Handbuch der Künstlichen Intelligenz

von: Günther Görz, Josef Schneeberger, Ute Schmid

De Gruyter Oldenbourg, 2013

ISBN: 9783486719796

Sprache: Deutsch

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Handbuch der Künstlichen Intelligenz

	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

Handbuch der Künstlichen Intelligenz

von: Günther Görz, Josef Schneeberger, Ute Schmid

Handbuch der Künstlichen Intelligenz

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