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06.01.1989 - 

Künstliche Intelligenz: ein weites Feld mit verschwimmenden Grenzen, Teil 15

Expertensysteme erstehen im Wechselspiel von Frage und Antwort

Expertensysteme scheinen in gewisser Weise das Denken eines menschlichen Gehirns nachzuahmen. Doch da alle Welt klagt, wie schwer es in der Praxis doch sei, das Wissen und die Denkregeln eines lebendigen Experten auf ein solches System zu übertragen - da hier also sichtlich ein Engpaß besteht, sei eine ketzerische Frage gestattet: nämlich die, ob Experten denn wirklich so denken wie die Gestalter entsprechender Expertensysteme.

Diese Frage beschäftigte unlängst in München die Teilnehmer einer Konferenz über Expertensysteme, wobei insbesondere der britische Fachmann Alex d'Agapeyeff Interessantes anzumerken wußte. Er sieht in diesem Bereich "Irrtümer und Mißverständnisse" wuchern und findet, man müsse sich doch zunächst ein paar grundlegende Gedanken über Aufbau und Arbeitsweise unseres menschlichen Gehirns machen: Erst dann könne man versuchen, den zweiten Schritt zu tun und Maschinen sinnvoll mit Wissen und Denkregeln zu füllen.

Niemand weiß genau, wie Menschen denken

Wer immer heute jemandem das Wesen eines Expertensystems erkläre, so d'Agapeyeff mit Blick auf "gängige Mythen" rund um diese Art Programme, der baue dabei wohl auf seinen eigenen Vorstellungen auf. Doch eben diese Vorstellungen variierten in extrem weiten Grenzen, denn "weder ich noch sonstwer hat je im Gehirn des Menschen Wissen gesehen"; und allein schon das Studium der Zellen des Gehirns, wie auch erst recht das ihrer wechselseitigen Verknüpfungen, sei "extrem verwirrend". Man wisse ja noch nicht mal, "wo" die "umfangreichen Gedächtnisinhalte eines Menschen konkret gespeichert sind".

Wir haben im Gebiet der Künstlichen Intelligenz also nach wie vor das Problem, daß das Gehirn möglicherweise nach Prinzipien arbeitet, von denen wir bislang noch gar nichts wissen. Und auch damit, daß wir selbst auf folgende einfache Frage keine rechte Antwort wissen: Wieso hat eigentlich - so scheint es jedenfalls - schon der erste höhlenbemalende Cro-Magnon-Mensch vom Ende der letzten Eiszeit in etwa die gleiche Gehirnkapazität aufgewiesen wie in unserer Zeit ein Einstein oder Kant? Also ein intellektuelles Potential, das seinerzeit doch scheinbar - keineswegs benötigt und - anscheinend - wohl auch nicht von genutzt wurde?

Dynamisches und statisches Wissen

Schon der Urmensch mit seiner "großen geistigen Kapazität und Redundanz" unterschied sich grundlegend von allen anderen Lebewesen, konnte er doch - anscheinend nicht nur artikuliert und bedeutungsreich sprechen, sondern auch "Wissen von zweierlei Art, nämlich dynamisch und statisch", nutzen. Wobei dynamisches Wissen laut d'Agapeyeff vor allem aus Schlußfolgerungen und deren Resultaten besteht und vor allem dazu dienen soll, neuartige, unbekannte Situationen zu meistern. Statisches Wissen stammt dagegen aus eigenen - oder von anderen übernommenen - Erfahrungen mit erfolgreichen Reaktionen auf wiederkehrende, bereits vertraute Situationen.

Statisches Wissen, so d'Agapeyeff weiter, erleichtert das schnelle Fassen eines Entschlusses selbst bei nur flüchtigem Nachdenken sowie außerdem innerhalb einer Gruppe von Menschen das gemeinsame Nutzen früherer Erfahrungen - oder auch, wie Expertensystem-Architekten sagen, "Daumenregeln". Und was den Menschen so einzigartig mache, sei nun gerade die Verbindung von einerseits mächtigen, leistungsfähigen Sprachen zum Beschreiben beliebiger Sachverhalte mit andererseits dem erwähnten, immens großen Datenspeicher im Gehirn. Denn so konnten Gruppen von Menschen schon sehr früh - und vor allem über die eigene, persönliche Erfahrung des Individuums hinausgreifend - Wissen und Fertigkeiten ansammeln, zu denen beispielsweise auch das Können eines längst schon toten, hervorragenden Jägers gehört haben mag.

So ein Jäger mag vielleicht irgendwann das Prinzip der Treibjagd "erfunden" und seither seinen Freunden vermittelt haben, daß dabei nur die Treiber sichtbar sein dürfen, die Jäger aber versteckt im Grase zu lauern haben - egal, was da geschehe. Und damit erwies der Mensch sich erstmals? - zu planvollem, einem abstrakten Konzept folgenden Tun imstande, während, vergleichweise, jagende Löwinnen ja nie eine bestimmte Grenze überschreiten konnten. Auch sie treiben zwar einander Gazellen und dergleichen zu, aber die "Jäger" unter ihnen bringen es eben nicht fertig, planvoll - bewußt im Versteck zu bleiben.

Heute nun, und das ist ein zentraler Punkt in d'Agapeyeffs Argumentationskette, sind für das Überleben der Menschen im täglichen Streß praktisch die gleichen Denk- und Verhaltensrezepte nötig wie seinerzeit in der Steinzeit. Doch dieser Sachverhalt sei heute verdeckt, weil der Mensch zwischenzeitlich Dinge wie die Bücher erfunden und den immensen Nutzen der wissenschaftlichen Arbeitsweise entdeckt habe; und hier insbesondere den Nutzen, den das logische Schlußfolgern anhand kausaler Faktoren ihm gebracht habe. Nur wurde der moderne Mensch - und dies wiederum führt zum aktuellen Problem der Expertensysteme und ihrer Versorgung mit nutzbringendem Wissen - im Zuge dieser Erkenntnisse leider arg einseitig.

Heute, so betont d'Agapeyeff, lernten Studenten nun dieses logische Schlußfolgern - und am Ende schließlich beschreiben sie auf Befragen den Weg, auf dem sie angeblich zu bestimmten Entscheidungen gelangt sind, ganz so, als hätten sie dabei einfach eine Kette logischer Schlußfolgerungen abgewickelt, an deren letztem Anfang irgendeine Ur-Ursache gestanden habe. Doch während diese Art des Schlußfolgerns in manchen Fällen zweifellos sogar optimal - oder doch zumindest die beste verfügbare sei, meint D'AGapeyeff, sei sie doch ganz gewiß nicht die übliche: Denn wie oft muß denn schon jemand die Flugbahn einer Rakete rund um den Mond ermitteln. . . ?

Bei Alltagsentscheidungen versagt die strenge Logik

Im täglichen Geschäftsleben etwa, so d'Agapeyeff weiter, ähneln die typischen Situationen doch eigentlich weit mehr jenen, die schon unsere Ahnherren zu meistern hatten. Denn wir bekommen Beschreibungen der Lage, die "unvollständig, vertauscht und widersprüchlich" sind und allein schon deshalb keine klare, simple und eindeutige Berechnung erlauben. Ferner stehen in vielen Lebenslagen eine ganze Reihe verschiedener Reaktionen zur Wahl, die jeweils ganz spezifische - aber keineswegs von überschaubare - Vor- und Nachteile aufweisen, und außerdem sind wir auch oft zu sehr raschen Entscheidungen gezwungen. Dennoch aber kann zumindest ein Fachmann dann, wenn die jeweilige Situation ihm schon von früher her annähernd vertraut ist, oft schon in Sekundenschnelle die "richtige" Entscheidung treffen.

Interessant ist an diesem Punkt, wie besagter Fachmann denn überhaupt zu seiner Entscheidung kam. Denn dies, so betont d'Agapeyeff, geschah "ganz gewiß nicht auf die Weise, die er später beschreiben wird, soll er sein Vorgehen schriftlich niederlegen". Und auch nicht dadurch, daß herkömmliche Logik oder ein sequentieller Schlußfolgerungsprozeß hier eine Rolle gespielt hätten. Wohingegen wahrscheinlich einfach wichtige Symptome der aktuellen Lage "erkannt" und so die Art der Situation, wenigstens näherungsweise, identifiziert wurde; worauf dann "durch paralleles Vergleichen verschiedener Muster" schließlich eine wirksame Antwort gefunden wurde. Und, daß selbst diese wirksame Antwort auf, Daumenregeln basiert, also quasi standardisierte Aktionen umfaßt, die an bestimmte Sachzusammenhänge (Kontexte) gebunden sind.

Der Fachmann muß an das Vorhaben glauben

Das schnelle Auffinden, Erkennen und Vergleichen von Mustern ist nun zwar eine typische Domäne jener neuen Art von Computerarchitekturen, die in Fachkreisen seit einiger Zeit als "Neuronale Netze" diskutiert und die auch hier schon mehrfach behandelt wurden. Doch d'AgaPeyeff ging in München auf diese Richtung nicht weiter ein. Er bezeichnete Expertensysteme explizit als "einen Versuch, die Fertigkeiten eines Fachmanns beim Behandeln von Problemen, mit denen die Wissenschaft heute - etwa wegen unzureichenden Datenmaterials - nicht zurechtkommt, aufzuzeichnen und nutzbar zu machen". Und daher bestehe die erste Hürde beim Bau eines solchen Systems darin, dieses Wissen aus einem - erstens - zur Mitarbeit bereiten Fachmann herauszuholen, der zweitens auch noch selber glaubt, die angepeilte Anwendung, also das erhoffte Expertensystem, sei wirklich realisierbar.

Sollte jener indes nicht willens sein, hier mitzuarbeiten, so ist er "der falsche Experte", warnte d'Agapeyeff an dieser Stelle; und sollte er schon von vornherein keine Hoffnung auf erfolgreichen Abschluß des Projekts haben, so ist vielleicht gar das ganze Vorhaben überzogen.

Beim Beginn der Befragung des Experten ist zu erwarten, daß jener von der Zahl, dem Umfang, dem Anwendungsbereich und natürlich auch den spezifischen Limitationen seiner zuvor ja kaum je explizit zum Ausdruck gebrachten, bewährten Daumenregeln kaum eine zutreffende Vorstellung haben wird; zumal jene ja vielfach weit unterhalb der Ebene des Bewußten "gespeichert" sein dürften. Und es dürfte mithin wenig bringen, einen Fachmann nur einfach nach seinen Daumenregeln ausfragen zu wollen - wiewohl dieses Vorgehen, so wenig es auch zum Ausloten des Unbewußten taugt, teilweise auch Nutzen bringen kann: nämlich dann, wenn man sich dabei an jene Grenzen herantastet, bis zu denen die Erfahrungen des Fachmanns Gültigkeit besitzen. Und bis zu denen man mithin auch das aktuell entstehende Expertensystem ausweiten und nutzen können wird.

Zugang zum vollen Wissen aber, also zum ganzen Schatz der Daumenregeln eines Fachmanns, kann man sich nur erhoffen, meint d'Agapeyeff, wenn man ihn einem realitätsnahen Frage- und Antwortspiel aussetzt; wenn man beim Zutagefördern seines Halb- und Unbewußten also eine Aufgabe aus dem täglichen Arbeitsleben des Befragten nachspielt. Und ihn im Wechsel von Frage, Antwort, Nachfrage, Präzisierung und wiederum nachhakender Frage dazu bringt, sich in die gleiche Lage zu versetzen, als würde er momentan gerade, um ein Beispiel zu nennen, die Ursache eines Geräuschs in einem Ottomotor suchen.

Das System als unreifer "Lehrling"

Bemerkenswert ist an dieser Stelle nun vor allem d'Agapeyeffs Aussage, schon ein eher einfaches, gut verständliches und prxisnahes Programm könne beispielsweise das noch arg fehlerhafte Denken eines typischen Lehrlings nachbilden, mit dem sein Meister einen Dialog führt. Und sei dieses Programm nur auch noch hinreichend lesbar aufgebaut beziehungsweise geschrieben, so könne der Fachmann die Ursachen fehlerhafter Aussagen des Systems vielfach schon beim einfachen Durchlesen auffinden.

Er kann sie mithin auch leicht beheben, und bei diesem Prozeß des schrittweisen "Verbesserns" der "Meinungen" des unerfahrenen "Lehrlings wird er angeregt, immer weiter verbesserte Regeln zu finden und sich zur gleichen Zeit bislang noch fehlender Regeln zu erinnern, die ihm bei diesem Tun ganz en passant in den Sinn kommen. Worauf er sie dem reifenden Regelwerk des Systems selbstverständlich hinzufügen wird.

In weiteren, immer neu wiederholt durchlaufbaren Zyklen wird das so verbesserte Programm erneut zu einem Probelauf gebracht, wobei qua Programm nun nochmals das gleiche. Problem gelöst werden soll wie schon zuvor bei der ersten Verbesserung; und anschließend dann gleich noch ein weiteres mit abweichenden Daten; wobei also, um im Beispiel zu bleiben, nun nach der Ursache eines anderen Geräuschs in einem anderen Motor gesucht wird. Es werden also die Resultate der bisherigen Arbeit zum Experten rückgekoppelt, der daraufhin, und dies eben zyklisch immer wieder, fortlaufend weitere Verfeinerungen in das System eingeben kann; im Idealfall solange, bis er mit seinem Latein endgültig am Ende ist. Und dann besteht als nächste Folge von Schritten noch die Möglichkeit, das bisher Erarbeitete einer ganzen Gruppe gleichrangiger Experten der gleichen Fachrichtung zur weiteren Begutachtung und Verfeinerung vorzulegen. rm300 Bemerkenswerterweise, so hörte man vom Referenten, neigen nun gerade Unternehmensberatungen vielfach dazu, Fachwissen beziehungsweise Daumenregeln fast allein per simpler Befragung gewinnen zu wollen. Denn, so die Erklärung, sie wollen von den Produkten bestimmter Hersteller möglichst unabhängig bleiben und tendieren daher zu einer Arbeitsweise, bei der der jeweilige Fachmann nur auf dem Papier rückgemeldet bekommt, welche Regeln das entstehende System momentan schon beherrscht; nicht aber in Form eines Dialogs.

Leider aber, so kritisiert d'Agapeyeff nun dieses Vorgehen, läßt ein Papiermodell des Expertensystems sich eben nicht in gleicher Weise anhand realistischer Problemstellungen beziehungsweise Daten ausprobieren und durchexerzieren, wie man dies in Verbindung mit einem konkreten Rechner tun könne. Was zur Folge habe, daß der jeweilige Fachmann beim Arbeiten mit der toten Papierdarstellung des bisher schon erarbeiteten Regelwerks jene Regeln, die er beim ersten Mal einzugeben vergessen hat, auch beim zweiten Mal "vergessen wird: Denn es fehlt ja der spezielle, realitätsnahe Problemlösevorgang, der ihn überhaupt erst "drauf bringen" könnte, daß da ja noch dies und jenes beachtet werden muß.

Wer, auf die skizzierte Weise, nur mit toten Papierdarstellungen des entstehenden Systems arbeitet, der, so hieß es in München, holt aus den Fachleuten wohl nur selten wirkliche Daumenregeln heraus; ihm entgeht also gerade das, was ja doch wohl das Salz in der Suppe des gesamten Wissens eines Experten ist. Und damit neigt jener dann auch dazu, die große Bedeutung dieser Daumenregeln zu übersehen beziehungsweise zu übergehen - was wiederum Konsequenzen hat.

Arbeitet der Erbauer eines neuen Expertensystems nämlich nicht mit dem oben skizzierten Assoziationen und Kreativität fördernden Frage-Antwort-Wechselspiel anhand von beispielhaft vorgegebenen, lebensnahen Problemstellungen, so wird vielfach bloß "sekundäres" oder gar ersatzweise eingesetztes Expertenwissen erzeugt. Wobei mit sekundärem Wissen hier künstlich zusammengestoppelte Regeln bezeichnet werden, die ein Experte in der realitätsfernen, abstrakten Befragungssituation des typischen, papierenen Vorgehens zusammenformuliert und die natürlich bei weitem keine spontanen, lebendigen und realistischen Aussagen sind wie etwa: "Wenn's klappert, ziehe ich immer erst mal Schraube S fest." Und "erst dann mache ich notfalls auch Deckel D auf..."

Die Regeln müssen aus der Erfahrung stammen

"Ersatzweise eingesetzte Regeln sind wiederum jene, die nicht etwa der Fachmann selber - und schon gar nicht spontan - formuliert hat, sondern die nur einfach der Interviewer sich aus dem zusammengereimt hat, was der befragte Fachmann zuvor alles gesagt oder auch bloß schweigend getan hat. Und diese beiden Arten von sozusagen "unechten" Daumenregeln können laut D'Agapeyeff zwar, geht man nur auch sorgsam genug vor, ein Expertensystem ergeben, mit dem man eine gewisse Zahl von Problemen des realen Lebens dann tatsächlich behandeln können wird; doch für viele der Menschen, die am Gesamtprojekt teilhaben, also insbesondere für den Fachmann selber, für das Management und für die Endbenutzer, die schließlich mit dem System etwas anfangen sollen, wird es weit weniger instinktiv sein, als man wünschen möchte.

Quer durch München - aber auf welchem Weg?

Worauf es dem britischen KI-Fachmann bei seinen Worten also vor allem ankommt, läßt sich vielleicht am schönsten an einem kleinen Beispiel illustrieren. Und zwar am Exempel eines Menschen, der täglich quer durch München per Auto zur Arbeit fährt. Diese tägliche Route beherrscht er nach einigen Wochen so gut, daß er praktisch im Schlaf" fährt und während der Fahrt sogar mühelos an etwas völlig anderes denken kann. Dennoch aber ist nicht zu leugnen, daß das sichere Lenken eines Autos durch das Verkehrsgewühl einer Millionenstadt eine erstens recht anspruchsvolle - und zweitens fast allein aus der täglichen Erfahrung heraus erlernte - Fertigkeit ist. Also gewissermaßen ein Stück praktizierten Expertenwissens.

Regeln schlummern im Unterbewußtsein

An diesem Expertenwissen nun ist wiederum interessant, daß bei einer schlichten Befragung wohl kaum jemand in der Lage wäre, dieses sein Können in Gestalt klarer, einfacher Aussagesätze beziehungsweise Regeln zu formulieren; ausgenommen allenfalls ein paar professionelle Fahrlehrer, die aber hier als Ausnahmen beiseite zu lassen sind. Denn, so meint d'Agapeyeff, das hochkomplizierte "Expertenwissen" des routinierten Münchner Autofahrers ist eben ein typisches Beispiel für jene Fälle, in denen man zwar fortlaufend nach Daumenregeln agiert, bei denen diese Daumenregeln aber kaum je bewußt artikuliert und definiert werden. Was wiederum bedeutet: Will man dieses fahrerische Expertenwissen in einen Computer übertragen, so wird eine rein papierene Befragung kaum etwas bringen; während das Frage-Antwort-Wechselspiel im Zuge lebensnaher Fahrsituationen selbst tief verborgene, teilweise allein im Unterbewußten schlummernde Daumenregeln und Verhaltensrezepte zutage fördern könnte.