Vorgehensmodelle zur Erstellung Wissensbasierter Systeme

1. Vorgehensmodelle zur Erstellung Wissensbasierter Systeme eine Vertiefungsarbeit vonChristian Schulz

2. „Knowledge Engineering ist die Kunst ein komplexes Computerprogramm zu entwickeln, das Weltwissen repräsentiert und Schlüsse daraus zieht“ [E.A. Feigenbaum 1977]

3. Agenda 1. Grundlagen 1.1 Wissensbasierte Systeme 1.2 Expertensysteme als Spezialfall 1.3 Expertensysteme vs. Experte2. Vorgehensmodelle 2.1 Prototyping 2.2 Role-Limiting Methoden 2.3 Modellbasierte Vorgehensmodelle (MIKE) 3. Fazit und Zukunftsaussicht

4. Was sind Wissensbasierte Systeme ? Trennung der Wissenskategorien Expertenwissen Problemlösungswissen Expertenwissen & Problemlösungswissen 1. Grundlagen1.1 Wissensbasierte Systeme 1.2 Expertensysteme als Spezialfall 1.3 Expertensysteme vs. Experte2. Vorgehensmodelle 2.1 Prototyping 2.2 Role-Limiting Methoden 2.3 Modellbasierte Vorgehensmodelle (MIKE) 3. Fazit und Zukunftsaussicht

5. Was sind Wissensbasierte Systeme ? W I S S E N S B A S I S RegelbasisDatenbasis Fachwissen über das Anwendungsgebiet 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 Wissen über Lösungsstrategien 1. Grundlagen1.1 Wissensbasierte Systeme 1.2 Expertensysteme als Spezialfall 1.3 Expertensysteme vs. Experte2. Vorgehensmodelle 2.1 Prototyping 2.2 Role-Limiting Methoden 2.3 Modellbasierte Vorgehensmodelle (MIKE) 3. Fazit und Zukunftsaussicht 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)

6. 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 Spezialfall 1.3 Expertensysteme vs. Experte2. Vorgehensmodelle 2.1 Prototyping 2.2 Role-Limiting Methoden 2.3 Modellbasierte Vorgehensmodelle (MIKE) 3. Fazit und Zukunftsaussicht

7. 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 Spezialfall 1.3 Expertensysteme vs. Experte2. Vorgehensmodelle 2.1 Prototyping 2.2 Role-Limiting Methoden 2.3 Modellbasierte Vorgehensmodelle (MIKE) 3. Fazit und Zukunftsaussicht

8. Was sind Expertensysteme ? Expertensysteme sind Programme, „die in einem eng abgegrenzten Anwendungsbereich die spezifischen Problemlösungsfähigkeiten eines menschlichen Experten erreichen oder übertreffen.“ (K. Kurbel) 1. Grundlagen1.1 Wissensbasierte Systeme 1.2 Expertensysteme als Spezialfall 1.3 Expertensysteme vs. Experte2. Vorgehensmodelle 2.1 Prototyping 2.2 Role-Limiting Methoden 2.3 Modellbasierte Vorgehensmodelle (MIKE) 3. Fazit und Zukunftsaussicht

9. Was ist Expertise ? Probleme lösen Ergebnisse / Lösungen erklären Kontinuierlich hinzulernen Wissen reorganisieren Regeln übertreten Sich mit Anstand zurückziehen Eigene Kompetenz beurteilen 1. Grundlagen1.1 Wissensbasierte Systeme 1.2 Expertensysteme als Spezialfall 1.3 Expertensysteme vs. Experte2. Vorgehensmodelle 2.1 Prototyping 2.2 Role-Limiting Methoden 2.3 Modellbasierte Vorgehensmodelle (MIKE) 3. Fazit und Zukunftsaussicht Sich mit Anstand zurückziehen

10. Expertensysteme vs. Experte Probleme lösen übertrifft die Fähigkeiten von Experten Ergebnisse / Lösungen erklären Vorhanden, meist mäßige Qualität Kontinuierlich hinzulernen Nicht Autonom Wissen reorganisieren Nicht Autonom Regeln übertreten nur sehr eingeschränkt möglich Sich mit Anstand zurückziehen Eigene Kompetenz beurteilen 1. Grundlagen1.1 Wissensbasierte Systeme 1.2 Expertensysteme als Spezialfall 1.3 Expertensysteme vs. Experte2. Vorgehensmodelle 2.1 Prototyping 2.2 Role-Limiting Methoden 2.3 Modellbasierte Vorgehensmodelle (MIKE) 3. Fazit und Zukunftsaussicht Aufgabe des Anwenders Sich mit Anstand zurückziehen !!Fehlentscheidungen!!

11. Warum Expertensysteme ? teuer sein Experten können schwierig erreichbar sein aufgrund von Gefahren nicht einsetzbar sein Das Problem kann zu komplex sein 1. Grundlagen1.1 Wissensbasierte Systeme 1.2 Expertensysteme als Spezialfall 1.3 Expertensysteme vs. Experte2. Vorgehensmodelle 2.1 Prototyping 2.2 Role-Limiting Methoden 2.3 Modellbasierte Vorgehensmodelle (MIKE) 3. Fazit und Zukunftsaussicht Bedarf das Expertenwissen zu konservieren

12. Prototyping Vielzahl von Entwicklungstools Probleme der Spezifikation 1. Grundlagen1.1 Wissensbasierte Systeme 1.2 Expertensysteme als Spezialfall 1.3 Expertensysteme vs. Experte2. Vorgehensmodelle2.1 Prototyping 2.2 Role-Limiting Methoden 2.3 Modellbasierte Vorgehensmodelle (MIKE) 3. Fazit und Zukunftsaussicht Prototyping

13. Die Stufen des Prototyping Die Identifikationsstufe Die Konzeptualisierungsstufe Die Formalisierungsstufe Die Implementierungsstufe Die Teststufe 1. Grundlagen1.1 Wissensbasierte Systeme 1.2 Expertensysteme als Spezialfall 1.3 Expertensysteme vs. Experte2. Vorgehensmodelle2.1 Prototyping 2.2 Role-Limiting Methoden 2.3 Modellbasierte Vorgehensmodelle (MIKE) 3. Fazit und Zukunftsaussicht

14. 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 1. Grundlagen1.1 Wissensbasierte Systeme 1.2 Expertensysteme als Spezialfall 1.3 Expertensysteme vs. Experte2. Vorgehensmodelle2.1 Prototyping 2.2 Role-Limiting Methoden 2.3 Modellbasierte Vorgehensmodelle (MIKE) 3. Fazit und Zukunftsaussicht - Ziel & Nutzen des Systems definieren

15. Die Stufen des Prototyping Die Konzeptualisierungsstufe Die Identifikationsstufe - Strukturierung der Schlüsselkonzepte (evtl. graphisch) besonders wichtig, schwierig und zeitaufwendig 1. Grundlagen1.1 Wissensbasierte Systeme 1.2 Expertensysteme als Spezialfall 1.3 Expertensysteme vs. Experte2. Vorgehensmodelle2.1 Prototyping 2.2 Role-Limiting Methoden 2.3 Modellbasierte Vorgehensmodelle (MIKE) 3. Fazit und Zukunftsaussicht

16. Die Stufen des Prototyping Die Konzeptualisierungsstufe Die Formalisierungsstufe - Formalisierung der Schlüsselkonzepte - Die Struktur des Lösungsraums - Das zugrunde liegende Prozessmodell - Charakteristika der Daten 1. Grundlagen1.1 Wissensbasierte Systeme 1.2 Expertensysteme als Spezialfall 1.3 Expertensysteme vs. Experte2. Vorgehensmodelle2.1 Prototyping 2.2 Role-Limiting Methoden 2.3 Modellbasierte Vorgehensmodelle (MIKE) 3. Fazit und Zukunftsaussicht Das Ergebnis dieser Stufe sollte eine Beschreibung sein, wie das Problem in einem gewählten Werkzeug am besten repräsentiert werden kann.

17. Die Stufen des Prototyping Die Formalisierungsstufe Die Implementierungsstufe - Erstellung des Prototyps auf der Basis des formalisierten Wissens Diese Stufe wird insbesondere dazu herangezogen, die Angemessenheit der Formalisierung und der darauf basierenden grundlegenden Ideen zu überprüfen. 1. Grundlagen1.1 Wissensbasierte Systeme 1.2 Expertensysteme als Spezialfall 1.3 Expertensysteme vs. Experte2. Vorgehensmodelle2.1 Prototyping 2.2 Role-Limiting Methoden 2.3 Modellbasierte Vorgehensmodelle (MIKE) 3. Fazit und Zukunftsaussicht

18. Die Stufen des Prototyping Die Teststufe Die Implementierungsstufe - Verschiedene Testfälle werden durchgeführt - Rückkehr auf frühere Stufen des Entwicklungsprozesses - Refinement - Redesign - Reformulierung 1. Grundlagen1.1 Wissensbasierte Systeme 1.2 Expertensysteme als Spezialfall 1.3 Expertensysteme vs. Experte2. Vorgehensmodelle2.1 Prototyping 2.2 Role-Limiting Methoden 2.3 Modellbasierte Vorgehensmodelle (MIKE) 3. Fazit und Zukunftsaussicht

19. Die Stufen des Prototyping Regeln Strukturen Anforderungen Konzepte Identifikation Identifiziere Problemcharakteristika Finde Konzepte, um Wissen zu repräsentieren Konzeptualisierung Reformulierung Strukturiere, um Wissen zu organisieren Formalisierung Redesign Formuliere Regeln, um Wissen darzustellen Implementierung 1. Grundlagen1.1 Wissensbasierte Systeme 1.2 Expertensysteme als Spezialfall 1.3 Expertensysteme vs. Experte2. Vorgehensmodelle2.1 Prototyping 2.2 Role-Limiting Methoden 2.3 Modellbasierte Vorgehensmodelle (MIKE) 3. Fazit und Zukunftsaussicht Refinement Testen Bewerte Regeln, die das Wissen darstellen

20. Beurteilung des Prototyping P R O K O N T R A Schnelle Kontrolle Unstrukturiertes „ReEngineering“ Integration des Experten Keine Meilensteine Überzeugungsarbeit Hoher Wartungsaufwand 1. Grundlagen1.1 Wissensbasierte Systeme 1.2 Expertensysteme als Spezialfall 1.3 Expertensysteme vs. Experte2. Vorgehensmodelle2.1 Prototyping 2.2 Role-Limiting Methoden 2.3 Modellbasierte Vorgehensmodelle (MIKE) 3. Fazit und Zukunftsaussicht Nachweis der Machbarkeit Kein Zwang zur Dokumentation

21. Role-Limiting Methoden - Ausführbare Werkzeuge - Für ein konkretes Problem - Vordefinierte Methoden 1. Grundlagen1.1 Wissensbasierte Systeme 1.2 Expertensysteme als Spezialfall 1.3 Expertensysteme vs. Experte2. Vorgehensmodelle 2.1 Prototyping 2.2 Role-Limiting Methoden 2.3 Modellbasierte Vorgehensmodelle (MIKE) 3. Fazit und Zukunftsaussicht

22. Role-Limiting Methoden Vorschlagen &Vertauschen Bedingungen, Regeln, Fakten Überprüfung 1. Grundlagen1.1 Wissensbasierte Systeme 1.2 Expertensysteme als Spezialfall 1.3 Expertensysteme vs. Experte2. Vorgehensmodelle 2.1 Prototyping 2.2 Role-Limiting Methoden 2.3 Modellbasierte Vorgehensmodelle (MIKE) 3. Fazit und Zukunftsaussicht Generierte Zuordnungen

23. Beurteilung der Role-Limiting Methoden P R O K O N T R A Bei passender Methode muss nur noch das spez. Wissen eingegebenwerden Keine Kriterien für Auswahl der geeigneten RLM RLM nicht anpassbar Ausführbare Werkzeuge RLM nur eingeschränkt kombinierbar Problemlösungsmethode bereitsrealisiert 1. Grundlagen1.1 Wissensbasierte Systeme 1.2 Expertensysteme als Spezialfall 1.3 Expertensysteme vs. Experte2. Vorgehensmodelle 2.1 Prototyping 2.2 Role-Limiting Methoden 2.3 Modellbasierte Vorgehensmodelle (MIKE) 3. Fazit und Zukunftsaussicht Schlechte Integrationsmöglichkeitenin bestehende Systeme

24. 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. 1. Grundlagen1.1 Wissensbasierte Systeme 1.2 Expertensysteme als Spezialfall 1.3 Expertensysteme vs. Experte2. Vorgehensmodelle 2.1 Prototyping 2.2 Role-Limiting Methoden2.3 Modellbasierte Vorgehensmodelle (MIKE) 3. Fazit und Zukunftsaussicht

25. Modelbasierte Vorgehensmodelle (MIKE) M odelbased I K E I ncremental K nowledge E ngineering 1. Grundlagen1.1 Wissensbasierte Systeme 1.2 Expertensysteme als Spezialfall 1.3 Expertensysteme vs. Experte2. Vorgehensmodelle 2.1 Prototyping 2.2 Role-Limiting Methoden2.3 Modellbasierte Vorgehensmodelle (MIKE) 3. Fazit und Zukunftsaussicht

26. Modelbasierte Vorgehensmodelle (MIKE) MIKE stellt eine integrierte Sammlung von Methoden zur: bereit. Formalisierung Erhebung Implementierung Interpretation 1. Grundlagen1.1 Wissensbasierte Systeme 1.2 Expertensysteme als Spezialfall 1.3 Expertensysteme vs. Experte2. Vorgehensmodelle 2.1 Prototyping 2.2 Role-Limiting Methoden2.3 Modellbasierte Vorgehensmodelle (MIKE) 3. Fazit und Zukunftsaussicht

27. Modelbasierte Vorgehensmodelle (MIKE) Für die Beschreibung der Resultate der Entwicklungsschritte bietet MIKE jeweils dafür geeignete Modelle und zugehörige Beschreibungssprachen an. 1. Grundlagen1.1 Wissensbasierte Systeme 1.2 Expertensysteme als Spezialfall 1.3 Expertensysteme vs. Experte2. Vorgehensmodelle 2.1 Prototyping 2.2 Role-Limiting Methoden2.3 Modellbasierte Vorgehensmodelle (MIKE) 3. Fazit und Zukunftsaussicht

28. Modelbasierte Vorgehensmodelle (MIKE) Übergang von informalen Wissensrepräsentationen zu formalen Systemspezifikationen erfolgt sanftin mehreren Schritten Komplexität der einzelnen Schritte sinkt 1. Grundlagen1.1 Wissensbasierte Systeme 1.2 Expertensysteme als Spezialfall 1.3 Expertensysteme vs. Experte2. Vorgehensmodelle 2.1 Prototyping 2.2 Role-Limiting Methoden2.3 Modellbasierte Vorgehensmodelle (MIKE) 3. Fazit und Zukunftsaussicht Systematisches Projektmanagement

29. Fazit und Zukunftsaussichten Prototyping Role Limiting Methoden MIKE Zyklische Vorgehensweise Geringer Aufwand Inkrementeller Übergang vom informalen Entwurf zur formalen Implementierung Entstand aus den Problemen von Prototyping & RLM 1. Grundlagen1.1 Wissensbasierte Systeme 1.2 Expertensysteme als Spezialfall 1.3 Expertensysteme vs. Experte2. Vorgehensmodelle 2.1 Prototyping 2.2 Role-Limiting Methoden 2.3 Modellbasierte Vorgehensmodelle (MIKE) 3. Fazit und Zukunftsaussicht Nur für kleine Projekte Sehr unflexibel Sehr Umfangreich

30. Ende DANK VIELEN 1. Grundlagen1.1 Wissensbasierte Systeme 1.2 Expertensysteme als Spezialfall 1.3 Expertensysteme vs. Experte2. Vorgehensmodelle 2.1 Prototyping 2.2 Role-Limiting Methoden2.3 Modellbasierte Vorgehensmodelle (MIKE) 3. Fazit und Zukunftsaussicht FÜR IHRE AUFMERKSAMKEIT