Grundlagen und Anwendungsgebiete von Expertensystemen

Expertensysteme

Ein Expertensystem ist ein System, das Probleme mithilfe einer symbolischen Darstellung menschlichen Wissens löst. Es nutzt eine logische Einheit, um Schlussfolgerungen aus der Wissensbasis zu ziehen, Entscheidungen zu treffen, Konflikte zu lösen und die Wissensbasis effizient einzusetzen.

Inferenzmechanismus

Der Inferenzmechanismus bestimmt die Aktionen, ihre Reihenfolge und die Art der Ausführung. Er ist ein zentraler Teil des Expertensystems:

• Bestimmung, wann und wie Regeln verarbeitet werden.
• Steuerung des Dialogs mit dem Benutzer.

Implementierte Suchtypen

Die Implementierung umfasst Aspekte wie die gewählte Programmiersprache, Arbeitsgeschwindigkeit, strategische Lösungen (ungeordnet: random, heuristisch; Computer: Vorwärts- und Rückwärtsverkettung), die Art der Wissensrepräsentation, Metakognition, die eingesetzte Logik sowie Verfahren zur Bewertung unvollständigen oder unsicheren Wissens.

Wissensbasis

Die Wissensbasis stellt das Universum dar, das dem System hinzugefügt wird. Sie enthält alle Fakten, Regeln und Verfahren der Anwendungsdomäne, die zur Problemlösung erforderlich sind.

Eigenschaften der Schnittstelle

• Lernmanagement: Sollte schnell und effizient sein.
• Intuitive Bedienung: Einfache Handhabung, da das System das Verhalten eines Experten simuliert.
• Benutzerfreundlichkeit: Fehlerhafte Dateneingaben sollten vermieden werden.
• Ergebnisse: Präsentation in klaren, verständlichen Fragen und Erläuterungen.

Weitere Subsysteme

Acquisition-Subsystem

Konzentriert sich auf die Strukturierung von Wissen ohne hohen Programmieraufwand. Voraussetzungen sind klare Darstellungsmöglichkeiten, automatische Syntaxprüfung und ständiger Zugriff auf die Programmiersprache.

Subsystem für Erklärungen

Es ist wünschenswert, dass das System den Fortschritt bei der Bearbeitung eines Problems transparent macht.

Faktenbasis

Fakten unterscheiden sich von Daten dadurch, dass sie Teil des Systems sind, während Daten variieren können und in externen Dateien gruppiert werden sollten.

Die Shell

Eine Shell ist ein Expertensystem, das eine leere Wissensbasis sowie separate Verfahren zur Nutzung dieses Wissens enthält.

Klassifizierung von Expertensystemen

Prediction-Systeme

Leiten wahrscheinliche Konsequenzen aus einer gegebenen Menge von Umständen ab (z. B. Verkehr, Ernteschäden, geopolitische Entwicklungen).

Diagnosesysteme

Ordnen Unregelmäßigkeiten im Verhalten möglichen Ursachen zu (z. B. Krankheitsdiagnose, Defekte in Produktionsprozessen).

Planning-Systeme

Dienen der Erstellung von Aktionsplänen (z. B. Routenplanung, Robotersteuerung, Versuchsplanung).

Monitoring-Systeme

Vergleichen das Verhalten eines Systems mit dem erwarteten Verhalten und schlagen bei Abweichungen Gegenmaßnahmen vor (z. B. Überwachung von Industrieanlagen oder Flugverkehr).

Reparatursysteme

Finden geeignete Abhilfemaßnahmen für Störungen (z. B. Fehlerbehebung in Telefonkabeln, Wartung von Maschinen, Debugging).

Lehrreiche Systeme

Entwickelt für den Unterricht und selbstständiges Lernen (z. B. Bedienerschulungen, intelligente Handbücher).

Control-Systeme

Steuern das Verhalten eines Systems durch kontinuierliche Interpretation der Situation, Vorhersage, Diagnose und Planung (z. B. Produktionssteuerung).

Vorteile von Expertensystemen

• Erleichtert die Ausbildung des Personals.
• Übertragungskapazität von Entscheidungen.
• Beliebig oft wiederholbar.
• Lösung komplexer Probleme, die spezialisiertes Wissen erfordern.
• Schnellere Schlussfolgerungen als menschliche Experten.
• Mindestens gleiche Kompetenz wie ein menschlicher Experte.
• Besonders empfohlen, wenn menschliche Experten knapp sind.