1 KI und symbolische Repräsentation
1. Vorlesung: Einführung
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”Artificial Intelligence is the study of mental faculties through the use of computational models.”
-> Charniak / McDermott's Buch
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”Artificial Intelligence is the study of computations that make it possible to perceive, reason, and act.”
-> Patrick Henry Winston's Buch
”Künstliche Intelligenz ist die Untersuchung von Berechnungs-
verfahren, die es ermöglichen, wahrzunehmen, zu denken und
zu handeln.”
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KI unterscheidet sich von der Psychologie:
wegen der Betonung von Berechnung.
KI unterscheidet sich von der Informatik:
wegen der Betonung von Wahrnehmung, Denken und Handeln.
• Intelligenz entsteht durch Interaktion vieler einfacher Prozesse „im Konzert“
• Computer sind das beste Mittel zur Modellierung und Organisation
dynamischer, interagierender Prozesse
• Prozeßmodelle intelligenten Verhaltens können mit der Hilfe von Computern im Detail untersucht werden
• eine in den 60er Jahren entstandene Methodik der kognitiven Psychologie
• Theorien des willentlichen menschlichen Verhaltens sollen auf der Basis von informationsverarbeitenden Systemen formuliert werden.
• Ein Informationsverarbeitungs-System besteht aus Speichern, Prozessoren und Kontrollstrukturen, und es arbeitet auf Datenstrukturen.
Zentrale Grundposition:
In bezug auf intelligentes Verhalten ist der Mensch ein solches System: aktiv, autonom, regelgeleitet, diskret, mit beschränkten Ressourcen.
KI baut auf dem
Informations-
verarbeitungs-
Ansatz auf.
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Die symbolische Ebene ermöglicht die Betrachtung höherer mentaler Funktionen wie Problemlösen, Begriffsbildung und Planen; sie betrachtet auch regelgeleitete generative Systeme (Chomsky, 1957).
"Thinking is based on the use of symbolic descriptions and description-manipulating processes to represent a variety of kinds of knowledge ... control of the problem- solving process is affected by heuristics that depend on the meaning of events." (Minsky & Papert,1972)
Zentral in der KI ist die interne symbolische Repräsentation und Verarbeitung von Symbolen.
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In Bielefeld wird das Kesselbrink- Bad eröffnet.
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*John McCarthy Marvin Minsky Nathaniel Rochester Claude Shannon
Dartmouth College*
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JOHN McCARTHY Asst. Professor of Mathematics in Dartmouth
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NATHANIEL ROCHESTER Manager, Information Research
IBM Poughkeepsie, NY CLAUDE SHANNON
Mathematiker bei Bell Telephone Lab.
MARVIN MINSKY Harvard Junior Fellow, Mathema- tik u. Neurologie
Die Antragsteller
John McCarthy heute
(links; mit
Paul Mc Kevitt
in Irland,
Grianan of
Aileach,
500 a.C.)
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Newell Shaw Simon
In der akademischen Disziplin "Künstliche Intelligenz"
werden Intelligenz-Phänomene dadurch untersucht, daß versucht wird, Effekte von Intelligenz zu generieren:
intelligentes Verhalten.
Ein Merkmal der KI-Methodologie ist, daß man Einsichten erlangen will durch das Bauen von Systemen, die etwas können: Synthese vor Analyse. (Newell)
“Learning to generate is learning to understand”
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Deutlich gesprochen: Das Ziel der KI ist NICHT
das Bauen intelligenter Maschinen, nachdem natürliche Intelligenz verstanden wurde SONDERN
das Verstehen natürlicher Intelligenz durch das Bauen intelligenter Maschinen
“Learning to generate is learning to understand”
Wie hätte „Künstliche Intelligenz“ auch heißen sollen?
„Heuristische Methoden“
„Komplexe Informationsverarbeitung“
„Automaten-Studien“
„Heuristisches Programmieren“
„Fortgeschrittene Symbolmanipulation“
„Automatisches Programmieren“
...
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Was sind Ziele und Vorhaben der KI?
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Wie lassen sich Probleme durch (geschickte) Suche lösen?
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Wie lassen sich Datenstrukturen zur Darstellung von Wissen maschinenverarbeitbar anlegen?
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Wie lassen sich maschinell Schlußfolgerungen aus Annahmen ziehen?
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Für welche Ziele soll Computer-Intelligenz eingesetzt werden?
Kann KI eine Weltformel für
Intelligenz liefern?
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Werden / können / sollen Computer menschenähnlich sein?
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Theorem-Beweisen
Schach / Spiele
Symbolische Integration
Verstehen natürlicher Sprache
Robotik
Szenenanalyse
Automatisches Programmieren
Information Retrieval
Expertensysteme
PROBLEMLÖSEN
& SUCHE
PROSPECTOR entdeckt reiches Molybdän-Vorkommen (geschätzt auf 100 000 000 $)
R1 (heute XCON) konfiguriert VAX-Computer / Fa. DEC nach Kundenvorgaben
DENDRAL unterstützt die Strukturaufklärung organischer Substanzen
CADUCEUS hat mehr Wissen über innere Medizin als jeder menschliche Experte, diagnostiziert komplexe Fälle
PUFF hat Wissen über Lungenkrankheiten in bereichs-
unabhängiges Diagnose-Shell integriert...
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Ein im Mikroprozessor eines Laborgerätes eingebautes Elektrophorese-Expertensystem wertet numerische Meß- werte automatisch aus und liefert neben tabellarischen und grafischen Ausgaben diagnostische Interpretationen (die vom Arzt abzuzeichnen sind).
Ein computergesteuerter intelligenter Solar-Rasenmäher erkennt durch integrierte Detektoren Hindernisse selbst und kürzt den Rasen selbständig auf eine einstellbare Höhe von 3-7 cm.
Das PiCS (Personal integrated
Communication System)-Hörgerät
enthält einen fernbedienbaren
Hörcomputer mit Audio-Zoom, der
mit Expertensystemen vom Hör-
geräte-Akustiker für individuelle
Hörsituationen angepaßt wird.
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Ein Sprachverarbeitungssystem soll zukünftig in Bielefeld die von Politessen in ein Diktiergerät ge- sprochenen Verstöße von Falsch- parkern auswerten und automa- tisch Zahlungsaufforderungen zu- stellen.
1994:
1999 wieder vom Tisch:
5% Fehlerrate bei der Spracherkennung
=> zuwenige Knöllchen
Kognitive Verarbeitung
Reasoning
Wissensbasis Knowledge Base Perzepte
Percepts
Handlungen Actions
Agent
Sensoren Effektoren
Umgebung Environment
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Agenten sind Systeme, die ihre Umgebung wahrnehmen (perceive) und in ihr handeln (act).
¤
Über Sensoren und
Effektoren sind Agenten in ihre Umgebung gekoppelt.
¤
„Klügere“ Agenten denken vor dem Handeln nach (reason), „dümmere“
handeln als Reflex.
(angelehnt an Russell & Norvig, Kap. 2)
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Repräsentation:
Eine stylisierte Darstellung der Welt
Interne Repräsentation:
Eine einheitliche (Symbol-)Sprache, in der Aussagen (Annahmen) über die Welt ausgedrückt und manipuliert werden.
Interne / symbolische Repräsentationen machen die Wahl von Referenten explizit ...
Der Hund saß auf dem Tisch.
Er bellte.
Der Hund (r1) saß auf dem Tisch (r2).
Er (r1) bellte.
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Charniak, E. & McDermott, D.: Introduction to Artificial Intelligence. Addison-Wesley, 1985.
Görz, G. (Hrsg.): Einführung in die künstliche Intelligenz, 2. Auflage. Addison-Wesley 1995.
Russell, S. & Norvig, P.: Artificial Intelligence: A Modern Approach. Prentice-Hall, 1995.
(weitere Literaturhinweise nach Erfordernis später)
Charniak & McDermott, Kapitel 1, Seite 1-12
