Universität zu Köln :: Historisch-Kulturwissenschaftliche Informationsverarbeitung Hauptseminar WS 05/06 :: Semantic Web :: Prof. Dr. Manfred Thaller.

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1 Universität zu Köln :: Historisch-Kulturwissenschaftliche Informationsverarbeitung Hauptseminar WS 05/06 :: Semantic Web :: Prof. Dr. Manfred Thaller Bernard Favre-Bulle (2001): Information und Zusammenhang: Informationsfluß in Prozessen der Wahrnehmung, des Denkens und der Kommunikation, Wien et al.: Springer. Birgitta Burger

2 Einleitendes „Der Leser erfährt, wie Information tatsächlich funktioniert – wie wir sie verarbeiten, welche Mechanismen sie steuern und welch grundlegende Rolle der Zusammenhang dabei spielt.“ (Klappentext) Information: Interdisziplinäre Behandlung durch Informationswissenschaft, Neuro-wissenschaft, Kognitionswissenschaft und Sprachwissenschaft

3 Gliederung Bild: Kapitel-Gliederung Kap. 2 Kap. 7 Kap. 3 Kap. 4 Kap. 6

4 Information Kapitel 2

5 Was ist Information? Lat.: In Form bringen, Bildung
Wort / Zeichen keine Information, sondern löst beim kognitiven System (Mensch, Tier, Computer) Informationsfluss durch Wahrnehmungsprozess aus Information: Ergebnis eines Interpretationsprozesses einer Nachricht durch kognitives System im Kontext Information nie absolut: Bedeutung je nach Kontext anders; Vorwissen wichtig (Relativität) zwei wichtige Paradigmen für Information 1. nachrichtentechnisches Informationsparadigma 2. semantisches Informationsparadigma

6 Nachrichtentechnisches IP
Shannon: mathematische Informationstheorie Maximale Informationsübertragungsrate und Optimierung der Nachrichtenverschlüsselung (Effizienz steigern, Störeinflüsse mindern) Unsicherheit: Empfänger weiß nicht, welches Symbol als nächstes kommt; Mathematische Wahrscheinlichkeitsgröße: Entropie Aufhebung dieser Unsicherheit  Information Symbolinhalt, -bedeutung nicht relevant!

7 Sender – Empfänger - Modell
Kommunikationsprozess: Informationsflüsse erzeugen, senden, übertragen, empfangen und interpretieren Bild: Sender-Empfänger Ideal: Empfänger bekommt alles vom Sender übermittelt – selten! Problem: Sender weiß nicht, ob ankommt, was er will Abhilfe: bessere Technik (digital, redundante Codes (Fehlerkorrektur mindert Leistung), Rückbestätigung)

8 Semantisches IP Inhalt der Information  Bedeutung Dretske
Semiotik: Struktur der Zeichen selbst, ihrer Kombinierbarkeit und ihrer Funktion als Elemente im Kommunikationsprozess (Peirce, Morris; Eco, ...) Situationstheorie: mathematische Theorie von Information und Bedeutung; Modellierung von Objekten und ihren Beziehungen in sog. Situationen (Barwise, Perry; Devlin)

9 Konnektionistische Modelle
Kapitel 3

10 Konnektionistische Modelle
Modellierung von kognitiven Strukturen und Funktionen durch große vernetzte Parallelsysteme Da Gehirn aber noch viel zu wenig erforscht (bes. Denken und Handeln): Modellierung durch Künstliche Neuronale Netze

11 Künstliches Neuron Bild: KNN-Einheit
Bild: künstliches Neuron/Einheit

12 Semantische Netze vernetztes Wissen in Graphendarstellung
Knoten: Objekte, Kanten: Eigenschaften, Beziehungen  Zusammenhänge „Die schwarze Katze frisst die graue Maus.“

13 KNN dazu In KNN umwandeln: Knoten = Neurone, Kanten = Eigen-schaftsneurone, Bindeneurone Schnell unübersichtlich, daher Cluster bilden  Konzeptknoten

14 Wissen Kapitel 4

15 Was ist Wissen? Buch transportiert Wissen, kognitiver Agent hat Wissen: Erzeugung von Wissen durch: klare und sichere Wahrnehmung einer Sache (z.B. externe Sinneswahrnehmung) Lernen, Interpretation Praktische Erfahrung: Üben (z.B. Programmieren) Kenntnis von Fakten und Vertrautheit mit ihnen: wiederholte Konfrontation in verschiedenen Zusammenhängen, auch unbewusst Kompetenz

16 Was ist Wissen? gilt auch für künstliche Agenten, z.B. Wissensbasen, die sich autonom Wissen aneignen (Wissensrepräsentation) Wissen immer innerhalb eines kognitiven Systems und daran gebunden prägt Verhaltensweisen, bildet Kontexte

17 Wissensrepräsentation
Symbolsysteme Computer, künstliche Wissensbasis, Expertensystem Gehirn? (vermutlich nicht) Wissen explizit, nicht tief in neuronaler Struktur eingebettet Systeme bislang nicht leistungsfähig genug konnektionistische Systeme für praktikable Lösungen nicht weit genug entwickelt  Fortschritte durch parallele Verarbeitung erhofft vorhandenes Wissen aktiv einbringen, Schlussfolge-rungen ziehen, neue Strukturen/Wissen bilden neue verbindende, hybride Ansätze

18 Wahrnehmung und Denken
Kapitel 5

19 Kognition(swissenschaft)
Wahrnehmungs-, Denk- und Erkenntnis-vorgänge (vorstellen, erinnern, verarbeiten, interpretieren, lernen, speichern von Wissen) Bild: Disziplinen Kognitionswissenschaft Bild: Disziplinen

20 Paradigmen und Modelle
Paradigma Vorlage, Muster für Problemanalyse, Grundstruktur bestimmt Aussehen des Modells Modellbildung (Nachbildung) um Einsichten in menschliche und künstliche Systeme zu erhalten Abstraktion, Annäherung an Wirklichkeit, Anschaulichkeit, Vereinfachung Wechselwirkungen mit anderen Systemen und Umwelt

21 Wahrnehmung Filterung relevanter von nichtrelevanter Information (Fokus, Vordergrund, Hintergrund) Erkennen = Wahrnehmungsprozess kognitive Sensoren (Augen, Ohren, Haut...) interne Repräsentation der einfließenden Rohdaten (Wiedererkennung, Neuerfassung der Muster) die höheren Wahrnehmungsvorgänge ermöglichen dem Gehirn, Informationen über erkanntes Objekt zu erhalten (Interpretation, kontextuelle Einbettung in Weltwissen, Gedächtnis, ...)

22 Denken intellektuelle Fähigkeit
gedankliches Umherschweifen, unbewusstes Assozieren zielorientiertes Problemlösen (Teilprobleme, schrittweises lösen) deduktives Schließen: Folgerungen mit Gewissheit aus Prämissen ableitbar Induktives Schließen: Folgerungen, die nur mit gewisser Wahrscheinlichkeit zutreffen Kreativität und Innovation: Grenzüberschreitung

23 Kontext Kapitel 6

24 Kontext informationeller Hintergrund (gemeinsames Wissen)
nötig für Wahrnehmung, Kommunikation, Planung, Entscheidungen ... Ohne Kontext wäre Zusammenwirken von einzelnen Einheiten nicht verständlich Vereinfacht bei der Interpretation von Information durch kognitive Agenten gilt: Information + Kontext = Bedeutung

25 Kontext besonders wichtig, wo Informationslage entweder zu klein (zusätzliche Hintergrund-infos) oder zu groß (Filterkriterien) kultureller und emotionaler Kontext Effekte durch Kontext: z.B. Dinge missverstehen Gehirn kann über Kontext hinweg abstrahieren

26 Sprache Kapitel 7

27 Sprache Funktion, Struktur und Eigenschaft der Sprache in Hinblick auf Information und Kontext untersuchen Sprache funktioniert über Struktur und Regeln  Grammatik: Standardisierung auf konzeptioneller und formaler Ebene, um miteinander zu kommunizieren, aber flexibel für unbegrenzte Ausdrucksmöglichkeiten Semantik: Inhalt und Bedeutung nicht absolut (Mehrdeutigkeiten, Ungenauigkeiten)  Kontext kulturell geprägte Denkschemata  sprachliche Strukturen

28 Bild: Merkmale von Sprache

29 Ich sehe was, was Du nicht siehst. „Find the Milkmaid
Ich sehe was, was Du nicht siehst! „Find the Milkmaid.“ Bild: Schüttelbild Milchmädchen

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