Modulbeschreibung Grundlagen der Wissensverarbeitung
Bachelor-Wahlpflichtmodul: Grundlagen der Wissensverarbeitung
1. Modulkennung
WPB4
2. Studiengang
Bachelorstudiengang Informatik, Masterstudiengang Informatik
3. Modulbezeichnung
Grundlagen der Wissensverarbeitung (GWV), engl.: Foundations of Knowledge Processing (FKP)
4. Modul-Verantwortlicher
Habel
5. Veranstalter/Dozent
Habel, Neumann (bis SoSe 2008), NN-Wissensverarbeitung
6. Sprache
Deutsch mit deutsch- und englischsprachigem Lehrmaterial; Englisch möglich
7. Motivation, Bedeutung für / Stellung im Gesamtprogramm
Die Verarbeitung komplexer Wissensbestände ist eine der zentralen Aufgaben der modernen Industrie- und Dienstleistungsgesellschaft. Der Informatik kommt hierbei eine herausragende Rolle zu, indem sie Systeme zur Verarbeitung von Wissen bereitstellt. Dieses Modul vermittelt die grundlegenden Kenntnisse über Wissensrepräsentation und Wissensverarbeitung. Hierbei werden zwei Typen von wissensverarbeitenden bzw. wissensbasierten Systemen für die Lösung komplexer Probleme betrachtet: zum einen sind dies eigenständige Systeme für die maschinelle Verarbeitung von Wissen, z.B. solche, die Planungs-, Konfigurierungs-, Diagnose- oder Entscheidungsaufgaben lösen, zum anderen handelt es sich um Systeme, die als Assistenzsysteme die menschliche Problemlösung unterstützen, indem sie Teilaufgaben bearbeiten und das für die Problemlösung benötigte Wissen zugänglich machen.
Die Entwicklung derartiger wissensverarbeitender Systeme, die Organisation komplexer Wissensbestände sowie die Aufbereitung von Wissensbeständen, so dass sie einer maschinellen Verarbeitung zugänglich sind, ist eine zentrale Aufgabe im Berufsfeld von Informatikern.
Dieses Modul baut auf dem Bachelor-Pflichtprogramm auf, wobei insbesondere die Inhalte des Pflichtmodule DBI, AD, FGI und des Bereichs Mensch- Computer-Interaktion aus dem Pflichtmodul IKON weitergeführt werden.Das im Modul erworbene Fakten- und Methodenwissen kann in einem anschließenden Projekt erprobt und vertieft werden. Eine Vertiefung im Masterprogramm ist in verschiedenen Ausrichtungen möglich.
8. Lernziele/Kompetenzen
8.1 Passung Leitbild
Mit diesem Modul wird ein vertieftes Verständnis der Handhabung von Daten-, Informations und Wissensbeständen geschaffen (Leitbild-Basiselement Erkenntnis und Wissen). Da maschinelle Wissensverarbeitung im Rahmen komplexer Anwendungs- und Problemfelder eingesetzt werden, werden in diesem Modul Kompetenzen in Konzeptualisierung, formaler Spezifikation und Realisierung vermittelt. Durch die für die Wissensverarbeitung charakteristische Integration von formalen Vorgehensweisen der Theoretischen Informatik und von systematischen Methoden der Praktischen Informatik wird mit diesem Modul eine wesentliche Grundlage für wissenschaftliches Arbeiten in der Informatik gelegt.8.2 Grundlagen-/Faktenwissen
- Typen wissensbasierter Systeme, Typen autonomer Agenten
- Grundlagen der Wissensrepräsentation
- Verfahren der Wissensverarbeitung
- Wissensbasierte Lösung komplexer Probleme, Paradigmen kooperativen Problemlösens
- Architektur wissensbasierter Systeme
- Organisation von Wissensbeständen & Wissensmanagement, Assistenzsysteme
8.3 Methodenwissen
- Modellierung komplexer Domänen / Anwendungsbereiche
- Bekannte Wissensverarbeitungsmechanismen einsetzen können
- Wissensbasierte Lösungen komplexer Probleme entwickeln und einsetzen können
- Analyse von Wissensbeständen für Systeme des Wissensmanagement
8.4 Transferkompetenz
- Methoden der Wissensverarbeitung in die Entwicklung komplexer Anwendungssysteme einbringen können
- Softwaresysteme im Hinblick auf Verfahren der Wissensverarbeitung anpassen, erweitern, optimieren und einsetzen können
- Organisationen im Hinblick auf computergestütztes Wissensmanagement beraten können
8.5 Normativ-bewertende Kompetenz
- Wissensrepräsentationsformate und Wissensverarbeitungsverfahren hinsichtlich der Eignung für bestimmte Anwendungsbereiche einschätzen können
- Risiken von Verfahren des Entscheidens unter Unsicherheit (Einsatz von Verfahren unsicheren Wissens) beurteilen können
- Wissenstransferprozesse in Organisationen im Hinblick auf die Inhalte und Repräsentationsformate der Wissensbestände beurteilen können
8.6 ABK/BOK/Schlüsselqualifikationen
- Verstehen komplexer Inhalte aus aktueller englischer Fachliteratur
- Vermittlung von komplexen Inhalten (durch Präsentation von Problemlösungen und Vorträge über Fachliteratur)
- Steigerung der Problemlösungskompetenz
- Abstraktionsvermögen und Modellierungsfähigkeiten
- Komplexität systematisch beherrschen können
- Strategien des Wissenserwerbs
9. Lehrveranstaltungen
Das Modul besteht aus zwei Vorlesungen
- V1: Wissensbasierte Systeme (2 SWS)
- V2: Wissensmanagement und Assistenzsysteme (2 SWS)
- und einer 2 SWS-Kleingruppenveranstaltung die als Seminar oder Praktikum durchgeführt wird. Im Seminar werden aktuelle, die Thematik der Vorlesungen vertiefende, Aufsätze behandelt. Im Praktikum werden die Inhalte der Vorlesungen anhand mehrerer umfangreicherer Aufgabenstellungen vertieft.
Die Vorlesungen sind inhaltlich zeitlich und inhaltlich aufeinander abgestimmt. Die Veranstalter der Vorlesungen führen entweder selbst das Seminar bzw. Praktikum durch, oder sind an der Planung und Durchführung betreuend beteiligt.
10. Inhalt
10.1 V1: Wissensbasierte Systeme (2 SWS)
- Typen wissensbasierter Systeme, Typen autonomer Agenten
- Grundlagen der Wissensrepräsentation
- Qualitative und quantitative Ansätze
- Symbolische und netzartige Ansätze
- Ansätze zur Repräsentation und Verarbeitung von sicherem und unsicherem Wissen
- Basale Verfahren der Wissensverarbeitung
- maschinellen Schließens (vollständige und korrekte Verfahren)
- Suchen, Planen (heuristische Verfahren)
- Wissensbasierte Lösung komplexer Probleme
- Planen, Diagnose, Konfiguration, Entscheidungsunterstützung
- Architektur wissensbasierter Systeme
10.2 V2: Wissensmanagement und Assistenzsysteme (2 SWS)
- Paradigma des verteilten, kooperativen Problemlösens: Interne und externe Repräsentationen
- Assistenzsysteme und Wissensmanagement als Instanzen des kooperativen Problemlösens
- Konzeptuelle Übereinstimmung als Basis kooperativen Problemlösens
- Taxonomien, Ontologien
- Semantic Web
- Wissensmanagement und intelligentes Information-Retrieval
11. Bezüge zu anderen Modulen
- Innerhalb des Bachelorstudienganges: Im Rahmen der Wahlpflichtmodule steht das Modul inhaltlich in Zusammenhang vor allem mit den Modulen Mensch-Computer-Interaktion (MCI) und Informatikgestützte Gestaltung und Modellierung von Organisationen (IGMO), sowie dem integrierten Anwendungsfach Computerlinguistik.
- Im konsekutiven Masterstudiengang: Sowohl Wahlpflichtmodule (Multidimensionale und multimodale Signale und Algorithmisches Lernen) sowie Vertiefungsmodule des Master-Studiengangs Informatik bauen auf diesem Modul inhaltlich auf. Darüber hinaus ergeben sich relevante Ergänzungen durch die Module Datenbanken und Informationssysteme und Interaktives Visuelles Computing.
- In anderen Studiengängen: Das Modul eignet sich weiter als Bestandteil von Wirtschafts- und Bioinformatik-Studiengängen. Darüber hinaus ist ein Einbringen als Wahlmodul im Rahmen naturwissenschaftlicher Studiengänge bedingt denkbar.
12. Modulvoraussetzungen
- Verbindlich: 51 Leistungspunkte, Softwareentwicklung I, Softwareentwicklung II, Formale Grundlagen der Informatik I
- Empfohlen: Grundlagen von Datenbanken, Softwareentwicklung III, Algorithmen und Datenstrukturen, Grundlagen der Systemsoftware, Informatik im Kontext
13. Semester, Studienjahr /-phase
Studienabschnitt: 2
Referenzsemester: keines
14. Prüfungsleistungen
Die Zulassung zur Modulprüfung setzt die regelmäßige und erfolgreiche Teilnahme
an Übungen/Seminar/Praktikum voraus; die Teilnahme an Übungen/Praktikum gilt grundsätzlich als erfolgreich, wenn alle Aufgaben bearbeitet und mindestens 50%
richtig gelöst wurden; die Teilnahme an einem Seminar gilt grundsätzlich als
erfolgreich, wenn das zugeordnete Themenfeld verstanden, angemessen präsentiert
und ggf. angemessen schriftlich aufgearbeitet wurde; im Falle abweichender
Kriterien müssen diese zu Beginn der Veranstaltung bekannt gemacht werden.
Gemeinsame Modulprüfung für alle Lehrveranstaltungen des Moduls; mündlich und
in der Unterrichtssprache.
15. Bewertung
Gesamt: 9 Leistungspunkte
(Vorlesung Wissensbasierte Systeme 3 Leistungspunkte, Wissensmanagement und Assistenzsysteme 3 Leistungspunkte,
Übungen/Seminar zu Grundlagen der Wissensverarbeitung 3 Leistungspunkte)
16. Periodizität
Wintersemester, jährlich, Dauer: 1 Semester
17. Methodische Aufbereitung und Medienformen
- Vorlesung mit Beamer, Overhead und Tafel
- Vorlesungs- und Übungsmaterial (in englischer und deutscher Sprache) wird online zur Verfügung gestellt
- Erwartete Aktivitäten der Studierenden: aktive und selbständige Bearbeitung von Praktikumsaufgaben und Präsentation der im Praktikum erstellten Komponenten/ Systeme, bzw. aktives und selbständiges Recherchieren von Fachliteratur, Erarbeitung und Präsentation eines aktuellen wissenschaftlichen Aufsatzes. [Präsentation umfasst einen Vortrag und eine schriftliche Ausarbeitung.]
18. Literatur
- Poole, David; Mackworth, Alan & Goebel, Randy (1998). Computational intelligence – A logical approach. New York: Oxford University Press.
- Russell, Stuart & Norvig, Peter (2003). Artificial intelligence: A modern approach. Upper Saddle River, NJ: Prentice Hall - Pearson.
- Fensel, D. (2003). Ontologies: Silver Bullet for Knowledge Management and Electronic Commerce. Berlin: Springer-Verlag.
- Fensel, D.; Hendler, J.; Lieberman, H. & Wahlster, W. (eds.) (2003). Spinning the Semantic Web. Bringing the World Wide Web to Its Full Potential. Cambridge: MIT Press.
