskraft nicht (siehe die Kritik an Frame-Systemen)
Bei Interpretation (z.B. zur Recherche) von Web-Daten auf Bedeutung Bezug nehmen
Nicht nur oberflächennahe, syntaktische Operationen anbieten
Zusammenfassung, Kernpunkte
Abriß der Historie von Repräsentationssprachen Von Frames und Semantischen Netzen zu
XML und RDF Neuerdings: Wildwuchs an
Standardisierungsvorschlägen Primär "Vererbung" als Inferenzschema Ausdrucksstärke (z.B. XML/RDF(S)) zu schwach Syntax und Tools im Vordergrund, nicht Semantik
Die Idee des Semantic Web Semantik im Vorderung, nicht Syntax oder Präsentation
Was kommt beim nächsten Mal?
Beschreibungslogiken als Grundlage für formale Repräsentations- und Inferenzsysteme