Handbuch der Künstlichen Intelligenz
von: Günther Görz, Josef Schneeberger, Ute Schmid
De Gruyter Oldenbourg, 2013
ISBN: 9783486719796
Sprache: Deutsch
683 Seiten, Download: 6129 KB
Format: PDF, auch als Online-Lesen
Vorwort???????????????????????????? | 5 | ||
1 Einleitung?????????????????????????????????????? | 19 | ||
1.1 Zum Begriff Künstliche Intelligenz?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 20 | ||
1.2 Die Entwicklung der KI?????????????????????????????????????????????????????????????????? | 22 | ||
1.3 Grundsätzliche Herangehensweisen?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 24 | ||
1.3.1 Symbolische Repräsentation – dieWissensebene?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 24 | ||
1.3.2 Verteilung und Situiertheit???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 27 | ||
1.3.3 Nicht-SymbolischeAnsätze undMaschinelles Lernen???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 29 | ||
1.3.4 Verkörperung (Embodiment)???????????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 30 | ||
1.4 Teilbereiche und Anwendungsgebiete der KI???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 31 | ||
Literaturverzeichnis?????????????????????????????????????????????????????? | 34 | ||
I Grundlagen?????????????????????????????????????? | 37 | ||
2 Kognition???????????????????????????????????? | 39 | ||
2.1 Kognitionswissenschaft?????????????????????????????????????????????????????????????????? | 40 | ||
2.1.1 Charakterisierung und historische Entwicklung???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 40 | ||
2.1.2 Methoden kognitionswissenschaftlicher Forschung???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 42 | ||
2.2 Menschliche Kognition???????????????????????????????????????????????????????????????? | 52 | ||
2.2.1 Wahrnehmung, Aufmerksamkeit, Bewusstsein, Handlungskontrolle?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 53 | ||
2.2.2 Mentale Repräsentation, Begriffe undmentaleModelle?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 56 | ||
2.2.3 Gedächtnis und Lernen???????????????????????????????????????????????????????????????????? | 57 | ||
2.2.4 Denken und Problemlösen???????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 62 | ||
2.2.5 Soziale Kognition???????????????????????????????????????????????????????????? | 71 | ||
2.2.6 Sprache???????????????????????????????????????? | 75 | ||
2.2.7 Schlusswort???????????????????????????????????????????????? | 81 | ||
Literaturverzeichnis?????????????????????????????????????????????????????? | 82 | ||
3 Suche???????????????????????????? | 93 | ||
3.1 Problemlösen als Suche?????????????????????????????????????????????????????????????????? | 93 | ||
3.1.1 Problemrepräsentationmit Zuständen und Operatoren???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 93 | ||
3.1.2 Generische Suche?????????????????????????????????????????????????????????? | 96 | ||
3.1.3 Suchstrategien und deren Bewertung?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 99 | ||
3.2 Uninformierte Suchverfahren???????????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 100 | ||
3.2.1 Breitensuche?????????????????????????????????????????????????? | 100 | ||
3.2.2 Gleiche-Kosten-Suche?????????????????????????????????????????????????????????????????? | 102 | ||
3.2.3 Tiefensuche???????????????????????????????????????????????? | 103 | ||
3.2.4 Schrittweise vertiefende Suche?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 106 | ||
3.3 Heuristische Suche?????????????????????????????????????????????????????????? | 107 | ||
3.3.1 Heuristische Schätzfunktionen???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 107 | ||
3.3.2 Suche mit schrittweiser lokaler Verbesserung?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 109 | ||
3.3.3 Bestensuche???????????????????????????????????????????????? | 112 | ||
Literaturverzeichnis?????????????????????????????????????????????????????? | 121 | ||
4 Wissensrepräsentation und -verarbeitung???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 123 | ||
4.1 Einleitung undMotivation?????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 123 | ||
4.1.1 Wissen – wozu??????????????????????????????????????????????????????? | 123 | ||
4.1.2 Wissensformen???????????????????????????????????????????????????? | 124 | ||
4.1.3 Repräsentation?????????????????????????????????????????????????????? | 127 | ||
4.1.4 Wissensverarbeitung = Schlussfolgern?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 128 | ||
4.2 DeklarativeWissensrepräsentation?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 129 | ||
4.2.1 Wissensbasierte Systeme???????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 129 | ||
4.2.2 Die Rolle der Logik???????????????????????????????????????????????????????????????? | 131 | ||
4.2.3 Schlussfolgerungstypen?????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 132 | ||
4.3 Ein Beispiel: Beschreibungslogiken?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 133 | ||
4.3.1 Der Formalismus???????????????????????????????????????????????????????? | 133 | ||
4.3.2 Semantik?????????????????????????????????????????? | 135 | ||
4.3.3 Inferenzdienste???????????????????????????????????????????????????????? | 136 | ||
4.3.4 Inferenzalgorithmen???????????????????????????????????????????????????????????????? | 137 | ||
4.3.5 Berechenbarkeitseigenschaften???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 141 | ||
4.3.6 Neuere Entwicklungen?????????????????????????????????????????????????????????????????? | 143 | ||
4.4 Ausblick?????????????????????????????????????? | 144 | ||
Literaturverzeichnis?????????????????????????????????????????????????????? | 145 | ||
5 Automatische Inferenz???????????????????????????????????????????????????????????? | 147 | ||
5.1 Einleitung?????????????????????????????????????????? | 147 | ||
5.2 Entwurf automatischer Inferenzsysteme???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 150 | ||
5.3 Prädikatenlogik erster Stufe?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 152 | ||
5.4 Normalformen?????????????????????????????????????????????? | 155 | ||
5.5 Das DPLL Verfahren für die Aussagenlogik?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 160 | ||
5.6 Aussagenlogische Resolution???????????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 163 | ||
5.6.1 Ein einfacher Resolutionskalkül???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 164 | ||
5.6.2 A-geordnete Resolution?????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 167 | ||
5.6.3 Verfeinerungen des Resolutionsverfahrens?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 172 | ||
5.7 Kalküle für die Prädikatenlogik???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 172 | ||
5.7.1 Herbrand-Theorie?????????????????????????????????????????????????????????? | 173 | ||
5.7.2 PrädikatenlogischeResolution?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 175 | ||
5.8 Weitere Betrachtungen???????????????????????????????????????????????????????????????? | 181 | ||
Literaturverzeichnis?????????????????????????????????????????????????????? | 182 | ||
II Theorie und Methoden???????????????????????????????????????????????????????????? | 187 | ||
6 Nichtmonotones Schließen?????????????????????????????????????????????????????????????????? | 189 | ||
6.1 Einführung?????????????????????????????????????????? | 189 | ||
6.2 Formalisierungen nichtmonotonen Schließens?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 194 | ||
6.2.1 Default Logik???????????????????????????????????????????????????? | 195 | ||
6.2.2 Autoepistemische Logik?????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 201 | ||
6.2.3 Zirkumskription???????????????????????????????????????????????????????? | 203 | ||
6.3 Default-Schließen als Behandlung von Inkonsistenz???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 205 | ||
6.3.1 Ein Rahmen für nichtmonotone Systeme?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 205 | ||
6.3.2 Pooles System???????????????????????????????????????????????????? | 207 | ||
6.3.3 Zuverlässigkeitsstufen?????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 209 | ||
6.4 Nichtmonotonie und Logikprogrammierung?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 211 | ||
6.4.1 StabileModelle?????????????????????????????????????????????????????? | 212 | ||
6.4.2 Wohlfundierte Semantik?????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 213 | ||
6.4.3 Antwortmengenprogrammierung???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 215 | ||
6.5 Argumentation???????????????????????????????????????????????? | 216 | ||
6.6 Ausblick?????????????????????????????????????? | 218 | ||
Literaturverzeichnis?????????????????????????????????????????????????????? | 219 | ||
7 Constraints???????????????????????????????????????? | 223 | ||
7.1 Einführung?????????????????????????????????????????? | 223 | ||
7.2 Finite-Domain-Constraints???????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 225 | ||
7.2.1 Constraint-Satisfaction-Probleme?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 225 | ||
7.2.2 Lokale und globale Konsistenz???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 227 | ||
7.2.3 Suchtechniken???????????????????????????????????????????????????? | 230 | ||
7.2.4 Globale Constraints???????????????????????????????????????????????????????????????? | 233 | ||
7.3 Constraint-basierte Programmierung?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 238 | ||
7.3.1 Constraint-logische Programmierung?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 239 | ||
7.3.2 Constraint-basierteModellierungssprachen?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 240 | ||
7.3.3 Constraints als Objekte???????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 241 | ||
7.3.4 Nebenläufige Constraint-Programmierung?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 242 | ||
7.4 Soft-Constraints?????????????????????????????????????????????????????? | 243 | ||
7.5 Temporale Constraints???????????????????????????????????????????????????????????????? | 245 | ||
7.6 Zusammenfassung???????????????????????????????????????????????????? | 247 | ||
Literaturverzeichnis?????????????????????????????????????????????????????? | 248 | ||
8 Unsicheres und vagesWissen?????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 253 | ||
8.1 Begriffe?????????????????????????????????????? | 254 | ||
8.1.1 Wissen?????????????????????????????????????? | 254 | ||
8.1.2 Impräzision, Unsicherheit und Vagheit???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 254 | ||
8.1.3 Schlussfolgern?????????????????????????????????????????????????????? | 256 | ||
8.1.4 Wahrscheinlichkeit?????????????????????????????????????????????????????????????? | 258 | ||
8.1.5 Fuzzy-Menge???????????????????????????????????????????????? | 264 | ||
8.2 Sicherheitsfaktoren???????????????????????????????????????????????????????????? | 268 | ||
8.2.1 Grundlagen des Sicherheitsfaktoransatzes?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 268 | ||
8.2.2 Rechenregeln für Sicherheitsfaktoren?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 271 | ||
8.2.3 Inkonsistenz der Originaldefinition???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 273 | ||
8.2.4 Korrekte probabilistische Interpretation?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 275 | ||
8.3 Probabilistische Schlussfolgerungsnetze???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 277 | ||
8.3.1 Ein einfaches Beispiel?????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 279 | ||
8.3.2 Bedingte Unabhängigkeit???????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 284 | ||
8.3.3 Darstellung durch Graphen???????????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 287 | ||
8.3.4 Evidenzpropagation?????????????????????????????????????????????????????????????? | 293 | ||
8.3.5 Lernen aus Daten?????????????????????????????????????????????????????????? | 298 | ||
8.4 Fuzzy-Regelsysteme?????????????????????????????????????????????????????????? | 299 | ||
8.4.1 Einführung?????????????????????????????????????????????? | 299 | ||
8.4.2 Fuzzy-Regelsysteme nachMamdani?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 301 | ||
8.4.3 Defuzzifizierung?????????????????????????????????????????????????????????? | 303 | ||
8.4.4 Fuzzy-Regelung auf der Basis von Gleichheitsrelationen?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 305 | ||
8.4.5 Fuzzy-Regelung und Relationalgleichungen?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 308 | ||
Literaturverzeichnis?????????????????????????????????????????????????????? | 310 | ||
9 Fallbasiertes Schließen???????????????????????????????????????????????????????????????? | 315 | ||
9.1 Motivation und etwas Historie???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 315 | ||
9.2 Einige Charakteristika von CBR?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 317 | ||
9.3 Grundbegriffe und ein einfaches Modell?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 317 | ||
9.3.1 Fälle als Erfahrungen???????????????????????????????????????????????????????????????????? | 317 | ||
9.3.2 CBR Methodologie?????????????????????????????????????????????????????????? | 319 | ||
9.3.3 Das Prozessmodell???????????????????????????????????????????????????????????? | 319 | ||
9.3.4 DieWissenscontainer und ihreDiskussion?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 321 | ||
9.4 Eine Erweiterung?????????????????????????????????????????????????????? | 321 | ||
9.5 Repräsentationssprachen???????????????????????????????????????????????????????????????????? | 323 | ||
9.5.1 Attribut-Wert Darstellungen???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 323 | ||
9.5.2 Weitere Darstellungen???????????????????????????????????????????????????????????????????? | 324 | ||
9.6 Ähnlichkeiten???????????????????????????????????????????????? | 325 | ||
9.6.1 Generelles?????????????????????????????????????????????? | 325 | ||
9.6.2 Semantik der Ähnlichkeitsmaße???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 328 | ||
9.6.3 Das lokal-global Prinzip für Ähnlichkeitsmaße???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 331 | ||
9.6.4 Spezielle Ähnlichkeitsmaße?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 332 | ||
9.7 Spezielle Retrievalfragen???????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 335 | ||
9.8 Fallbasisprobleme???????????????????????????????????????????????????????? | 339 | ||
9.9 Adaptionsfragen???????????????????????????????????????????????????? | 339 | ||
9.10 Ein paar typische Anwendungen?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 340 | ||
9.10.1 Aufwands-Prognose?????????????????????????????????????????????????????????????? | 340 | ||
9.10.2 E-commerce???????????????????????????????????????????????? | 341 | ||
9.10.3 Skizzen von Bildern?????????????????????????????????????????????????????????????????? | 341 | ||
9.11 Methodologie zum Aufbau eines CBR-Systems und Integrationsfragen???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 342 | ||
9.11.1 Generelles???????????????????????????????????????????????? | 342 | ||
9.11.2 Integration in übergeordnete Problemlöser?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 343 | ||
Literaturverzeichnis?????????????????????????????????????????????????????? | 344 | ||
10 Planen???????????????????????????????? | 347 | ||
10.1 Repräsentation von Planungsproblemen???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 348 | ||
10.1.1 Mengenbasiertes Planen: STRIPS???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 349 | ||
10.1.2 Die Planungsaufgabe?????????????????????????????????????????????????????????????????? | 351 | ||
10.1.3 Propositionale Repräsentationen?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 351 | ||
10.2 Planen als Suche imZustandsraum?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 352 | ||
10.2.1 Planungsheuristiken?????????????????????????????????????????????????????????????????? | 354 | ||
10.2.2 Hierarchische Abstraktion?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 356 | ||
10.3 Planen im Planraum???????????????????????????????????????????????????????????? | 357 | ||
10.3.1 Partiell geordnete Pläne???????????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 358 | ||
10.3.2 Planen mit partiell geordneten Plänen?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 358 | ||
10.3.3 Transformationsplanen?????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 362 | ||
10.4 Graphbasiertes Planen?????????????????????????????????????????????????????????????????? | 363 | ||
10.5 Erweiterungen und Ausblick???????????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 368 | ||
10.5.1 Erweiterungen des Planungsproblems???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 368 | ||
10.5.2 Was haben wir ausgelassen????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 370 | ||
10.6 Literatur und Verweise???????????????????????????????????????????????????????????????????? | 371 | ||
Literaturverzeichnis?????????????????????????????????????????????????????? | 371 | ||
11 Neuronale Netze?????????????????????????????????????????????????? | 375 | ||
11.1 Motivation???????????????????????????????????????????? | 375 | ||
11.2 Natürliche neuronale Netze???????????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 377 | ||
11.2.1 Das Nervensystem besteht aus diskreten Zellen?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 377 | ||
11.2.2 Nervenzellen sind erregbar???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 378 | ||
11.2.3 Synaptische Übertragung?????????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 379 | ||
11.2.4 Lernen und synaptische Plastizität???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 381 | ||
11.3 Künstliche neuronale Netze???????????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 383 | ||
11.3.1 Elemente neuronaler Netze?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 383 | ||
11.3.2 Erregungsdynamik???????????????????????????????????????????????????????????? | 384 | ||
11.3.3 Grundtypen von neuronalen Netzen???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 387 | ||
11.3.4 Gewichts- und Strukturdynamik?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 393 | ||
11.3.5 Überwachtes Lernen als Fehlerminimierung???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 394 | ||
11.3.6 Unüberwachtes Lernen???????????????????????????????????????????????????????????????????? | 398 | ||
11.3.7 Generalisierung und Komplexität?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 404 | ||
11.4 Modellierung biologischer Systeme?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 408 | ||
11.4.1 Neuroanatomie des visuellen Systems?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 408 | ||
11.4.2 Rezeptive Felder???????????????????????????????????????????????????????????? | 410 | ||
11.4.3 Visuelle Informationsverarbeitung?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 412 | ||
11.5 Mustererkennung mit neuronalen Netzen?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 415 | ||
11.6 Schlussbemerkung???????????????????????????????????????????????????????? | 419 | ||
11.7 Weiterführende Literatur???????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 419 | ||
Literaturverzeichnis?????????????????????????????????????????????????????? | 419 | ||
12 Maschinelles Lernen und Data Mining?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 423 | ||
12.1 Was istmaschinelles Lernen???????????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 424 | ||
12.1.1 Intensionale Definitionsversuche???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 424 | ||
12.1.2 Extensionale Definition über Lernaufgaben?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 425 | ||
12.1.3 Motivationen und Anwendungen???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 426 | ||
12.1.4 Wissensentdeckung?????????????????????????????????????????????????????????????? | 427 | ||
12.2 Funktionslernen aus Beispielen???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 428 | ||
12.3 Entscheidungsbäume???????????????????????????????????????????????????????????? | 431 | ||
12.3.1 Stutzen des Baumes???????????????????????????????????????????????????????????????? | 436 | ||
12.3.2 Boosting and Bagging: Ensemble-Methoden?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 437 | ||
12.3.3 Erweiterungen des Basis-Entscheidungsbaumverfahrens?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 438 | ||
12.4 Instanzbasiertes Lernen?????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 439 | ||
12.4.1 Die Ähnlichkeitsfunktion???????????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 442 | ||
12.4.2 Parameterbestimmung durch Kreuzvalidierung???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 444 | ||
12.4.3 Weitere Verfahrensvarianten?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 445 | ||
12.5 Stützvektormethode???????????????????????????????????????????????????????????? | 445 | ||
12.5.1 SVMs und die optimaleHyperebene?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 446 | ||
12.5.2 Wie berechnet man die optimale Hyperebene?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 447 | ||
12.5.3 Statistische Eigenschaften der optimalen Hyperebene?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 448 | ||
12.5.4 Nicht-lineare SVMs durch Kernfunktionen?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 450 | ||
12.5.5 SVMs mit „weicher“ Trennung?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 451 | ||
12.6 Lernbarkeit in wahrscheinlich annähernd korrektemLernen (PAC)?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 451 | ||
12.6.1 Stichprobenkomplexität???????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 453 | ||
12.7 Lernen aus strukturiertenDaten: Logik?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 456 | ||
12.7.1 Repräsentation???????????????????????????????????????????????????????? | 457 | ||
12.7.2 Algorithmus FOIL???????????????????????????????????????????????????????????? | 458 | ||
12.8 Assoziationsregeln???????????????????????????????????????????????????????????? | 460 | ||
12.8.1 Der Apriori-Algorithmus?????????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 462 | ||
12.8.2 Erweiterungen?????????????????????????????????????????????????????? | 465 | ||
12.9 Subgruppenentdeckung???????????????????????????????????????????????????????????????? | 467 | ||
12.9.1 Qualitätsfunktionen?????????????????????????????????????????????????????????????????? | 468 | ||
12.9.2 Effiziente Suche???????????????????????????????????????????????????????????? | 471 | ||
12.9.3 Assoziationsregeln vs. Subgruppen?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 474 | ||
12.9.4 Erweiterungen?????????????????????????????????????????????????????? | 474 | ||
12.10 Clusteranalyse?????????????????????????????????????????????????????? | 475 | ||
12.10.1 Das k-Means-Verfahren???????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 476 | ||
12.10.2 Hierarchische Clustering-Verfahren?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 478 | ||
12.11 Verstärkungslernen?????????????????????????????????????????????????????????????? | 479 | ||
12.11.1 Wann handelt ein Agent optimal????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 480 | ||
12.11.2 Dynamische Programmierung???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 481 | ||
12.11.3 Q-Learning – Lernen in unbekannter Umgebung???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 483 | ||
12.11.4 Erweiterungen???????????????????????????????????????????????????????? | 484 | ||
12.12 Weiterführende Themen???????????????????????????????????????????????????????????????????? | 484 | ||
Literaturverzeichnis?????????????????????????????????????????????????????? | 485 | ||
13 Sprachverarbeitung???????????????????????????????????????????????????????? | 491 | ||
13.1 Sprache und sprachliche Beschreibungsebenen?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 491 | ||
13.2 Sprache und KI???????????????????????????????????????????????????? | 494 | ||
13.3 Anwendungen der Sprachtechnologie?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 498 | ||
13.3.1 Werkzeuge für die zwischenmenschliche Kommunikation?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 500 | ||
13.3.2 Werkzeuge für die Textproduktion???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 501 | ||
13.3.3 Werkzeuge für das Informationsmanagement???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 501 | ||
13.3.4 Mensch-Maschine-Kommunikation?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 503 | ||
13.4 Modelle und Verfahren zur Sprachverarbeitung???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 503 | ||
13.4.1 Strukturbeschreibungen???????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 503 | ||
13.4.2 Wissensrepräsentation?????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 509 | ||
13.4.3 Strukturanalyse?????????????????????????????????????????????????????????? | 517 | ||
13.4.4 Robuste Verfahren?????????????????????????????????????????????????????????????? | 522 | ||
13.4.5 Maschinelles Lernen zur Wissensakquisition???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 531 | ||
13.4.6 Generierung?????????????????????????????????????????????????? | 532 | ||
13.5 Architekturen für die Sprachverarbeitung???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 534 | ||
13.5.1 Modularisierung?????????????????????????????????????????????????????????? | 534 | ||
13.5.2 Inkrementelle Verarbeitung???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 536 | ||
13.5.3 Multimodale Kommunikation?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 537 | ||
Literaturverzeichnis?????????????????????????????????????????????????????? | 538 | ||
14 Multiagentensysteme?????????????????????????????????????????????????????????? | 545 | ||
14.1 Vom Agenten zum Multiagentensystem???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 546 | ||
14.1.1 Begriff und Charakteristika?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 546 | ||
14.1.2 Wichtige Agentenarchitekturen?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 547 | ||
14.1.3 Multiagentensystem???????????????????????????????????????????????????????????????? | 551 | ||
14.2 Interaktion,Kommunikation,Organisation???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 552 | ||
14.2.1 Kommunikation und Koordinationsinfrastruktur???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 552 | ||
14.2.2 Interaktionsprotokolle???????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 555 | ||
14.2.3 Organisation???????????????????????????????????????????????????? | 555 | ||
14.2.4 KoordinierteAktivitäten?????????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 557 | ||
14.3 Von der Kooperation zumWettbewerb?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 558 | ||
14.3.1 Idee des rationalen Agenten?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 559 | ||
14.3.2 Voting???????????????????????????????????????? | 560 | ||
14.3.3 Auktionen?????????????????????????????????????????????? | 562 | ||
14.3.4 Verhandlungen?????????????????????????????????????????????????????? | 563 | ||
14.3.5 Bildung von Koalitionen?????????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 564 | ||
14.4 Entwicklung und Praxis???????????????????????????????????????????????????????????????????? | 564 | ||
14.4.1 Agentenorientiertes Software Engineering???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 564 | ||
14.4.2 Werkzeuge undWettbewerbe???????????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 566 | ||
14.4.3 (Zu) kurzer Blick auf die Anwendungen?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 567 | ||
14.5 Aktuelle Trends?????????????????????????????????????????????????????? | 568 | ||
Literaturverzeichnis?????????????????????????????????????????????????????? | 569 | ||
III Anwendungen???????????????????????????????????????????? | 575 | ||
15 Verkörperte Kommunikation mit kognitiven virtuellen Agenten?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 577 | ||
15.1 Einleitung???????????????????????????????????????????? | 577 | ||
15.2 Grundlagen???????????????????????????????????????????? | 578 | ||
15.2.1 Begriffe der Kommunikation???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 578 | ||
15.3 Technische Ansätze???????????????????????????????????????????????????????????? | 581 | ||
15.3.1 Dialogmanagement???????????????????????????????????????????????????????????? | 581 | ||
15.3.2 Multimodale Verhaltensverarbeitung???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 582 | ||
15.3.3 Multimodale Verhaltensgenerierung?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 583 | ||
15.3.4 Emotionen?????????????????????????????????????????????? | 584 | ||
15.3.5 KognitiveArchitektur???????????????????????????????????????????????????????????????????? | 584 | ||
15.4 Virtueller KommunikationspartnerMax?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 585 | ||
15.4.1 Szenario???????????????????????????????????????????? | 585 | ||
15.4.2 KognitiveArchitektur: Beispiel???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 586 | ||
15.4.3 Interaktionssteuerung?????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 589 | ||
15.4.4 Sprach- und Gestenverarbeitung???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 590 | ||
15.4.5 Turn-Taking?????????????????????????????????????????????????? | 591 | ||
15.4.6 Multimodale Verhaltensgenerierung?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 593 | ||
15.4.7 Physis, Emotionen, Bewegungsgenerierung?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 595 | ||
15.5 Zusammenfassung und Ausblick???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 596 | ||
Literaturverzeichnis?????????????????????????????????????????????????????? | 597 | ||
16 SemanticWeb?????????????????????????????????????????? | 603 | ||
16.1 Einleitung???????????????????????????????????????????? | 603 | ||
16.2 SemanticWeb Architektur?????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 604 | ||
16.3 Verteilte semantische Daten im Web???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 608 | ||
16.3.1 Verknüpfte Daten???????????????????????????????????????????????????????????? | 608 | ||
16.3.2 Anfragen mit SPARQL?????????????????????????????????????????????????????????????????? | 609 | ||
16.3.3 Anfragen auf verknüpfte und verteilte Daten?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 611 | ||
16.4 Wissensrepräsentation und -integration???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 613 | ||
16.4.1 Analyse des einführenden Beispiels???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 613 | ||
16.4.2 Verschiedene Arten von Ontologien?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 614 | ||
16.4.3 Verteiltes Netzwerk von Ontologien imWeb???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 615 | ||
16.5 Inferenz imWeb???????????????????????????????????????????????????? | 617 | ||
16.6 Identität und Verknüpfung von Objekten und Begriffen???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 618 | ||
16.7 Herkunft und Vertrauenswürdigkeit von Daten?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 620 | ||
16.8 Semantic Web Anwendungen und Benutzerschnittstellen?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 621 | ||
16.8.1 Vokabulare und Schemas???????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 621 | ||
16.8.2 SemanticWeb Browser und Semantische Suche?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 622 | ||
16.8.3 Zugriff auf soziale Netzwerke?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 623 | ||
16.8.4 Visualisierung semantisch heterogener und verteilter Daten???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 623 | ||
16.9 Zusammenfassung und Ausblick???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 624 | ||
Literaturverzeichnis?????????????????????????????????????????????????????? | 626 | ||
17 Universelle Spielprogramme???????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 631 | ||
17.1 Spielregeln beschreiben:Wissensrepräsentation?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 632 | ||
17.1.1 Spielzustände und Züge???????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 632 | ||
17.1.2 Spielregeln?????????????????????????????????????????????????? | 633 | ||
17.1.3 GDL: Zusammenfassung???????????????????????????????????????????????????????????????????? | 636 | ||
17.1.4 Kommunikationsprotokoll für GDL?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 637 | ||
17.2 Spielregeln verstehen: Inferenz?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 637 | ||
17.2.1 Unifikation/Grundinstanzierung???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 640 | ||
17.2.2 Ableitungsschritt (ohne Negation)?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 640 | ||
17.2.3 Ableitungen?????????????????????????????????????????????????? | 641 | ||
17.2.4 Regeln mit Negation?????????????????????????????????????????????????????????????????? | 641 | ||
17.2.5 Regeln mit Disjunktion???????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 642 | ||
17.3 Spielbaumsuche???????????????????????????????????????????????????? | 642 | ||
17.3.1 Minimax-Verfahren?????????????????????????????????????????????????????????????? | 642 | ||
17.3.2 Optimierungen?????????????????????????????????????????????????????? | 644 | ||
17.3.3 Gegenspielermodelle?????????????????????????????????????????????????????????????????? | 645 | ||
17.4 Stochastische Baumsuche?????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 646 | ||
17.4.1 MCT-Suche?????????????????????????????????????????????? | 647 | ||
17.4.2 UCT-Bonus?????????????????????????????????????????????? | 647 | ||
17.4.3 Optimierungen?????????????????????????????????????????????????????? | 649 | ||
17.4.4 Grenzen?????????????????????????????????????????? | 649 | ||
17.5 Heuristische Suche???????????????????????????????????????????????????????????? | 650 | ||
17.5.1 Mobilitätsheuristk???????????????????????????????????????????????????????????????? | 651 | ||
17.5.2 Zielheuristiken?????????????????????????????????????????????????????????? | 652 | ||
17.5.3 Optimierungen?????????????????????????????????????????????????????? | 654 | ||
17.6 Wissen???????????????????????????????????? | 655 | ||
17.6.1 Domänenanalyse???????????????????????????????????????????????????????? | 655 | ||
17.6.2 Regelstrukturanalyse???????????????????????????????????????????????????????????????????? | 657 | ||
17.7 Spiele mit unvollständiger Information???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 660 | ||
17.7.1 GDL-II???????????????????????????????????????? | 660 | ||
17.7.2 Hypothetische Spielstellungen?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 663 | ||
17.8 Weiterführende Literatur???????????????????????????????????????????????????????????????????????? | 665 | ||
Literaturverzeichnis?????????????????????????????????????????????????????? | 665 | ||
Index???????????????????????? | 669 |