Wissen ist Macht
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Expertensysteme – Systeme der künstlichen Intelligenz
Künstliche Intelligenz (KI), als Teilgebiet der Informatik, beschäftigt sich mit der Automatisierung intelligenten Verhaltens. Im Allgemeinen soll

Expertensysteme – Systeme der künstlichen Intelligenz

Künstliche Intelligenz (KI), als Teilgebiet der Informatik, beschäftigt sich mit der Automatisierung intelligenten Verhaltens. Im Allgemeinen soll jedoch versucht werden, menschliche Intelligenz nachzubilden. Software soll in der Lage sein, eigenständig Probleme zu lösen. Expertensysteme (XPS) sind eine eigenständige Klasse von Softwaresystemen, die auf der Basis von Expertenwissen zur Lösung bzw. Bewertung bestimmter Problemstellungen beitragen, beispielsweise zur Unterstützung bei der Datenanalyse oder als Unterstützungssysteme bei der Kfz-Reparatur. Auch in medizinischen Bereichen kommen XPS zum Einsatz. Der Textkasten (MYCIN – Ein Beispiel für ein Expertensystem aus der Medizin) zeigt ein Beispiel dafür. Ein Expertensystem enthält die folgenden Komponenten (Abb. 2):

Abb. 2: Aufbau eines Expertensystems (Komponenten), vgl. [4]
  • Wissensbasis: Hier erfolgt die Speicherung von Wissen in Form von Fakten und Regeln. Während der Arbeit mit dem Expertensystem erfolgt der Rückgriff auf die Wissensbasis. Diese liefert auch die Begründungen.
  • Datenbasis: Innerhalb der Datenbasis erfolgt die Speicherung aller während einer Konsultation gewonnen Erkenntnisse. Die Datenbasis unterliegt damit einer ständigen Veränderung. Es ist eine Trennung von Daten- und Wissensbasis vorzunehmen.
  • Inferenzkomponente: Innerhalb dieser Komponente werden Wissens- und Datenbasis miteinander verknüpft. Die Interferenzkomponente liefert exakte oder auch unscharfe Ergebnisse im Bezug auf die Problemstellung. Sie dient auch der Ablaufsteuerung des Expertensystems bei der Lösung des Problems.
  • Erklärungskomponente: Mittels der Erklärungskomponente erhält man situationsbezogene Informationen, warum eine bestimmte Frage gestellt wird.
  • Benutzeroberfläche: Dient der Interaktion zwischen dem Expertensystem und dem Benutzer.
  • Knowledge Engineer: Bildet zusammen mit dem menschlichen Experten das Wissen ab. Hier findet die Formalisierung des Expertenwissens statt.

Expertensysteme sind lernfähig. Sie ermitteln nicht nur eine Lösung, sondern geben auch den Lösungsweg an. Die Vorteile eines XPS sind:

  • Keine menschlichen Schwächen, wie Vergesslichkeit, Müdigkeit usw.
  • Genauere und sichere Arbeit
  • Umfassender, grenzenloser Wissens-/ Datenkontext
  • Unabhängig vom menschlichen Experten einzusetzen, wenn es zum Beispiel auf dem Gebiet nur wenige Experten vorhanden sind

Wo Licht ist, da ist auch Schatten. Die Nachteile sind:

  • Fehlverhalten des Benutzers: Die Leistungsfähigkeit der Systeme wird überschätzt, es bleibt eine Maschine, echte Intellizenz kann noch nicht technisch bereitgestellt werden
  • Fehlerhafte Bedienung des Systems: Die Anwender müssen das System (und dessen Grenzen) kennen, um damit sinnvoll arbeiten zu können
  • Fehlfunktionen des XPS: Aufgrund von Programmierfehlern oder sich widersprechenden Regeln
MYCIN – Ein Beispiel für ein Expertensystem aus der Medizin

Ein Beispiel für ein Expertensystem ist MYCIN. Es dient der Diagnose und Behandlung von Meningitis und bakteriellen Erkrankungen. Die Arbeit ist in zwei Phasen gegliedert:

  • Diagnosestellung
  • Medikamentenvorschläge

Ein solches System arbeitet mit Regeln. Der folgende Text macht deutlich, wie man sich eine Sitzung mit dem System vorstellen muss (auszugweise entnommen aus [5]).

Willkommen bei Mycin
Instruktionen erwünscht? (ja oder nein)
?ja
Ich bin das Computerprogramm Mycin und wurde entwickelt, um Sie
bei der Auswahl der geeigneten Therapie für eine
Infektionskrankheit zu beraten. Ich gehe davon aus, dass Sie einen
Patienten haben, von dem bereits eine Bakterienkultur, ich nenne
sie in Zukunft KULTUR_1, angelegt wurde.

Mögliche Antworten des Arztes sind immer:
unb - unbekannt
? - gib mir Beispiele für die hier möglichen Antworten
?? - nenne mir alle möglichen Antworten
Regel - nenne mir die Regel, die verwendet wurde
FA - ich möchte nun beliebige Fragen stellen und deshalb in den
Frage-Antwort Modus gehen
Warum - .

Bitte beantworten Sie die folgenden Fragen:
1. Name des Patienten?
?Hans im Glück
2. Geschlecht?
?männlich
3. Alter?
?21
Ich beziehe mich jetzt auf die aktuelle Kultur, für die Sie einen
therapeutischen Rat wollen und nenne sie ab jetzt: KULTUR_1
4. Von wo wurde der Abstrich KULTUR_1 genommen?
?Blut
=Blut
.
7 Wie ist die Gramfärbung des ORGANIMUS_1?
??
Erwartete Antworten sind:
säurebeständig grampos gramneg
?gramnegativ
...
ORGANISMUS_1 ist ENDARTERITIS mit folgenden Bakterienstämmen
 E. COLI
 SALMONELLA
 KLEBSIELLA-PNEUMONIAE
 PSEUDOMONAS-AERUGINOSA
 ENTEROBACTER
 PROTEUS-NON-MIRABILIS
[Therapie 1]
Meine bevorzugte Therapie-Empfehlung lautet wie folgt:
Zur Behandlung der Stämme :
Verabreichung von GENTAMICIN
Dosis: 128 mg (1.7 mg/kg) q8h IV (oder IM) für 10 Tage.
Anmerkung: Dosis bei Renal-Problemen anpassen.
Zur Behandlung des Stamms :
Verabreichung von CHLORAMPHENICOL
Dosis: 563 mg (7.5 mg/Kg) q6h für 14 Tage
Anmerkung: Überwachen Sie die Anzahl der weißen Blutkörper

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