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Im Bereich der Expertensysteme ist das Problemlösen auf der Basis von bekannten Fallbeispielen ein derzeit sehr aktuelles Thema. Auch für Diagnoseaufgaben gewinnt der fallbasierte Ansatz immer mehr an Bedeutung. In diesem Papier soll der im Rahmen des Moltke -Projektes1 an der Universität Kaiserslautern entwickelte fallbasierte Problemlöser Patdex/22 vorgestellt werden. Ein erster Prototyp, Patdex/1, wurde bereits 1988 entwickelt.
Die Verwendung von existierenden Planungsansätzen zur Lösung von realen Anwendungs- problemen führt meist schnell zur Erkenntnis, dass eine vorliegende Problemstellung im Prinzip zwar lösbar ist, der exponentiell anwachsende Suchraum jedoch nur die Behandlung relativ kleiner Aufgabenstellungen erlaubt. Beobachtet man jedoch menschliche Planungsexperten, so sind diese in der Lage bei komplexen Problemen den Suchraum durch Abstraktion und die Verwendung bekannter Fallbeispiele als Heuristiken, entscheident zu verkleinern und so auch für schwierige Aufgabenstellungen zu einer akzeptablen Lösung zu gelangen. In dieser Arbeit wollen wir am Beispiel der Arbeitsplanung ein System vorstellen, das Abstraktion und fallbasierte Techniken zur Steuerung des Inferenzprozesses eines nichtlinearen, hierarchischen Planungssystems einsetzt und so die Komplexität der zu lösenden Gesamtaufgabe reduziert.
We describe a hybrid architecture supporting planning for machining workpieces. The archi- tecture is built around CAPlan, a partial-order nonlinear planner that represents the plan already generated and allows external control decision made by special purpose programs or by the user. To make planning more efficient, the domain is hierarchically modelled. Based on this hierarchical representation, a case-based control component has been realized that allows incremental acquisition of control knowledge by storing solved problems and reusing them in similar situations.
In den letzten Jahren wurden Methoden des fallbasierten Schliessens häufig in Bereichen verwendet, in denen traditionell symbolische Verfahren zum Einsatz kommen, beispielsweise in der Klassifikation. Damit stellt sich zwangsläufig die Frage nach den Unterschieden bzw. der Mächtigkeit dieser Lernverfahren. Jantke [Jantke, 1992] hat bereits Gemeinsamkeiten von Induktiver Inferenz und fallbasierter Klassifikation untersucht. In dieser Arbeit wollen wir einige Zusammenhänge zwischen der Fallbasis, dem Ähnlichkeitsmass und dem zu erlernenden Begriff verdeutlichen. Zu diesem Zweck wird ein einfacher symbolischer Lernalgorithmus (der Versionenraum nach [Mitchell, 1982]) in eine äquivalente, fallbasiert arbeitende Variante transformiert. Die vorgestellten Ergebnisse bestätigen die Äquivalenz von symbolischen und fallbasierten Ansätzen und zeigen die starke Abhängigkeit zwischen dem im System verwendeten Mass und dem zu lernenden Begriff.
Die Mehrzahl aller CBR-Systeme in der Diagnostik verwendet für das Fallretrieval ein numerisches Ähnlichkeitsmass. In dieser Arbeit wird ein Ansatz vorgestellt, bei dem durch die Einführung eines an den Komponenten des zu diagnostizierenden technischen Systems orientierten Ähnlichkeitsbegriffs nicht nur das Retrieval wesentlich verbessert werden kann, sondern sich auch die Möglichkeit zu einer echten Fall- und Lösungstransformation bietet. Dies führt wiederum zu einer erheblichen Verkleinerung der Fallbasis. Die Ver- wendung dieses Ähnlichkeitsbegriffes setzt die Integration von zusätzlichem Wissen voraus, das aus einem qualitativem Modell der Domäne (im Sinne der modellbasierten Diagnostik) gewonnen wird.
Patdex is an expert system which carries out case-based reasoning for the fault diagnosis of complex machines. It is integrated in the Moltke workbench for technical diagnosis, which was developed at the university of Kaiserslautern over the past years, Moltke contains other parts as well, in particular a model-based approach; in Patdex where essentially the heuristic features are located. The use of cases also plays an important role for knowledge acquisition. In this paper we describe Patdex from a principal point of view and embed its main concepts into a theoretical framework.
We present two techniques for reasoning from cases to solve classification tasks: Induction and case-based reasoning. We contrast the two technologies (that are often confused) and show how they complement each other. Based on this, we describe how they are integrated in one single platform for reasoning from cases: The Inreca system.
Contrary to symbolic learning approaches, which represent a learned concept explicitly, case-based approaches describe concepts implicitly by a pair (CB; sim), i.e. by a measure of similarity sim and a set CB of cases. This poses the question if there are any differences concerning the learning power of the two approaches. In this article we will study the relationship between the case base, the measure of similarity, and the target concept of the learning process. To do so, we transform a simple symbolic learning algorithm (the version space algorithm) into an equivalent case- based variant. The achieved results strengthen the hypothesis of the equivalence of the learning power of symbolic and case-based methods and show the interdependency between the measure used by a case-based algorithm and the target concept.
Planning means constructing a course of actions to achieve a specified set of goals when starting from an initial situation. For example, determining a sequence of actions (a plan) for transporting goods from an initial location to some destination is a typical planning problem in the transportation domain. Many planning problems are of practical interest.
Patdex is an expert system which carries out case-based reasoning for the fault diagnosis of complex machines. It is integrated in the Moltke workbench for technical diagnosis, which was developed at the university of Kaiserslautern over the past years, Moltke contains other parts as well, in particular a model-based approach; in Patdex where essentially the heuristic features are located. The use of cases also plays an important role for knowledge acquisition. In this paper we describe Patdex from a principal point of view and embed its main concepts into a theoretical framework.
