Zentrale Gegenstände der Informatik sind Algorithmen und ihre sprachlichen Realisierungen als Programme sowie Problemlösungen durch Berechnungsverfahren. Die Vorlesung behandelt Grundlagen der theoretischen Informatik, mit denen zunächst eine Fundierung von Programmiersprachen gelegt werden soll. Im Teil I geht es um formale Sprachen und Grammatiken bis hin zu einer Typisierung von Sprachklassen nach ihrer Leistungsfähigkeit (Chomsky-Hierarchie). Unter dem Gesichtspunkt der Spracherkennung betrachtet der Teil II formale Sprachen und Automaten (deterministische und nichtdeterministische endliche Automaten, Kellerautomaten, Turing-Maschinen und RAM-Maschinen). Im Teil III folgen Einführungen in die Berechenbarkeitstheorie, die sich mit grundsätzlichen Möglichkeiten und Grenzen der Algorithmisierbarkeit befaßt, und in die Komplexitätstheorie, die untersucht, mit welchem Aufwand an Berechnungsressourcen (Rechenzeit, Speicherplatz) algorithmische Aufgaben gelöst werden können. Im abschliessenden Teil IV werden Grundzüge der Logik im Hinblick auf ihre Rolle in informatischen Aufgabenstellungen vermittelt. Auf diese Grundvorlesung können im Hauptstudium Vorlesungen zur Logik und Rekursionstheorie, Logik-Programmierung, zum Übersetzerbau und zur Künstlichen Intelligenz aufbauen.
Vorausgesetzt werden Kenntnisse der Programmierung, der naiven Mengenlehre, einfacher Logikkalküle und elementarer Beweistechniken wie des Beweisens durch Widerspruch und durch vollständige Induktion.
Literatur (genauere Angaben in der Vorlesung):
Im Rahmen des Blockseminars setzen wir uns mit der Erstellung eines Softwarewerkzeuges zur Erstellung von Produktkatalogen auseinander, welches insbesondere eine Kombination verschiedener Medien (wie z.B. Text, Sprache, Videosequzenzen), eine Datenbankanbindung sowie die Gestaltung von Benutzeroberflächen unter Verwendung modularer Softwarebausteine ermöglicht.
In Kooperation mit dem Multimedia-Kompetenz-Zentrum Bielefeld wird eine konkrete praxisorientierte Aufgabenstellung:
Spezifikation eines Softwaremodul-Baukastens zur effizienten, individuellen Erstellung von elektronischen, multimedialen Produktkatalogen
zur Motivation der Herangehensweise sowie zur praktischen Evaluierung der Ergebnisse verwendet. Die Bewältigung dieser Aufgabenstellung erfordert die Auseinandersetzung mit folgenden Problemen, die zu festgelegten Zeitpunkten des Seminars in Vorträgen und Diskussionen behandelt werden.
Ergebnis des Blockseminars ist ein gemeinsam erstelltes Dokument, das die Funktionalitäts-Anforderungen der Anwender der Leistungsfähigkeit und den Grenzen von existierenden Katalogen gegenüberstellt; darauf aufsetzend werden die benötigten Grundkomponenten sowie die Oberfläche eines Softwaremodul-Baukastens zur Erstellung von multimedialen Produktkatalogen spezifiziert. Das Blockseminar ist für Studierende im Grundstudium vorgesehen. Bei erfolgreicher Teilnahme kann ein Schein für ein Seminar im Grundstudium erteilt werden.
In den letzten beiden Jahrzehnten bestimmten fensterbasierte grafische Benutzungsschnittstellen und Interaktion via Tastatur, Maus und Menüs die Mensch-Maschine-Kommunikation. Durch steigende Komplexität und immer weitere Verbreitung von Computer-Systemen wurde diese bisweilen dominate Metapher der direkten Manipulation in den 90er Jahren von der Metapher des indirekten Management abgelöst. Hierbei wird die Mensch-Maschine-Kommunikation angesehen als kooperativer Prozeß, bei dem Benutzer und Computer-System gemeinsam Aufgaben erledigen. Sogenannte Interface-Agenten übernehmen dabei die Rolle eines persönlichen Assistenten, der mit Wissen über seine Benutzer und die Anwendung ausgestattet ist und im Benutzersinne Aufgaben teilautonom ausführt. Solche spezialisierten Software-Agenten greifen dafür häufig auf wissensbasierte Techniken zurück und kommen in den unterschiedlichsten Anwendungsbereichen zum Einsatz, beispielsweise bei der Informationssuche, -filterung und Terminplanung.
In diesem Seminar sollen Grundlagen und Anwendungen solcher Interface-Agenten betrachtet werden. Nach Einführung in das Themengebiet sollen schwerpunktmäßig
behandelt werden. Der Lernstoff soll in Form von ausgearbeiteten Vorträgen präsentiert und diskutiert werden. Das Seminar ist für Studierende im Hauptstudium vorgesehen. Explizite Vorkenntnisse sind nicht verlangt, erwünscht wird allerdings ein tiefergehendes Interesse an der Thematik der Mensch-Maschine-Kommunikation.
Literatur:
Fallbasiertes Schließen (Case-based Reasoning (CBR)) hat sich in den vergangenen Jahren als eine bevorzugte Methodik zur Entwicklung praxisrelevanter wissensbasierter Systeme etabliert. Anstatt Problemlösungen auf der Grundlage von allgemeingültigem, generalisiertem Wissen (z.B. repräsentiert durch Regeln) zu generieren, werden spezifische Erfahrungen (genannt Fälle), welche dem aktuellen Problem ähneln, komplett oder teilweise auf das Problem übertragen. Bei Bedarf werden die Fälle entsprechend zusätzlicher Anforderungen auf das Problem angepaßt. Beginnend mit den ersten Arbeiten von Roger Schank an der Yale University in den frühen 80er Jahren bis heute wurde eine Vielzahl fallbasierter Ansätze und Systeme entwickelt.
Im ersten Teil des Seminars werden die grundlegenden Methoden des fallbasierten Schließens vorgestellt. Im Vordergrund stehen dabei
In zweiten Teil werden CBR Systeme für Help-Desk, Information-Filtering, Design und Tutoring Anwendungen sowie kommerzielle CBR Shells vorgestellt und deren Leistungsfähigkeit und Grenzen diskutiert.
Der Lehrstoff wird in Form von ausgearbeiteten Vorträgen präsentiert und diskutiert. Das Seminar ist für Studierende im Hauptstudium vorgesehen.
Literatur:
[1] A. Aamodt and E. Plaza. Case-based reasoning: Foundational issues, methodological variations, and system approaches. AI Communications, 7(1):39-59, 1994.
[2] K.-D. Althoff, E. Auriol, R. Barletta, and M. Mango. A review of industrial case-based reasoning tools. Technical report, AI Intelligence, Oxford, UK, 1995.
[3] R. Barletta. An introduction to case-based reasoning. AI Expert, August 1991.
[4] J. L. Kolodner. Case-based reasoning. Morgan Kaufmann Publishers, San Mateo, CA, 1993.
[5] C. K. Riesbeck and R.C. Schank. Inside case-based reasoning. Lawrence Erlbaum, Hillsdale, NJ, 1989.
[6] S. Weß, K.-D. Althoff, F. Maurer, J. Paulokat, R. Praeger, und O. Wendel. Fallbasiertes Schließen eine Übersicht. SEKI-Report SR-92-10, Universität Kaiserslautern, 1992.
Wissensmodellierung ist Systemanalyse. Unter diesem Blickwinkel stelle ich in der ersten Hälfte der Veranstaltung Grundlagen der Wissensmodellierung dar. Ich führe in die KADS-Methodologie (Knowledge Acquisition and Dokumentation System) ein. Für die Systemanalyse komplexer Programmieraufgaben ist die detaillierte Kenntnis dieser Methodologie generell von Nutzen. In der zweiten Hälfte werden Anwendungen des KADS-Ansatzes studiert. Anwendungsbeschränkungen und Modifikationen sollen untersucht werden. Im Mittelpunkt steht die Modellierung der Dynamik von Entscheidungsprozessen und ihre Abbildung in wissensbasierten, entscheidungsunterstützenden Programmen. Der erste Teil der Veranstaltung wird als Vorlesung gehalten. Im zweiten Teil ist die Mitarbeit der Studierenden erforderlich (Referat und Hausarbeit). Die Literatur wird zu Beginn der Veranstaltung ausgegeben und besprochen.
Literaturhinweise:
In diesem Seminar sollen verschiedene Texte zu den Begriffen 'Kommunikation',
'Wissen' und 'Organisation' behandelt werden. Dabei gehen wir aus von zunächst
rein menschlichen Kommunikationssystemen und behandeln dann künstliche
Gesellschaften.
Dies geschieht auf folgende Art und Weise: Nach einer Einleitung wird der Mind-Begriff für künstliche Agenten entwickelt. Dann behandeln wir gemeinsam Arbeiten von Eric Werner und Les Gasser, in denen künstliche Gesellschaften behandelt werden.
Die Veranstaltung enthält Vorlesungsanteile und Seminaranteile. Im Seminar wird eine offene und diskussisonsintensive Arbeitsweise angestrebt. Auch soll nicht möglichst viel Stoff, sondern vorhandener Stoff möglichst intensiv erarbeitet werden. Die Veranstaltung findet nach einer Vorbesprechung zu Beginn des Semesters (14.4.1997, 12.15 Uhr in M4-126) als 14täglicher Block in den Ferien statt.
Literatur:
Neben dem modularen Entwurf wissensbasierter Systeme liegen Forschungsschwerpunkte der Arbeitsgruppe gegenwärtig auf dynamischen Wissensrepräsentationen und Techniken der Multi-Agenten-Systeme für intelligente Mensch-Maschine-Kommunikation unter Einbezug natürlicher Sprache und Handgestik. Bezugspunkte bilden Forschungsprojekte im SFB 360 situierte Künstliche Kommunikatoren" sowie im KI-NRW Schwerpunkt "Künstliche Intelligenz und Computergrafik". In diesem Diplomanden- und Doktorandenseminar werden in loser Folge spezielle Themen aus den Forschungskontexten der Arbeitsgruppe vorgetragen und diskutiert. Interessierte Studierende sind herzlich zur Teilnahme eingeladen.