Vorgehensmodelle zur Erstellung Wissensbasierter Systeme eine Vertiefungsarbeit von Christian Schulz

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

Agenda 1. Grundlagen 1.1 Wissensbasierte Systeme 1.2 Expertensysteme als Spezialfall 1.3 Expertensysteme vs. Experte 2. Vorgehensmodelle 2.1 Prototyping 2.2 Role-Limiting Methoden 2.3 Modellbasierte Vorgehensmodelle (MIKE) 3. Fazit und Zukunftsaussicht

Trennung der Wissenskategorien Was sind Wissensbasierte Systeme ? Trennung der Wissenskategorien Expertenwissen & Problemlösungswissen Expertenwissen Problemlösungswissen 1. Grundlagen 1.1 Wissensbasierte Systeme 1.2 Expertensysteme als Spezialfall 1.3 Expertensysteme vs. Experte 2. Vorgehensmodelle 2.1 Prototyping 2.2 Role-Limiting Methoden 2.3 Modellbasierte Vorgehensmodelle (MIKE) 3. Fazit und Zukunftsaussicht

Was sind Wissensbasierte Systeme ? W I S S E N S B A S I S Regelbasis Datenbasis 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 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) 1. Grundlagen 1.1 Wissensbasierte Systeme 1.2 Expertensysteme als Spezialfall 1.3 Expertensysteme vs. Experte 2. Vorgehensmodelle 2.1 Prototyping 2.2 Role-Limiting Methoden 2.3 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. Grundlagen 1.1 Wissensbasierte Systeme 1.2 Expertensysteme als Spezialfall 1.3 Expertensysteme vs. Experte 2. Vorgehensmodelle 2.1 Prototyping 2.2 Role-Limiting Methoden 2.3 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. Grundlagen 1.1 Wissensbasierte Systeme 1.2 Expertensysteme als Spezialfall 1.3 Expertensysteme vs. Experte 2. Vorgehensmodelle 2.1 Prototyping 2.2 Role-Limiting Methoden 2.3 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) 1. Grundlagen 1.1 Wissensbasierte Systeme 1.2 Expertensysteme als Spezialfall 1.3 Expertensysteme vs. Experte 2. Vorgehensmodelle 2.1 Prototyping 2.2 Role-Limiting Methoden 2.3 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 Sich mit Anstand zurückziehen 1. Grundlagen 1.1 Wissensbasierte Systeme 1.2 Expertensysteme als Spezialfall 1.3 Expertensysteme vs. Experte 2. Vorgehensmodelle 2.1 Prototyping 2.2 Role-Limiting Methoden 2.3 Modellbasierte Vorgehensmodelle (MIKE) 3. Fazit und Zukunftsaussicht

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 Aufgabe des Anwenders Sich mit Anstand zurückziehen !!Fehlentscheidungen!! 1. Grundlagen 1.1 Wissensbasierte Systeme 1.2 Expertensysteme als Spezialfall 1.3 Expertensysteme vs. Experte 2. Vorgehensmodelle 2.1 Prototyping 2.2 Role-Limiting Methoden 2.3 Modellbasierte Vorgehensmodelle (MIKE) 3. Fazit und Zukunftsaussicht

Warum Expertensysteme ? teuer sein Experten können schwierig erreichbar sein aufgrund von Gefahren nicht einsetzbar sein Das Problem kann zu komplex sein Bedarf das Expertenwissen zu konservieren 1. Grundlagen 1.1 Wissensbasierte Systeme 1.2 Expertensysteme als Spezialfall 1.3 Expertensysteme vs. Experte 2. Vorgehensmodelle 2.1 Prototyping 2.2 Role-Limiting Methoden 2.3 Modellbasierte Vorgehensmodelle (MIKE) 3. Fazit und Zukunftsaussicht

Prototyping Probleme der Spezifikation Vielzahl von Entwicklungstools 1. Grundlagen 1.1 Wissensbasierte Systeme 1.2 Expertensysteme als Spezialfall 1.3 Expertensysteme vs. Experte 2. Vorgehensmodelle 2.1 Prototyping 2.2 Role-Limiting Methoden 2.3 Modellbasierte Vorgehensmodelle (MIKE) 3. Fazit und Zukunftsaussicht

Die Stufen des Prototyping Die Identifikationsstufe Die Konzeptualisierungsstufe Die Formalisierungsstufe Die Implementierungsstufe Die Teststufe 1. Grundlagen 1.1 Wissensbasierte Systeme 1.2 Expertensysteme als Spezialfall 1.3 Expertensysteme vs. Experte 2. Vorgehensmodelle 2.1 Prototyping 2.2 Role-Limiting Methoden 2.3 Modellbasierte Vorgehensmodelle (MIKE) 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 1. Grundlagen 1.1 Wissensbasierte Systeme 1.2 Expertensysteme als Spezialfall 1.3 Expertensysteme vs. Experte 2. Vorgehensmodelle 2.1 Prototyping 2.2 Role-Limiting Methoden 2.3 Modellbasierte Vorgehensmodelle (MIKE) 3. Fazit und Zukunftsaussicht

Die Stufen des Prototyping Die Konzeptualisierungsstufe Die Identifikationsstufe - Strukturierung der Schlüsselkonzepte (evtl. graphisch) besonders wichtig, schwierig und zeitaufwendig 1. Grundlagen 1.1 Wissensbasierte Systeme 1.2 Expertensysteme als Spezialfall 1.3 Expertensysteme vs. Experte 2. Vorgehensmodelle 2.1 Prototyping 2.2 Role-Limiting Methoden 2.3 Modellbasierte Vorgehensmodelle (MIKE) 3. Fazit und Zukunftsaussicht

Die Stufen des Prototyping Die Konzeptualisierungsstufe Die Formalisierungsstufe - Formalisierung der Schlüsselkonzepte - Die Struktur des Lösungsraums - Das zugrunde liegende Prozessmodell - Charakteristika der Daten Das Ergebnis dieser Stufe sollte eine Beschreibung sein, wie das Problem in einem gewählten Werkzeug am besten repräsentiert werden kann. 1. Grundlagen 1.1 Wissensbasierte Systeme 1.2 Expertensysteme als Spezialfall 1.3 Expertensysteme vs. Experte 2. Vorgehensmodelle 2.1 Prototyping 2.2 Role-Limiting Methoden 2.3 Modellbasierte Vorgehensmodelle (MIKE) 3. Fazit und Zukunftsaussicht

Die Stufen des Prototyping Die Implementierungsstufe Die Formalisierungsstufe - 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. Grundlagen 1.1 Wissensbasierte Systeme 1.2 Expertensysteme als Spezialfall 1.3 Expertensysteme vs. Experte 2. Vorgehensmodelle 2.1 Prototyping 2.2 Role-Limiting Methoden 2.3 Modellbasierte Vorgehensmodelle (MIKE) 3. Fazit und Zukunftsaussicht

Die Stufen des Prototyping Die Teststufe Die Implementierungsstufe - Verschiedene Testfälle werden durchgeführt - Rückkehr auf frühere Stufen des Entwicklungsprozesses - Refinement - Redesign - Reformulierung 1. Grundlagen 1.1 Wissensbasierte Systeme 1.2 Expertensysteme als Spezialfall 1.3 Expertensysteme vs. Experte 2. Vorgehensmodelle 2.1 Prototyping 2.2 Role-Limiting Methoden 2.3 Modellbasierte Vorgehensmodelle (MIKE) 3. Fazit und Zukunftsaussicht

Die Stufen des Prototyping Identifiziere Problemcharakteristika Identifikation Anforderungen Finde Konzepte, um Wissen zu repräsentieren Konzeptualisierung Konzepte Reformulierung Strukturiere, um Wissen zu organisieren Formalisierung Strukturen Redesign Formuliere Regeln, um Wissen darzustellen Implementierung Refinement Regeln Testen Bewerte Regeln, die das Wissen darstellen 1. Grundlagen 1.1 Wissensbasierte Systeme 1.2 Expertensysteme als Spezialfall 1.3 Expertensysteme vs. Experte 2. Vorgehensmodelle 2.1 Prototyping 2.2 Role-Limiting Methoden 2.3 Modellbasierte Vorgehensmodelle (MIKE) 3. Fazit und Zukunftsaussicht

Beurteilung des Prototyping K O N T R A Schnelle Kontrolle Unstrukturiertes „ReEngineering“ Integration des Experten Keine Meilensteine Überzeugungsarbeit Hoher Wartungsaufwand Nachweis der Machbarkeit Kein Zwang zur Dokumentation 1. Grundlagen 1.1 Wissensbasierte Systeme 1.2 Expertensysteme als Spezialfall 1.3 Expertensysteme vs. Experte 2. Vorgehensmodelle 2.1 Prototyping 2.2 Role-Limiting Methoden 2.3 Modellbasierte Vorgehensmodelle (MIKE) 3. Fazit und Zukunftsaussicht

Role-Limiting Methoden - Ausführbare Werkzeuge - Für ein konkretes Problem - Vordefinierte Methoden 1. Grundlagen 1.1 Wissensbasierte Systeme 1.2 Expertensysteme als Spezialfall 1.3 Expertensysteme vs. Experte 2. Vorgehensmodelle 2.1 Prototyping 2.2 Role-Limiting Methoden 2.3 Modellbasierte Vorgehensmodelle (MIKE) 3. Fazit und Zukunftsaussicht

Role-Limiting Methoden Vorschlagen & Vertauschen Bedingungen, Regeln, Fakten Überprüfung Generierte Zuordnungen 1. Grundlagen 1.1 Wissensbasierte Systeme 1.2 Expertensysteme als Spezialfall 1.3 Expertensysteme vs. Experte 2. Vorgehensmodelle 2.1 Prototyping 2.2 Role-Limiting Methoden 2.3 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 eingegeben werden Keine Kriterien für Auswahl der geeigneten RLM RLM nicht anpassbar Ausführbare Werkzeuge RLM nur eingeschränkt kombinierbar Problemlösungsmethode bereits realisiert Schlechte Integrationsmöglichkeiten in bestehende Systeme 1. Grundlagen 1.1 Wissensbasierte Systeme 1.2 Expertensysteme als Spezialfall 1.3 Expertensysteme vs. Experte 2. Vorgehensmodelle 2.1 Prototyping 2.2 Role-Limiting Methoden 2.3 Modellbasierte Vorgehensmodelle (MIKE) 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. 1. Grundlagen 1.1 Wissensbasierte Systeme 1.2 Expertensysteme als Spezialfall 1.3 Expertensysteme vs. Experte 2. Vorgehensmodelle 2.1 Prototyping 2.2 Role-Limiting Methoden 2.3 Modellbasierte Vorgehensmodelle (MIKE) 3. Fazit und Zukunftsaussicht

Modelbasierte Vorgehensmodelle (MIKE) odelbased I K E I ncremental K nowledge E ngineering 1. Grundlagen 1.1 Wissensbasierte Systeme 1.2 Expertensysteme als Spezialfall 1.3 Expertensysteme vs. Experte 2. Vorgehensmodelle 2.1 Prototyping 2.2 Role-Limiting Methoden 2.3 Modellbasierte Vorgehensmodelle (MIKE) 3. Fazit und Zukunftsaussicht

Modelbasierte Vorgehensmodelle (MIKE) MIKE stellt eine integrierte Sammlung von Methoden zur: bereit. Formalisierung Erhebung Implementierung Interpretation 1. Grundlagen 1.1 Wissensbasierte Systeme 1.2 Expertensysteme als Spezialfall 1.3 Expertensysteme vs. Experte 2. Vorgehensmodelle 2.1 Prototyping 2.2 Role-Limiting Methoden 2.3 Modellbasierte Vorgehensmodelle (MIKE) 3. Fazit und Zukunftsaussicht

Modelbasierte Vorgehensmodelle (MIKE) Für die Beschreibung der Resultate der Entwicklungsschritte bietet MIKE jeweils dafür geeignete Modelle und zugehörige Beschreibungssprachen an. 1. Grundlagen 1.1 Wissensbasierte Systeme 1.2 Expertensysteme als Spezialfall 1.3 Expertensysteme vs. Experte 2. Vorgehensmodelle 2.1 Prototyping 2.2 Role-Limiting Methoden 2.3 Modellbasierte Vorgehensmodelle (MIKE) 3. Fazit und Zukunftsaussicht

Modelbasierte Vorgehensmodelle (MIKE) Übergang von informalen Wissensrepräsentationen zu formalen Systemspezifikationen erfolgt sanft in mehreren Schritten Komplexität der einzelnen Schritte sinkt Systematisches Projektmanagement 1. Grundlagen 1.1 Wissensbasierte Systeme 1.2 Expertensysteme als Spezialfall 1.3 Expertensysteme vs. Experte 2. Vorgehensmodelle 2.1 Prototyping 2.2 Role-Limiting Methoden 2.3 Modellbasierte Vorgehensmodelle (MIKE) 3. Fazit und Zukunftsaussicht

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 Nur für kleine Projekte Sehr unflexibel Sehr Umfangreich 1. Grundlagen 1.1 Wissensbasierte Systeme 1.2 Expertensysteme als Spezialfall 1.3 Expertensysteme vs. Experte 2. Vorgehensmodelle 2.1 Prototyping 2.2 Role-Limiting Methoden 2.3 Modellbasierte Vorgehensmodelle (MIKE) 3. Fazit und Zukunftsaussicht

FÜR IHRE AUFMERKSAMKEIT Ende DANK VIELEN FÜR IHRE AUFMERKSAMKEIT 1. Grundlagen 1.1 Wissensbasierte Systeme 1.2 Expertensysteme als Spezialfall 1.3 Expertensysteme vs. Experte 2. Vorgehensmodelle 2.1 Prototyping 2.2 Role-Limiting Methoden 2.3 Modellbasierte Vorgehensmodelle (MIKE) 3. Fazit und Zukunftsaussicht