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Date: Mon, 25 Jun 90 14:49:07 MSZ
Subject: 3. Workshop und Fachgruppentreffen der GI-Fachgruppe
Keywords: 

mod-ki message 0490
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3. Workshop und Fachgruppentreffen der GI-Fachgruppe
1.2.3 "Qualitatives Schliessen"
 
Gisela Schaefer-Richter, FhG IITB
Fraunhoferstr.1, 7500 Karlsruhe 1
 
 
Der 3. Workshop der GI-Fachgruppe 1.2.3 "Qualitatives Schliessen" fand am
14. und 15. Mai 1990 in Karlsruhe in den Raeumen des
Fraunhofer-Institutes IITB statt, das Fachgruppentreffen am Abend des 14. Mai im Restaurant Dionisos. Vorbereitung und Durchfuehrung der
Veranstaltung hatte Thomas Guckenbiehl uebernommen. Wie zu erwarten war,
hatte er alles auf's beste besorgt (sogar das Wetter).
30 Teilnehmer hatten sich eingefunden. In fuenf Fachbeitraegen und
mehreren Kurzvortraegen wurde diskutiert, wie qualitatives und
modellbasiertes Schliessen in sehr unterschiedlichen Anwendungen aus
Technik, Physik und Biologie zum Einsatz kommt. Alle Vortraege hatte man
formlos anmelden koennen, und weil der Kreis der aktiven
Fachgruppenmitglieder noch klein genug ist, konnte auch jeder Anmeldende
seine Arbeit zur Diskussion stellen. Einen Teil des zweiten Tages nutzte
das IITB ausserdem zur Darstellung der eigenen Arbeiten mit Bezug zum
qualitativen Schliessen.
 
Fachbeitraege:
 
Ein Schwerpunkt lag bei der Diagnose technischer Systeme. Jan Lunze
Zentralinstitut fuer Kernforschung Rossendorf, DDR) geht dazu von
kausalen Prozessbeschreibungen aus, in Praedikatenlogik formuliert.
Daraus werden effiziente Alarme->Fehlerursachen-Verzeigerungen
abgeleitet, auf denen dann die Diagnose (online) aufsetzt.
 
Peter Struss (Siemens Muenchen) stellte die verschiedenen qualitativen
Aspekte aus den wichtigsten modellbasierten Diagnosestudien zusammen,
bezogen auf Modellstrukturierung, Abstraktion vom Verhalten, "Order of
Magnitude Reasoning", Analyse kausaler Zusammenhaenge und Abstraktion von Fehlermodellen. Mein Eindruck: Zwar werden qualitativ(e) approximierende
Modelle eingesetzt (ueber deren Anwendbarkeitsbedingungen leider meist
nichts gesagt wird), eine spezielle Technik qualitativen Schliessens wird aber kaum eingesetzt.
 
Es wurden zwei weitere technische Anwendungen qualitativen,
modellbasierten Schliessens diskutiert:
 
Gion Koch (ETH Zuerich) beschrieb den Einsatz verschiedenener
qualitativer Regler fuer ein Wasserbeckensystem. Einem solchen Regler
liegt ein qualitatives Modell des zu regelnden Prozesses zugrunde.
Gegeben ein Regelziel, kann der Regler das Prozessmodel dazu verwenden,
alle Loesungen zum Erreichen des Ziels zu bestimmen. Ein Vorteil
qualitativer Regler gegenueber herkoemmlichen Reglern ist, dass jedes
Abweichen des Systems vom qualitativen Prozessmodell erkannt und
signalisiert werden kann.
 
Eric Sauthier und Boi Faltings (Ecole Polytechnique Federale de Lausanne)
entwickelten einen Ansatz fuer eine modellbasierte Verkehrsflussregelung.
Ein interessanter Aspekt dabei ist, dass sie Modelle in verschiedenen
Sichten zugrundelegen, die durch Constraints verbunden sind: ein
"topologisches" Modell der Verbindungen von Strassen und Kreuzungen,
Flussmodelle fuer Strassen und ein Regelungsmodell, das die moeglichen
Regelmechanismen fuer Kreuzungspunkte beschreibt. Das explizite
Einbeziehen der Regelmechanismen in die Modellierung ermoeglicht es, die
(global) passenden Moeglichkeiten zur Verkehrsflussregelung durch
(lokale) Constraint-Propagierung zu ermitteln.
 
Einer von zwei Beitraegen, die nicht mit der Verwendung qualitativer
Modelle in der Technik befasst waren, war der von Hermann Haertel
(Universitaet Kiel).
Sein Vortrag war ein Plaedoyer fuer eine veraenderte Physikerausbildung:
qualitative konzeptuelle Modelle sollten dabei das Herausbilden einer
Intuition unterstuetzen. Z.B. sollte der Begriff einer Punktladung nur
zusammen mit dem des elektrischen Feldes eingefuehrt werden und ihr
Zusammenhang qualitativ veranschaulicht werden. Sein Programmsystem
visualisiert solch qualitative Beziehungen graphisch.
 
Kurzvortraege:
 
Die zweite nichttechnische Anwendung qualitativen Schliessens wurde in
einem Kurzbericht dargestellt und war ebenfalls sehr interessant: Lin
Uhrmacher (GH Kassel) beschrieb die objektorientierte Modellierung von
Oekosystemen (am Beispiel eines Baumes). Sie betonte die Notwendigkeit
der Modellierung von sowohl qualitativen als auch quantitativen Aspekten
fuer diese Anwendung. Zur Simulation von zeitlichen Zusammenhaengen
werden quantitative Gleichungssysteme eingesetzt. Zur Zustandsanalyse auf einer abstrakteren Modellebene dagegen werden Regeln zum Bestimmen von
qualitativ beschriebenen Merkmalen benutzt. Also: quantitative Methoden
werden nicht ersetzt, sondern ergaenzt durch qualitative Interpretation
der Resultate!
 
Noch einmal ging es um Diagnose: Sabine Weiss (IPK, Berlin) skizzierte
ihre Vorgehensweise zur modellbasierten Diagnose einer Drehmaschine
(mittels GDE a la deKleer/Williams). Dabei wurde aus
Konstruktionszeichnungen und Stuecklisten des Herstellers eine
komponentenorientierte Darstellung der zu diagnostizierenden Maschine
erstellt und der Fertigungsprozess durch Constraints dargestellt.
Bemerkenswert: Zu den ermittelten Diagnosen sind modellbasierte
Erkaerungen abrufbar.
 
Schliesslich wurden noch aktuelle ESPRIT- und BMFT-Vorhaben geschildert:
Hartmut Freitag (Siemens Muenchen) beschrieb den geplanten Einsatz
modellbasierter Diagnose fuer eine Erdoeldestillationsanlage im Rahmen
des Esprit-Projektes ARTIST. Peter Struss (Siemens Muenchen) stellte das
Esprit-Unternehmen "European Special Research Project on QR" (SPQR) vor,
in dessen Rahmen Reisemittel und Gelder fuer die Foerderung und
Ausrichtung von Veranstaltungen mit Bezug zu QR zur Verfuegung stehen.
Zum BMFT-Verbundprojekt TEX-B wird es voraussichtlich ein
Nachfolgeprojekt geben: Hans-Werner Fruechtenicht (IITB Karlsruhe) zog
das Resume aus TEX-B und stellte BEHAVIOR vor, in dem die Verfahren des
qualitativen und modellbasierten Schliessens in einer technischen
Anwendung ergaenzt und erprobt werden sollen.
 
Vorstellung von IITB-Arbeiten:
 
Qualitatives Schliessen ist besonders im BEHAVIOR-Projekt (BMFT) und im
SFB 314 (DFG) beruehrt. In BEHAVIOR (geschildert von Gerd Sutschet) geht
es beim IITB besonders um Techniken einer Modellierung auf mehreren
Ebenen der Abstraktion, beginnend mit "first principles" bis hin zu den
hoeheren konzeptuellen Begriffsebenen eines Anwendungsexperten, ferner um die Einbeziehung quantitativen Wissens in Modelle und Schlussfolgerungen
und um die Einbeziehung heuristischen Wissens in das modellbasierte
diagnostische Schliessen. Im SFB 314 (von Thomas Guckenbiehl vorgestellt) wurde eine Erweiterung der Episodenpropagierung entwickelt, die zur
modellbasierten Diagnose dynamischer Systeme verwendet wurde. Ebenfalls
fuer die Diagnose sollen nun multiple Modelle von Geraeten zur Verfuegung gestellt werden.In einem dritten Projekt, dem Esprit-Projekt CNMA (von
Joerg Kippe vorgestellt) wird von der KI-Gruppe des IITB eine
strukturbasierte Diagnosekomponente als Teil eines Network Management
Systems entwickelt. Ein paar Vorfuehrungen rundeten das ganze ab: zu
sehen waren CAPAS, eine Implementierung der Qualitative Process Theory
(von Forbus) erweitert um einen Intervallkalkuel zur Beschreibung
zeitlicher Abhaengigkeiten von Prozessen, das System CAUSA zur
Modellierung und Simulation von Kausalketten und SIDIA, ein modell-
basiertes Diagnosesystem zur Fehlersuche in komplexen, dynamischen
Geraeten.
 
 
Fachgruppentreffen der GI-Fachgruppe 1.2.3 "Qualitatives Schliessen":
  
Das folgende ist kein Protokoll der Sitzung, da ich nicht durchgehend
anwesend war! Dennoch habe ich (hoffentlich) die wesentlichen Punkte der
Sitzung zusammengestellt.
 
-  Bezueglich des diesjaehrigen Worshops on Qualitative Physics wurde
   festgestellt, dass die europaeische Beteiligung stark zurueckgegangen
   ist. Kein europaeisches Papier wurde angenommen. Eventuell wird der
   Titel der Veran staltung von vielen enger verstanden, als die
   Veranstalter es bezweckt hatten.
-  Ueber den Namen "Qualitatives Schliessen" der FG wurde kontrovers
   diskutiert. Einigkeit bestand darueber, dass er zu eng ist. Es wurden
   Kriterien fuer die Definition qualitativen Schliessens genannt, jedoch     wurde keine Abgrenzung z.B. von Zielen und Vorgehensweisen der
   diskreten Simulation (s. Fachausschuss 4.5 der GI) deutlich.
   Schliesslich wurde die Namensaenderung der FG zu "Qualitatives und
   modellbasierte Schliessen" mehrheitlich beschlossen und die
   Aufgabenbeschreibung der FG entsprechend angepasst.
-  Ein wichtiger Punkt der Diskussion: die Forschung und Ergebnisse der
   klassischen Simulation sollten wir nicht ignorieren. Der diesjaehrige
   ASIM-Workshop z.B. befasste sich ausschliesslich mit der Simulation
   diskreter Modelle und hat daher Beruehrungspunkte zu unserer Arbeit.
   Insbesondere sollten wir unsere Terminologie sorgfaeltig waehlen in
   Hinblick auf solche klassischen Disziplinen.
-  Es wurde angeregt, den naechsten Workshop zusammen mit der GI-FG
   "Diagnostik und Klassifikation" zu veranstalten, zum Thema Integration
   heuristischer Verfahren mit modellbasierter Diagnose. Auch fuer
   weitere Aktivitaeten der FG wurde die Zusammenarbeit mit anderen
   GI-Gruppen (z.B. Kognition, Simulation) vorgeschlagen.
-  Als Wahlvorstand fuer die anstehenden FG-Wahlen wurden
        Thomas Guckenbiehl und Joerg Kippe
        FhG IITB, Fraunhoferstr.1,
        7500 Karlsruhe 1
        guc@iitb.fhg.de
   eingesetzt. Kandidatenvorschlaege sollen in der naechsten Zeit an sie
   gerichtet werden.
-  Allgemein wurde angemerkt, dass die Zeitschrift KI als Informations-
   instrument besser genutzt werden soll, ebenso die QR-Mailbox bei Bernd
   Hellingrath (Helling@unido.uucp) fuer Infos und Diskussion.
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