Lehre der AG Wissensbasierte Systeme im Wintersemester 1998/99

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Agentensysteme: Eine praktische Einführung

Beleg-Nr.:392012

Veranstalter: Wachsmuth, Hoffhenke, Sowa, Kopp

Beginn: 13.10.98

Agentensysteme sind eine über die Künstliche Intelligenz hinaus bekannt gewordene Technik, mit der sich Probleme verteilt durch mehrere Softwareeinheiten, die kooperieren oder im Wettbewerb zueinander stehen, lösen lassen. In diesem Seminar sollen die Teilnehmer praktische Erfahrungen mit Basistechniken von sog. Multiagentensystemen sammeln. Es sollen Einblicke gewonnen werden, wie technische Systeme verteilt und kooperativ zu gemeinsamen Problemlösungen kommen können. Neben der Erarbeitung theoretischer Grundlagen steht wesentlich die Konzeption und Ausarbeitung einfacher praktischer Beispiele, die der Veranschaulichung agententheoretischer Konzeptionen wie blackboard, message passing, contract net, etc. dienen sollen. Das Seminar richtet sich an Studierende im Grundstudium ab dem dritten Semester. Vorausgesetzt werden Erfahrungen in C++ oder zumindest gute Kenntnisse in C oder Java. Die Teilnehmeranzahl ist auf 10 begrenzt. Die Liste zur Anmeldung hängt ab Anfang September '98 bei M4-123 aus.

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Methoden der Künstlichen Intelligenz

Beleg-Nr.: 392101

Veranstalter: Wachsmuth

Beginn: 13.10.98

Die Künstliche Intelligenz (KI) befaßt sich mit der Konstruktion von informationsverarbeitenden Systemen, die kognitive Leistungen erbringen, wie auch mit der Modellierung menschlicher kognitiver Fähigkeiten mit Hilfe informationsverarbeitender Systeme. Ihre theoretischen Grundlagen entstammen u.a. der Linguistik und der Psychologie. Ziel der KI-Ausbildung innerhalb der Informatik ist die Vermittlung von grundlegenden Konzepten und Methoden begrifflicher Informationsverarbeitung unter Betonung des interdisziplinären Charakters der KI. Die Studieninhalte lassen sich in folgende Rubriken einteilen: KI-Programmierung; Methoden der KI; Problemfelder der KI (sprachorientierte KI, bildorientierte KI, Wissensrepräsentation und Inferenzsysteme, Deduktive Systeme, Expertensysteme, Robotik, Maschinelles Lernen).

Was sind Methoden der KI? Hier werden Wege aufgezeigt, wie man mit Maschinen kommunizieren kann, wie man mit symbolverarbeitenden Computerprogrammen Schlußfolgerungen aus Annahmen ziehen kann, wie man Planungs- und Entscheidungsprozesse modellieren kann, wie man überhaupt Datenstrukturen zur Darstellung von Wissen maschinenverarbeitbar anlegen kann. Wer Methoden der KI nicht nur theoretisch verstehen, sondern auch praktisch beherrschen lernen will, findet in den Übungen zur Vorlesung eine wesentliche Ergänzung.

Vorkenntnisse: Vorlesung und Übung sind für Studierende im Hauptstudium gedacht, die schon über Grundkenntnisse in symbolischer Informationsverarbeitung und mathematischer Logik verfügen.

Literatur (genauere Hinweise in der Vorlesung):

Charniak, E. & McDermott, D.: Introduction to Artificial Intelligence. Addison-Wesley, 1985.

Görz, G. (Hrsg.): Einführung in die künstliche Intelligenz, 2. Auflage. Bonn: Addison-Wesley, 1995.

Russell, S. & Norvig, P.: Artificial Intelligence: A Modern Approach. Prentice-Hall, 1995.

Übungen zu Methoden der Künstlichen Intelligenz

Beleg-Nr.: 392102

Veranstalter: Stefan Kopp

Beginn: n.V.

Zeitlogik und Zeitrepräsentation in der Medizin

Beleg-Nr.: 392116

Veranstalter: Dr.med. Dipl.-Inform. Ulrich Müller-Kolck

Beginn: 21.10.1998 (vierzehntägig)

Fragen, für die Zeitangaben in der Medizin relevant sind, sind zum Beispiel: Ist ein Faktum noch gültig in einem bestimmten Zeitraum, hat sich ein Wert innerhalb eines bestimmten Zeitraums verändert oder ist er unverändert geblieben, in welcher Zeit hat er sich verändert, handelt es sich um schnelle oder langsame Änderungen, in welcher Beziehung stehen die beteiligten Ereignisse. Eine Analyse der Zeit und Zeitstrukturen basiert auf der Betrachtung von Zeitobjekten, ihren Beziehungen unter einander und zulässigen Operationen. Punkte, Intervalle und Ereignisse sind die Grundbegriffe, die in der Zeitlogik betrachtet werden. Auszugsweise besprochen wird der Text von J. Avan Benthem. Für die explizite Repräsentation der Beziehung zwischen Fakten oder Situationen und Zeiten sind verschiedene Theorien vorgeschlagen worden. Im Seminar studiert werden Allens Intervallalgebra, Dean/ McDermots Time-Map-Manager und Dechter/Meiri/Pearls Temporales Constraint-Satisfaction-Problem. Die verschiedenen Ansätze werden wie immer an praktischen Beispielen aus der Medizin illustriert. Fuer den Erwerb eines Scheins ist die Niederschrift einer Hausarbeit mit informatischem Thema erforderlich.

Literatur

1. J.F.A.K. van Benthem, The Logic of Time, An Model-Theoretic Investigation into the Varieties of Temporal Ontology and Temporal Discourse, Dortrecht, 1992.

2. J.F. Allen, Towards a general theory of action and time, Artificial Intelligence 23, 123-154, 1984.

3. D. V. McDermot, A temporal logic for reasoning about processes and plans, Cognitive Science 6, 101-155, 1982

4. R. Dechter, I. Meiri, J. Pearl, Temporal constraint networks, Artificial Intelligence 49, 1991, 61-95

Digitale Bibliotheken

Beleg-Nr.: 392117

Veranstalter: Dr. Karl-Heinrich Schmidt, Medienlabor, Uni/GHS Essen

Beginn: Die Veranstaltung fällt aus!

Interfacedesign ­ Neue Möglichkeiten der Mensch-Maschine Interaktion

 

Beleg-Nr.: 392123

Veranstalter: Baratelli, Latoschik, Nölker, Schillo

Beginn: Vorbesprechung am 20.10.98, 14 Uhr c.t. C01-148

Das Seminar "Interfacedesign - Neue Möglichkeiten der Mensch-Maschine-Interaktion" ist eine Wahlveranstaltung im Hauptstudium der Fächer Linguistik und Informatik.

In dem Seminar werden aktuelle Ergebnisse der Forschung im Bereich multimodaler Mensch-Maschine-Kommunikation diskutiert. Den Anfang wird dabei eine theoretische Aufarbeitung der Eigenschaften natürlicher Kommunikation bilden. Die Auswertung verschiedener Modalitäten, z.B. Sprache und Gestik, oder die Analyse der Information aus der Blickrichtung, dient als Basis für intuitive Interfaces. Abschließend wird die Kombination dieser Kommunikationsformen in einer Schnittstelle zur virtuellen Konstruktion vorgestellt.

Wegen der interdisziplinären Ausrichtung der Veranstaltung sind insbesondere solche Studierende angesprochen, die sich auch in Theorien und Methodiken anderer Wissenschaften eindenken können.

Planen in situierten Systemen

Beleg-Nr.: 392125

Veranstalter: Jung

Beginn: 15.10.1998

"Planen" beschäftigt sich mit der Generierung von Handlungssequenzen, durch deren Ausführung künstliche Systeme in einer gegebenen Situation ihre Ziele erreichen. Klassische Verfahren der künstlichen Intelligenz erzeugen dazu

linear oder partiell geordnete Handlungspläne, die den Startzustand in den gewünschten Zielzustand überführen, wobei allerdings gewisse Idealisierungen über die Art und Wahrnehmbarkeit der Umgebung gemacht werden. Betrachtet man situierte Systeme, die in komplexen dynamischen Umgebungen existieren, ergeben sich eine Reihe weiterer Schwierigkeiten: die Umgebung ändert sich während der Planausführung, das interne Modell der Situation - d.h. die Grundlage der Handlungsplanung - ist unvollständig oder mit Unsicherheit behaftet, Handlungen müssen innerhalb bestimmter zeitlicher Constraints ausgeführt werden, Fehlerbehandlung usw. In diesem Seminar werden insbesondere auch Verfahren für komplexe situierte Systeme betrachtet wie hierachisches Planen, reaktives Planen, bedingtes Planen, Anytime-Planen, Planen unter Unsicherheit. Ein Schwerpunkt der Veranstaltung liegt in Planung von Montageaufgaben in robotischen Systemen.

Die Veranstaltung wird als Mischform von Vorlesung und von Studierenden ausgearbeiteten Seminarbeiträgen abgehalten.

Autonome Agenten in virtuellen Welten

 

Beleg-Nr.: 392144

Veranstalterin: Strippgen

Beginn: 1. Vorlesungswoche

 

Das Ziel, künstliche Lebewesen zu schaffen, ist so alt wie die Disziplin der Künstlichen Intelligenz selbst. Die verhaltensorientierte KI nähert sich diesem Ziel, indem sie versucht mobile Roboter - sogenannte autonome Agenten - zu erschaffen, die sich selbständig in ihrer dynamischen Umgebung bewegen koennen. In jüngster Zeit werden verhaltensorientierte Techniken auch dazu verwendet, personifizierte Interface-Agenten bzw. Agenten für den Unterhaltungsbereich zu animieren. Diese "life-like characters" sind 2D bzw. 3D animierte Agenten, die ein möglichst "lebensnahes", d.h spontanes, nicht-mechanistisches und nicht-vorhersagbares Verhalten zeigen. Die Animation von künstlichen Charakteren in virtuellen Welten erfordert eine komplexe, autonome Interaktion der Charaktere miteinander ebenso wie mit ihrer Umgebung und folglich die Integration von Perzeption, Aktionsselektion, Adaption und Kommunikation.

Im Seminar werden die verschiedenen Aspekte untersucht, die das Verhalten von künstlichen Charakteren überzeugend erscheinen lassen. Anhand von aktuellen Forschungsprojekten sollen Methoden und Architekturen vorgestellt werden, die es erlauben die erforderlichen Kompetenzen lebensnaher Agenten adäquat zu modellieren.

 

Das Seminar ist für Studierende im Hauptstudium vorgesehen. Der Seminarinhalt wird anhand ausgewählter Themen präsentiert und diskutiert. Es wird erwartet, daß die Studierenden mit eigenen Beiträgen (scheinfähige Vortragsausarbeitungen) aktiv werden. Explizite Vorkenntnisse sind nicht verlangt.

 

Literatur und WWW-Links:

 

Software agents/ ed. by Jeffrey M. Bradshaw . - Menlo Park, Calif. [u.a.] :

AAAI Press [u.a.], 1997.

 

Character Animation Library

http://www.jprc.com/users/bhawkins/CharAnim/index.html

 

MIT Media Lab: Synthetic Characters Group

http://characters.www.media.mit.edu/groups/characters/

 

Stanford University: Virtual Theatre Project

http://ksl-web.stanford.edu/projects/CAIT/

 

Computer Graphics Lab EPFL

http://ligwww.epfl.ch/

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Wissensbasierte Computergrafik

Beleg-Nr.: 392147

Veranstalter: Kopp, Sowa, Wachsmuth

Beginn: 16.10.1998

Das Gebiet der Computergrafik entwickelt sich dramatisch. Von zunehmendem Interesse ist vor allem die Darstellung komplexer dreidimensionaler Objektszenen, die nach den Vorstellungen des Anwenders in Echtzeit auf dem Bildschirm manipuliert und exploriert werden können. Beispielsweise haben Chemiker bereits die Möglichkeit, ein Molekülmodell in beliebiger Weise auf dem Bildschirm zu drehen, wodurch sich in kürzester Zeit ein genauer visueller Eindruck von dessen räumlichen Struktur gewinnen läßt. Von ähnlich großer Bedeutung ist die Computergrafik im industriellen Design und der Konstruktion, in der Architektur, im Film und im künstlerischen Bereich.

 

Dabei sind die Möglichkeiten der Interaktion mit den visualisierten Modellen derzeit noch recht beschränkt. Hemmnisse bilden u.a. Defizite der zunächst nur auf visuelle Präsentation ausgerichteten Grafik-Datenmodelle. Hieraus ergeben sich Aufgabenstellungen für die Entwicklung von intelligenten Computergrafik-Systemen durch die Anwendung wissensbasierter Techniken. Diese finden bereits Einsatz beim Design von Objektmodellen, bei der Planung situations- und konsumentengerechter Präsentationen (Grafiken, Animationen) sowie zur Verbesserung der Mensch-Maschine-Kommunikation (z.B. interaktive Manipulation von 3D-Szenarien, Verarbeitung unterschiedlicher Eingabemodalitäten).

 

Natürlich kann man keine "Wissensbasierte Computergrafik" betreiben, ohne Grundlagen der Computergrafik zu behandeln. Im ersten Abschnitt dieser Veranstaltung wird ein fokussierter Einstieg geboten, der unter der Perspektive der interaktiven 3D-Grafik relevante Themen im Abriß darstellt, von der Geometriemodellierung über elementare Algorithmen bis hin zu Farb- und Beleuchtungsmodellen für fotorealistische Darstellungen. Im zweiten Abschnitt werden grundlegende wissensbasierte Techniken wiederholt und deren Einsatz in der Computergrafik motiviert. Anschließend werden konkrete Anwendungen u.a. in Vorträgen auswärtiger Gäste vorgestellt.

Engagierte Studierende haben die Möglichkeit, mit eigenen Beiträgen (scheinfähige Seminarvorträge) aktiv zu werden. Die Veranstaltung wird empfohlen für das Hauptstudium; vorausgesetzt werden Grundkenntnisse in symbolischer Informationsverarbeitung, z.B. die im Wintersemester gehaltene Vorlesung "Methoden der Künstlichen Intelligenz" oder entsprechende Vorkenntnisse.

 

Literatur (im Semesterapparat nebst weiterem bereitgestellt)

 

Fellner, W.D. (1992). Computergrafik (2. vollst. überarb./erw. Aufl.). Mannheim: BI Wissenschaftsverlag (ausgewählte Kapitel)

Foley, J.D., Van Dam, A., Feiner, S.K.& Hughes, J.F. (1993). Computer Graphics: Principles and Practice (2nd edition). Reading (MA): Addison-Wesley (ausgewählte Kapitel)

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Projektseminar: Intelligente Simulation in dynamischen virtuellen Welten

Beleg-Nr.: 392148

Veranstalter: Jung, Milde

Beginn: Erste Semesterwoche

Ort: nach Absprache

Im Gegensatz zu traditionellen Graphiksystemen, die zur Generierung statischer Szenen bzw. vorberechneter Animationen ausgelegt sind, stehen in virtuellen Umgebungen mehr die Interaktion mit dem Benutzer und Erzeugung dynamischer Szenen im Vordergrund. Die Echtzeit-Generierung physikalisch realistischer Simulationen von dynamischen virtueller Welten ist allerdings zur Zeit ein weitgehend ungelöstes Problem. Ein vielversprechender Ansatzpunkt liegt im Einbringen von Methoden der Künstlichen Intelligenz. Als konkretes Szenario soll in diesem Seminar ein zweiarmiger simulierter Montageroboter entwickelt werden, der planbasiertes, vorausschauendes und reaktives Verhalten verbindet. Damit bestehen unmittelbare Anknüpfpunkte an aktuelle Forschungsaufgaben im SFB 360. Im ersten Teil des Seminars werden grundlegende Methoden der 3D-Simulation und moderne Implementierungstechniken mit Java-3D und Corba besprochen. Im zweiten Teil soll ein simulierter zweiarmiger Montagerroboter entwickelt und in existierende graphische Simulationssysteme integriert werden.
Anmeldung: Bei Bernhard Jung, jung@techfak.uni-bielefeld.de oder Jan-Torsten Milde, milde@coli.uni-bielefeld.de
Voraussetzungen: Praktische Programmiererfahrung in Java.

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Arbeitsgemeinschaft Wissensbasierte Systeme

Beleg-Nr.: 392137

Veranstalter: Wachsmuth, Jung, Kopp, Sowa

Beginn: 12.10.1998

 

 

Forschungsschwerpunkte der Arbeitsgruppe liegen gegenwärtig auf dynamischen Wissensrepräsentationen und Techniken der Multi-Agenten-Systeme für intelligente Mensch-Maschine-Kommunikation unter Einbezug natürlicher Sprache und Körpergestik. Bezugspunkte bilden Forschungsprojekte im SFB 360 "Situierte Künstliche Kommunikatoren", im Graduiertenkolleg "Aufgabenorientierte Kommunikation" sowie im Schwerpunkt "Multimedia NRW". 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.

 

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Ein deutschsprachiges, robustes, inkrementelles spontansprachliches System (DRISS)

Beleg-Nr.: 392152

Veranstalter: Hildebrandt, Wachsmuth

Beginn: n.V.

 

 In diesem Projektseminar soll ein sprachverstehendes System entwickelt werden. Notwendige (und sinnvolle) Eigenschaften des Systems werden gemeinsam von den TeilnehmerInnen diskutiert. Anhand vorhandener Teilsysteme werden Lösungsansätze exemplarisch vorgestellt. Diese sollen im Rahmen der Implementation individuell angepaßt und realisiert werden. Hierbei werden neben theoretischer Konzepte auch Aspekte der Systementwicklung berücksichtigt und Einblicke in die aktuelle Forschung gegeben.

Das Projektseminar orientiert sich an den Arbeiten des Sonderforschungsbereichs "Situierte Künstliche Kommunikatoren" (SFB 360). Als Grammatikformalismus wird die von Mark Steedman entwickelte Variante der Kategorialgrammatik, die Combinatory Categorial Grammar (CCG), zugrundegelegt.

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Margret Barner, 1999-2-8