Programmiermethoden der Künstlichen Intelligenz : Band 1

Das vorliegende Buch ist eine Einführung in die wesentlichen Problembereiche der KI-Programmierung. Dabei dienen Sprachentwicklung, -implementierung und -benutzung als neuartige einheitliche Sichtweise. Die Grundidee ist, daß jedem Problem ein angepaßtes Verarbeitungsmodell (eine abstrakte Maschine) entspricht, das gefunden und mit Hilfe einer zugeordneten Programmiersprache operabel gemacht werden kann. Programmiersprachen können jedoch auch uminterpretiert werden, indem ihnen konzeptionell ein neues Verarbeitungsmodell zugrundegelegt wird. Diese Ausdrucksvielfalt führt zu verschiedenen "Programmierstilen". Um den angehenden KI-Programmierer zu befähigen, mit KI-Programmiersprachen (Wissensrepräsentationsformalismen) umzugehen, sie zu verstehen und zu implementieren, wird eine Reihe von etablierten bzw. zeitweise wichtigen Sprachen dargestellt. Das Besondere an diesem Sprachspektrum ist die Vielfalt der Verarbeitungsmodelle, auf denen die Sprachen beruhen, und die Unterschiedlichkeit der Programmierstile, denen der Programmierer folgen kann. Im vorliegenden 1. Band werden Funktions-, Muster-, Operator- und Logik-orientierte Formen der Programmierung behandelt und an einem durchgehenden Problembeispiel vorgestellt. Im 2. Band werden moderne Konzepte und Methoden im Vordergrund stehen.

Band 1.- 1 Einleitung.- 1.1 Was sind Methoden der Künstlichen Intelligenz?.- 1.2 Eine Arbeitsmethode für die KI.- 1.3 Literatur.- 2 Programmierstile ― Verarbeitungsmodelle ― Programmiersprachen.- 2.1 Programmierniethoden.- 2.2 Programmierstile.- 2.3 Verarbeitungsmodelle.- 2.4 Programmiersprachen.- 2.5 Übersicht.- 2.6 Literatur.- 3 Ein Beispielproblem: Krypto-arithmetische Rätsel.- 3.1 Einfache Grundtatsachen und methodisches Expertenwissen.- 3.2 Grundwissen über Additionsgleichungen.- 3.3 Expertenwissen über Additionsgleichungen.- 3.3.1 Kombinationen gleicher oder ungleicher Ziffernsymbole.- 3.3.2 Ungleichungen.- 3.3.3 Einbeziehung konkreter Werte.- 3.4 Grundwissen über Multiplikationsgleichungen.- 3.5 Expertenwissen über Multiplikationsgleichungen.- 3.5.1 Kombinationen gleicher oder ungleicher Ziffern.- 3.5.2 Ungleichungen.- 3.5.3 Ausnutzen spezieller Werte.- 3.6 Ein Beispiel.- 3.7 Übungsaufgaben.- 3.8 Literatur.- 4 Funktionale Programmierung ― Der funktions-orientierte Programmierstil.- 4.1 Programmieren mit Funktionen.- 4.2 Verarbeitungsmodelle, Programmierstile, Programmiersprachen.- 4.2.1 Funktionale Verarbeitungsmodelle.- 4.2.1.1 Das konventionelle Verarbeitungsmodell.- 4.2.1.2 Reduktionsmodelle.- 4.2.1.3 Die “platonische” Maschine (Das Verarbeitungsmodell 3. Art).- 4.2.2 Der funktions-orientierte Programmierstil.- 4.2.3 Eine funktions-basierte Programmiersprache.- 4.3 Funktions-orientiertes Programmieren.- 4.3.1 Einfache Beispiele.- 4.3.2 Ein funktions-orientiertes Programm für das kryptoarithmetische Problem.- 4.4 Implementation einer funktions-basierten Programmiersprache.- 4.5 Historische Anmerkungen.- 4.6 Übungsaufgaben.- 4.7 Literatur.- 5 Programmieren mit Mustern.- 5.1 Einführung in die Grundbegriffe des Mustervergleichs.- 5.2 Mustervergleich: Verarbeitungsmodell, Programmierstil, Programmiersprache.- 5.2.1 Das Verarbeitungsmodell.- 5.2.2 Der muster-orientierte Programmierstil.- 5.2.3 Eine Musterbeschreibungssprache.- 5.3 Programmieren mit Mustern.- 5.3.1 Einfache Beispiele.- 5.3.2 Ein Musterprogramm für das krypto-arithmetische Problem.- 5.4 Implementation eines Mustervergleichers.- 5.5 Historische Anmerkungen.- 5.6 Übungsaufgaben.- 5.7 Literatur.- 6 Die Logic Theory Machine als Interpreter einer nichtexistenten Programmiersprache ― Der operatororientierte Programmierstil.- 6.1 Die Logic Theory Machine.- 6.2 Verarbeitungsmodell, Programmierstil und Programmiersprache.- 6.2.1 Das operator-orientierte Verarbeitungsmodell.- 6.2.2 Der operator-orientierte Programmstil.- 6.2.3 Eine operator-orientierte Programmiersprache.- 6.3 Programmieren mit der operator-orientierten Programmiersprache.- 6.3.1 Einfache Beispiele.- 6.3.2 Eine operator-orientiertes Programm für das kryptoarithmetische Problem.- 6.4 Implementation der operator-basierten Programmiersprache.- 6.5 Übungsaufgaben.- 6.6 Literatur.- 7 GPS: Modifizierte operator-orientierte Programmierung.- 7.1 Das allgemeine Problemlösungssystem GPS.- 7.2 Verarbeitungsmodell, Programmierstil und Programmiersprache.- 7.2.1 Das Verarbeitungsmodell der Zweck-Mittel-Analyse.- 7.2.2 Der modifizierte operator-orientierte Programmierstil.- 7.2.3 Die GPS-Problemformulierungssprache.- 7.2.3.1 Die originale Problemformulierungssprache.- 7.2.3.2 Eine rekonstruierte Problemformulierungssprache.- 7.3 Programmieren in GPS.- 7.3.1 Ein Beispiel ― Parsen einfacher Sätze.- 7.3.2 Ein GPS-Programm für das krypto-arithmetische Problem.- 7.4 Implementation von GPS.- 7.4.1 Die GPS-Methodenbeschreibungssprache.- 7.4.2 Der Methodeninterpreter.- 7.4.3 Syntaktische Verarbeitung von Problembeschreibungen.- 7.5 Übungsaufgaben.- 7.6 Literatur.- 8 Der Advice Taker als Interpreter für Programme im Prädikatenkalkül ― Logik-orientierte Programmierung (1).- 8.1 Der Advice Taker.- 8.2 Logik-orientierte Programmierung: Verarbeitungsmodell, Programmierstil und Programmiersprache.- 8.2.1 Ein frühes Verarbeitungsmodell.- 8.2.2 Programmieren mit einem Gemisch von Logik und Anweisungen.- 8.2.3 Eingehendere Analyse des McCarthyschen Verarbeitungsmodells.- 8.2.4 Die Programmiersprache für den Advice Taker ― Implikationen und Regeln.- 8.3 Programmieren für den Advice Taker.- 8.3.1 Einfache Beispiele.- 8.3.2 Ein logisches Programm für das krypto-arithmetische Problem.- 8.4 Implementation des Advice Takers.- 8.4.1 Der vorwärts arbeitende “Interpreter”.- 8.4.2 Der rückwärts arbeitende “Interpreter”.- 8.5 Übungsaufgaben.- 8.6 Literatur.- 9 Planner: Ziel-orientierte Programmierung als Variante der logik-orientierten Programmierung (2).- 9.1 Planner-Einführung: Rückwärtsarbeit als ziel-orientierte Implikationsauswahl.- 9.2 Ziel-orientierte Programmierung: Verarbeitungsmodell, Programmierstil und Programmiersprache.- 9.2.1 Das Planner-Verarbeitungsmodell.- 9.2.2 Ziel-orientiertes Programmieren.- 9.2.3 Eine ziel-basierte Programmiersprache.- 9.3 Programmieren in MicroPlanner.- 9.3.1 Ein einfaches Beispiel: Das Flughafen-Problem.- 9.3.2 Ein Planner-Programm für krypto-arithmetische Probleme.- 9.4 MicroPlanner ― Eine Implementation von Planner.- 9.5 Die Geschichte von Planner ― Ein Versuch.- 9.5.1 Planner 1967.- 9.5.2 Planner 1969.- 9.5.3 Planner 1971.- 9.5.4 MicroPlanner.- 9.5.5 Das Ende von Planner.- 9.6 Übungsaufgaben.- 9.7 Literatur.- 10 Prolog ― Logik-orientierte Programmierung (3).- 10.1 Prolog.- 10.2 Prolog: Verarbeitungsmodelle, Programmierstil und Programmiersprache.- 10.2.1 Logische und prozedurale Verarbeitungsmodelle.- 10.2.1.1 Resolutionsbeweiser.- 10.2.1.2 Ziel-orientierte Formulierung.- 10.2.1.3 Beschreibung von Clocksin und Mellish.- 10.2.1.4 Unifikation in Prolog.- 10.2.1.5 Die “prozentuale” Beschreibung von Kowalski.- 10.2.2 Logik-orientierter Programmierstil in Prolog.- 10.2.3 Prolog als Notation für die Horn-Logik.- 10.3 Programmieren in Prolog.- 10.3.1 Einfache Beispiele.- 10.3.2 Ein Prolog-Programm für das krypto-arithmetische Problem.- 10.4 Implementation von Prolog.- 10.5 Übungsaufgaben.- 10.6 Literatur.- Personenverzeichnis.- Funkt ionsverzeichnis.