Vorgehensmodelle zur Erstellung Wissensbasierter Systeme eine Vertiefungsarbeit von Christian Schulz
Vorgehensmodelle zur Erstellung Wissensbasierter Systeme
eine Vertiefungsarbeit vonChristian Schulz
„Knowledge Engineering ist die Kunst ein komplexes Computerprogramm zu entwickeln, das
Weltwissen repräsentiert und Schlüsse daraus zieht“
[E.A. Feigenbaum 1977]
Agenda
1. Grundlagen1.1 Wissensbasierte Systeme
1.2 Expertensysteme als Spezialfall
1.3 Expertensysteme vs. Experte
2. Vorgehensmodelle2.1 Prototyping
2.2 Role-Limiting Methoden2.3 Modellbasierte Vorgehensmodelle (MIKE)
3. Fazit und Zukunftsaussicht
1. Grundlagen1.1 Wissensbasierte Systeme1.2 Expertensysteme als Spezialfall1.3 Expertensysteme vs. Experte
2. Vorgehensmodelle2.1 Prototyping2.2 Role-Limiting Methoden2.3 Modellbasierte Vorgehensmodelle (MIKE)
3. Fazit und Zukunftsaussicht
Was sind Wissensbasierte Systeme ?
Expertenwissen Problemlösungswissen
Trennung der Wissenskategorien
Expertenwissen & Problemlösungswissen
1. Grundlagen1.1 Wissensbasierte Systeme1.2 Expertensysteme als Spezialfall1.3 Expertensysteme vs. Experte
2. Vorgehensmodelle2.1 Prototyping2.2 Role-Limiting Methoden2.3 Modellbasierte Vorgehensmodelle (MIKE)
3. Fazit und Zukunftsaussicht
Was sind Wissensbasierte Systeme ?
Fachwissen über das Anwendungsgebiet
S C H N I T T S T E L L E N K O P O N E N T E
(I/O- und interaktive Benutzerschnittstelle)
Wissen über Lösungsstrategien
P R O B L E M L Ö S U N G S K O M P O N E N T E
Inferenzmechanismus
W I S S E N S B A S I SRegelbasis Datenbasis
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2. Vorgehensmodelle2.1 Prototyping2.2 Role-Limiting Methoden2.3 Modellbasierte Vorgehensmodelle (MIKE)
3. Fazit und Zukunftsaussicht
Was sind Wissensbasierte Systeme ?
Vorteile der Trennung von Wissenskategorien:
- Lokalisierung des Wissens im Programm - Prüfung auf Vollständigkeit und Konsistenz
- Addition von Wissen
1. Grundlagen1.1 Wissensbasierte Systeme
1.2 Expertensysteme als Spezialfall1.3 Expertensysteme vs. Experte
2. Vorgehensmodelle2.1 Prototyping2.2 Role-Limiting Methoden2.3 Modellbasierte Vorgehensmodelle (MIKE)
3. Fazit und Zukunftsaussicht
Was sind Expertensysteme ?
- können Schlussfolgerungen und Lösungen erklären
- können mit neuem Wissen ergänzt werden
- lösen Probleme „wie ein Experte“
1. Grundlagen1.1 Wissensbasierte Systeme
1.2 Expertensysteme als Spezialfall1.3 Expertensysteme vs. Experte
2. Vorgehensmodelle2.1 Prototyping2.2 Role-Limiting Methoden2.3 Modellbasierte Vorgehensmodelle (MIKE)
3. Fazit und Zukunftsaussicht
Was sind Expertensysteme ?
Expertensysteme sind Programme, „die in einem eng abgegrenzten Anwendungsbereich die spezifischen
Problemlösungsfähigkeiten eines menschlichen Experten erreichen oder übertreffen.“ (K. Kurbel)
Sich mit Anstand zurückziehen
1. Grundlagen1.1 Wissensbasierte Systeme
1.2 Expertensysteme als Spezialfall1.3 Expertensysteme vs. Experte
2. Vorgehensmodelle2.1 Prototyping2.2 Role-Limiting Methoden2.3 Modellbasierte Vorgehensmodelle (MIKE)
3. Fazit und Zukunftsaussicht
Was ist Expertise ?Probleme lösen
Ergebnisse / Lösungen erklären
Kontinuierlich hinzulernen
Wissen reorganisieren
Regeln übertreten
Sich mit Anstand zurückziehen
Eigene Kompetenz beurteilen
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1.3 Expertensysteme vs. Experte
2. Vorgehensmodelle2.1 Prototyping2.2 Role-Limiting Methoden2.3 Modellbasierte Vorgehensmodelle (MIKE)
3. Fazit und Zukunftsaussicht
Expertensysteme vs. Experte
Sich mit Anstand zurückziehen
Probleme lösen
Ergebnisse / Lösungen erklären
Kontinuierlich hinzulernen
Wissen reorganisieren
Regeln übertreten
Sich mit Anstand zurückziehen
Eigene Kompetenz beurteilen
übertrifft die Fähigkeiten von Experten
Vorhanden, meist mäßige Qualität
Nicht Autonom
Nicht Autonom
nur sehr eingeschränkt möglich
Aufgabe des Anwenders
!!Fehlentscheidungen!!
1. Grundlagen1.1 Wissensbasierte Systeme1.2 Expertensysteme als Spezialfall
1.3 Expertensysteme vs. Experte
2. Vorgehensmodelle2.1 Prototyping2.2 Role-Limiting Methoden2.3 Modellbasierte Vorgehensmodelle (MIKE)
3. Fazit und Zukunftsaussicht
Warum Expertensysteme ?
Experten können
teuer sein
schwierig erreichbar sein
aufgrund von Gefahren nicht einsetzbar sein
Das Problem kann zu komplex sein
Bedarf das Expertenwissen zu konservieren
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3. Fazit und Zukunftsaussicht
Prototyping
Probleme der Spezifikation Vielzahl von Entwicklungstools
Prototyping
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3. Fazit und Zukunftsaussicht
Die Stufen des Prototyping
Die Identifikationsstufe
Die Konzeptualisierungsstufe
Die Formalisierungsstufe
Die Implementierungsstufe
Die Teststufe
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3. Fazit und Zukunftsaussicht
Die Stufen des Prototyping
Die Identifikationsstufe
- Festlegung der teilnehmenden Mitarbeiter
- Festlegung der Aufgabenbereiche der Mitarbeiter
- Beschreibung des relevanten Wissens
- Schlüsselelemente der Problemstellung werden identifiziert
- Externe Randbedingungen identifizieren
- Ziel & Nutzen des Systems definieren
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3. Fazit und Zukunftsaussicht
Die Stufen des Prototyping
Die IdentifikationsstufeDie Konzeptualisierungsstufe
- Strukturierung der Schlüsselkonzepte (evtl. graphisch)
besonders wichtig, schwierig und zeitaufwendig
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2. Vorgehensmodelle2.1 Prototyping2.2 Role-Limiting Methoden2.3 Modellbasierte Vorgehensmodelle (MIKE)
3. Fazit und Zukunftsaussicht
Die Stufen des Prototyping
- Formalisierung der Schlüsselkonzepte
- Die Struktur des Lösungsraums
- Das zugrunde liegende Prozessmodell
- Charakteristika der Daten
Die FormalisierungsstufeDie Konzeptualisierungsstufe
Das Ergebnis dieser Stufe sollte eine Beschreibung sein, wie das Problem in einem gewählten Werkzeug am besten repräsentiert
werden kann.
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2. Vorgehensmodelle2.1 Prototyping2.2 Role-Limiting Methoden2.3 Modellbasierte Vorgehensmodelle (MIKE)
3. Fazit und Zukunftsaussicht
Die Stufen des Prototyping
- Erstellung des Prototyps auf der Basis des formalisierten Wissens
Die Formalisierungsstufe
Diese Stufe wird insbesondere dazu herangezogen, die Angemessenheit der Formalisierung und der darauf basierenden
grundlegenden Ideen zu überprüfen.
Die Implementierungsstufe
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3. Fazit und Zukunftsaussicht
Die Stufen des Prototyping
- Verschiedene Testfälle werden durchgeführt
Die TeststufeDie Implementierungsstufe
- Rückkehr auf frühere Stufen des Entwicklungsprozesses
- Refinement - Redesign - Reformulierung
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2. Vorgehensmodelle2.1 Prototyping2.2 Role-Limiting Methoden2.3 Modellbasierte Vorgehensmodelle (MIKE)
3. Fazit und Zukunftsaussicht
Die Stufen des PrototypingIdentifiziere Problemcharakteristika
Anforderungen
Finde Konzepte, um Wissen zu repräsentieren
Konzepte
Strukturiere, um Wissen zu organisieren
Strukturen
Formuliere Regeln, um Wissen darzustellen
Regeln
Bewerte Regeln, die das Wissen darstellen
Refinement
Testen
Implementierung
Redesign
Formalisierung
Reformulierung
Konzeptualisierung
Identifikation
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2. Vorgehensmodelle2.1 Prototyping2.2 Role-Limiting Methoden2.3 Modellbasierte Vorgehensmodelle (MIKE)
3. Fazit und Zukunftsaussicht
Beurteilung des Prototyping
P R O K O N T R A
Schnelle Kontrolle
Integration des Experten
Überzeugungsarbeit
Nachweis der Machbarkeit
Unstrukturiertes „ReEngineering“
Keine Meilensteine
Hoher Wartungsaufwand
Kein Zwang zur Dokumentation
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2. Vorgehensmodelle2.1 Prototyping
2.2 Role-Limiting Methoden2.3 Modellbasierte Vorgehensmodelle (MIKE)
3. Fazit und Zukunftsaussicht
Role-Limiting Methoden
- Ausführbare Werkzeuge
- Für ein konkretes Problem
- Vordefinierte Methoden
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2. Vorgehensmodelle2.1 Prototyping
2.2 Role-Limiting Methoden2.3 Modellbasierte Vorgehensmodelle (MIKE)
3. Fazit und Zukunftsaussicht
Role-Limiting Methoden
Vorschlagen &
Vertauschen
Bedingungen, Regeln, Fakten
Generierte ZuordnungenÜberprüfung
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2. Vorgehensmodelle2.1 Prototyping
2.2 Role-Limiting Methoden2.3 Modellbasierte Vorgehensmodelle (MIKE)
3. Fazit und Zukunftsaussicht
Beurteilung der Role-Limiting Methoden
P R O K O N T R A
Bei passender Methode muss nur noch das spez. Wissen eingegebenwerden
Ausführbare Werkzeuge
Problemlösungsmethode bereitsrealisiert
Keine Kriterien für Auswahl der geeigneten RLM
RLM nicht anpassbar
RLM nur eingeschränkt kombinierbar
Schlechte Integrationsmöglichkeitenin bestehende Systeme
1. Grundlagen1.1 Wissensbasierte Systeme1.2 Expertensysteme als Spezialfall1.3 Expertensysteme vs. Experte
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3. Fazit und Zukunftsaussicht
Modelbasierte Vorgehensmodelle
Model Driven Architecture
Object Management Group
MDA will: Businesslogik in Form von abstrakten Modellen spezifizieren und diese dann automatisch auf verschiedene Plattformen mappen.
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3. Fazit und Zukunftsaussicht
Modelbasierte Vorgehensmodelle (MIKE)
1. Grundlagen1.1 Wissensbasierte Systeme1.2 Expertensysteme als Spezialfall1.3 Expertensysteme vs. Experte
2. Vorgehensmodelle2.1 Prototyping2.2 Role-Limiting Methoden2.3 Modellbasierte Vorgehensmodelle (MIKE)
3. Fazit und Zukunftsaussicht
Modelbasierte Vorgehensmodelle (MIKE)
MIKE stellt eine integrierte Sammlung von Methoden zur:
bereit.
Interpretation Implementierung
Formalisierung Erhebung
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3. Fazit und Zukunftsaussicht
Modelbasierte Vorgehensmodelle (MIKE)
Für die Beschreibung der Resultate der Entwicklungsschritte bietet MIKE jeweils dafür geeignete Modelle und zugehörige Beschreibungssprachen an.
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2. Vorgehensmodelle2.1 Prototyping2.2 Role-Limiting Methoden2.3 Modellbasierte Vorgehensmodelle (MIKE)
3. Fazit und Zukunftsaussicht
Modelbasierte Vorgehensmodelle (MIKE)
Übergang von informalen Wissensrepräsentationen
zu formalen Systemspezifikationen erfolgt sanftin mehreren Schritten
Komplexität der einzelnen Schritte sinkt
Systematisches Projektmanagement
1. Grundlagen1.1 Wissensbasierte Systeme1.2 Expertensysteme als Spezialfall1.3 Expertensysteme vs. Experte
2. Vorgehensmodelle2.1 Prototyping2.2 Role-Limiting Methoden2.3 Modellbasierte Vorgehensmodelle (MIKE)
3. Fazit und Zukunftsaussicht
Fazit und Zukunftsaussichten
Sehr UmfangreichSehr unflexibelNur für kleine Projekte
Entstand aus den Problemen von Prototyping & RLM
Inkrementeller Übergang vom informalen Entwurf zur formalen Implementierung
Geringer AufwandZyklische Vorgehensweise
MIKERole Limiting Methoden
Prototyping
1. Grundlagen1.1 Wissensbasierte Systeme1.2 Expertensysteme als Spezialfall1.3 Expertensysteme vs. Experte
2. Vorgehensmodelle2.1 Prototyping2.2 Role-Limiting Methoden2.3 Modellbasierte Vorgehensmodelle (MIKE)
3. Fazit und Zukunftsaussicht
Ende
VIELEN DANK
FÜR IHRE AUFMERKSAMKEIT