DE69229540T2

DE69229540T2 - Verfahren zum konzeptuellen Modellieren eines Expertensystems auf einem Computer

Info

Publication number: DE69229540T2
Application number: DE69229540T
Authority: DE
Inventors: Libero Maesano; Jean-Baptiste Marquet; Eric Rabaux
Original assignee: Bull SAS
Current assignee: Bull SAS
Priority date: 1991-12-06
Filing date: 1992-12-02
Publication date: 1999-10-21
Anticipated expiration: 2012-12-03
Also published as: US5504851A; JP3178721B2; US5920314A; FR2684779B1; DE69229540D1; EP0546894A1; AU664407B2; FR2684779A1; AU3260193A; EP0546894B1; JPH06500418A; MY113370A; WO1993011497A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und ein Werkzeug zur konzeptuellen Expertisenmodellierung in einem Datenverarbeitungssystem.
Es sind zahlreiche Werkzeuge zur konzeptuellen Modellierung in einem Datenverarbeitungssystem bekannt.
So ist aus dem europäischen Patent EP-A-314 594 ein graphisches konzeptuelles Werkzeug bekannt, das eine funktionale Annäherung von oben nach unten zum Entwurf eines Hardwareprodukts ausführt. Dieses Werkzeug enthält ein Abfragesystem, über das der Anwender jede Komponente eines Produkts abrufen kann. Ein solches System erfordert eine vorhergehende Beschreibung der Komponenten des Produkts und ist folglich auf eine einzige Anwendung festgelegt.
Das Dokument FR-A-2 607 284 lehrt seinerseits ein Wissensdatenbanksystem, das einen programmierten Rechner und Speichermittel für eine Wissensdatenbank umfaßt, die gleichzeitig Daten und Regeln enthält, die zur Erzeugung von Hypothesen die Daten untereinander in einen Bezug setzen. Das System des Dokuments FR-A-2 607 284 enthält eine Anzeigevorrichtung, die das Sichtbarmachen der zwischen den Daten und den Hypothesen bestehenden Interrelationen, die in den Speichermitteln gespeichert sind, ermöglicht, sowie eine Vorrichtung, die das Eingeben der durch den Anwender bereitgestellten Informationen ermöglicht und diesem das Eingeben von Daten und Regeln und das Modifizieren dieser in den Speichermitteln gespeicherten Daten und Regeln ermöglicht. Das System des Dokuments FR-A-2 607 284 enthält ferner Mittel, die die interaktive Anzeige der zwischen den Elementen der Wissensdatenbank bestehenden Interrelationen mit den durch den Anwender verwirklichten Modifikationen in visueller und interaktiver Weise ermöglichen.
Jedoch ähnelt dieses Dokument FR-A-2 607 284 einer graphischen Verfahrensweise, die unabhängig von der Art des zu lösenden Problems das automatische Anzeigen der verschiedenen, zwischen den Wissenselementen oder Regeln bestehenden Bindeglieder ermöglicht. So ersetzt das Dokument FR-A-2 607 284 die manuelle Tätigkeit des Verknüpfens der Regeln untereinander durch ein automatisches Verfahren.
Das Dokument "PROCEEDING, the second international conference on industrial intelligence and engeneering applications of artificial intelligence and expert systems" vom 9. Juni 1989, "Jet Engine Technical Advisor" (JETA) beschreibt auf den Seiten 154 bis 160 des 2. Bandes ein für eine Diagnostik- Wissensdatenbank verallgemeinertes und bei der Wartung von Flugzeugmotoren eingesetztes Werkzeug. Dieses Dokument empfiehlt die Anwendung von Techniken der künstlichen Intelligenz, um den durch die Darstellung der Arbeitsweise des Motors aufgeworfenen komplexen Problemen Rechnung zu tragen. Der Anwender dieses Systems führt mit diesem einen Dialog mit Hilfe einer graphischen Schnittstelle, die Definitionen, ein Informationsglossar und Erläuterungen von Überlegungsabläufen anbietet. Jedem Objekt des Typs Symptom oder Regel des Modells ist ein Glossar zugeordnet, um den Anwender über die Arbeitsweise des Motors zu unterrichten, indem ihm die Bedeutung bestimmter Begriffe genau darlegt wird.
Dieses Dokument ermöglicht die Aufklärung des Anwenders über bestimmte Begriffe, es ermöglicht jedoch nicht das Anlegen eines Glossars.
Das Dokument IEEE SOFTWARE, Bd. 6, Nr. 6, November 1989, legt auf den Seiten 44 bis 52 die Grundlagen des Verfahrens dar, das zur Erzeugung von Anwendungen des Typs "Systemexperte" eingesetzt wird. Dieses Dokument schlägt die Verwendung von Typenrahmen vor, um die konzeptuellen Objekte und die Objektklassen, denen Attribute und Operatoren zugeordnet sind, zu beschreiben. Dieses Dokument erwähnt Visualisierungsmittel, die die Erzeugung einer Baumstruktur von untereinander verbundenen "Ansichten" ermöglichen, wovon jede Informationen seiner "Eltern-Ansichten" erbt. Die Vater-Sohn-Verbindungen wirken nur in einer Richtung und dies unter der Bedingung, daß die Vater-Sohn-Relation deklariert worden ist.
Das Dokument IEEE CONFERENCE PROCEEDINGS, TOOLS FOR ARTIFICIAL INTELLIGENCE 90 (9. November 1990) lehrt auf den Seiten 864 bis 870 ein Werkzeug zum Aufbau von Expertensystemen, das auf der Sprache TELOS zur Darstellung von Wissen basiert und eine Schnittstelle auf der Grundlage von Fenstern enthält.
Indessen betrifft dieses Dokument im wesentlichen die Eigenschaften der Sprache TELOS, die Mittel zur Strukturierung einer Wissensdatenbank und eine Aussagen-Untersprache zum Ausdrücken der Schlußfolgerungsregeln und Integritätsbedingungen anbieten.
Es ist außerdem aus der Patentanmeldung US-A-4.964.063 ein Verfahren zum Betreiben eines Datenverarbeitungssystems bekannt, das konzeptuelle Strukturen einführt, die zur Darstellung jeglichen darstellbaren Wissens durch Elemente wie etwa Konzeptdaten, Relationsdaten, Funktionsrechenbits, Funktionsbits für die Darstellung von Wissen oder Codebits für symbolischen Zugriff verwendet werden können. Die Codebits für symbolischen Zugriff stellen die Speicheradressen der Speichermittel für die verknüpften, konzeptuellen Daten, die Relationsdaten und die Funktionscodebits dar.
Dieses Verfahren verwendet das Datenverarbeitungssystem, um die Konzeptdaten und die Relationsdaten in konzeptuellen Graphen, die auf den Anzeigemitteln darstellbar sind, zu verbinden.
Dieses Verfahren sieht eine Verteilung nach Namen von Einheiten, nach Namen von Spuren (slot), nach Namen von Aspekten (facet) und nach Klassen oder Unterklassen vor. Wenn es eine Beschreibung bestimmter Objekte des konzeptuellen Modells ermöglicht, sieht ein solches Verfahren keine Struktur des Modells vor, die einen Leitfaden für das Sammeln und die Interpretation von Wissen bildet, wodurch das Streben nach Modularität, Wiederverwendbarkeit und Erzeugbarkeit der Modellelemente ermöglicht wird. Da die Erzeugbarkeit eines Modells oder von Teilen eines Modells in der Eigenschaft besteht, einen Leitfaden für den Prozeß des Sammelns und Interpretierens von Wissen zu liefern, beschränkt sich der Prozeß darauf, das Gattungsmodell zu "instanzieren", d. h. diesem faktische, zu einer Anwendungsdomäne gehörende Informationen hinzuzufügen.
Ein erstes Ziel der Erfindung besteht im Lösen der obengenannten Probleme.
Dieses Ziel wird durch das beanspruchte Verfahren zur konzeptuellen Expertisenmodellierung in einem Datenverarbeitungssystem erreicht, das versehen ist mit einer Zentraleinheit, einem Hauptspeicher und einer Anzeigevorrichtung, die im Mehrfenster-Graphikmodus arbeitet, wobei jedes Fenster mit einem System lokaler Koordinaten und mit einem Mittel zum Zeigen auf wenigstens eine aktive Zone in einem Fenster, die auf wenigstens eine durch ein äußeres Ereignis gebildete Informationseinheit reagieren kann, versehen ist, wobei der aktiven Zone eine Gesamtheit erster Funktionen zugeordnet ist, die Editoren genannt werden und wenigstens eine zweite Funktion zur Reaktion auf eine Aktivierung enthalten, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, daß es darin besteht, wenigstens einem Fenster eine im voraus definierte Anzahl von konzeptuellen Objekten zuzuordnen, die einen Wissenskörper bilden, der in vier Expertisenmodellierungsschichten organisiert ist, nämlich einer ersten Strategieschicht, einer zweiten Task-Schicht, einer dritten Schlußfolgerungsschicht und einer vierten Domänenschicht, wobei jedes Fenster das Anzeigen, das Editieren und das Sichern von Verbindungen zwischen diesen konzeptuellen Objekten ermöglicht und die Aktualisierung der Verbindungsglieder der konzeptuellen Objekte durch die Aktualisierung oder die Modifizierung eines konzeptuellen Objekts ermöglicht.
Gemäß einem weiteren Merkmal sind die konzeptuellen Objekte aus Relationen, Begriffen, Konstanten, Operatoren, Rollen, Schlußfolgerungsstrukturen, Tasks und Zielen gebildet.
Gemäß einem weiteren Merkmal enthält das Verfahren einen Schritt zum Steuern der Anzeige eines Fensters für die Erzeugung eines Glossars, das der anschließenden Definition der zu beschreibenden Objekte dient.
Gemäß einem weiteren Merkmal enthält die Erzeugung des Glossars die folgende Schritte:
- Anzeigen eines Glossarfensters und eines Datenbankfensters für hierarchisierte Daten, in dem das im Speicher angetroffene dokumentierte Wissen angezeigt wird,
- Wahl der Option des Erzeugens eines Worts, Hervorheben eines ausgewählten Texts in dem einem Text der hierarchisierten Datenbank zugeordneten Fenster, um es an das Glossar zu übertragen,
- Übertragen des Wortes an das Glossar durch Wahl eines Übertragungspfeils,
- Editieren der Bindeglieder zwischen dem Glossar und dem dokumentierten Wissen.
Gemäß einem weiteren Merkmal enthält jedes Fenster als aktive Zone einen Schalter "mehr", der ermöglicht, die Anzahl der in dem Fenster dargestellten Informationenfelder zu erhöhen.
Gemäß einem weiteren Merkmal enthält das Verfahren für jedes Fenster einen Schritt der Anzeige eines Feldes, das die Bindeglieder eines Objekts mit den anderen Objekten angibt und die Erzeugung von Bindegliedern eines Objekts mit den anderen Objekten ermöglicht.
Gemäß einem weiteren Merkmal enthält das Fenster als aktive Zone einen Schalter "weniger", der ermöglicht, eine Beschrän kung der Abmessung des Fensters sowie der darin angezeigten Informationen auf die wesentlichen Informationen vorzunehmen.
Gemäß einem weiteren Merkmal sind die konzeptuellen Objekte der Domänenschicht aus Begriffen, Beziehungen und Funktionen gebildet, wobei auf sie durch die Schlußfolgerungs-, Task- und Strategieschichten Bezug genommen wird.
Gemäß einem weiteren Merkmal sind die konzeptuellen Objekte der Schlußfolgerungsschicht aus Schlußfolgerungs-, Operatoren- und Rollenstrukturen gebildet.
Gemäß einem weiteren Merkmal sind die konzeptuellen Objekte der Task-Schicht aus Prozeduren gebildet.
Gemäß einem weiteren Merkmal sind die konzeptuellen Objekte der Strategieschicht aus Zielen gebildet.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden deutlicher beim Lesen der folgenden Beschreibung, die mit Bezug auf die Zeichnung gegeben wird, worin:
Fig. 1 eine Struktur des Expertisenmodells zeigt;
Fig. 2 einen Graphen des Typs UND/ODER der Strategieschicht und der Task-Schicht zeigt;
Fig. 3 eine Schlußfolgerungsschicht zeigt;
Fig. 4 die verschiedenen Fenster zeigt, die durch das System gehandhabt werden und jedem Objekteditor zugeordnet sind;
Fig. 5 die Datenbankfenster für jede Schicht des Wissenskörpers zeigt;
Fig. 6 die Fenster zeigt, die den Zugriff auf jede der Softwarefunktionen oder auf das konzeptuelle Modell ermöglichen.
Bevor zur genauen Beschreibung des Verfahrens gemäß der Erfindung übergegangen wird, soll das Datenverarbeitungssystem in dem die Erfindung ausgeführt wird, präzisiert werden. Dieses System enthält eine Zentraleinheit, einen Hauptspeicher, eine Anzeigevorrichtung, die im Mehrfenster-Graphikmodus arbeitet, und ein Mittel zum Zeigen auf wenigstens eine aktive Zone in einem Fenster, die auf wenigstens eine durch ein äußeres Ereignis gebildete Informationseinheit reagieren kann. Dieses Mittel kann vorzugsweise z. B. durch eine Maus gebildet sein, deren linke Taste nach Übereinkunft zur Wahl der graphischen Objektzonen auf dem Bildschirm und zum Aufruf der Editoren der Erfindung betätigt wird, während die rechte Taste für spezifische Operationen wie etwa die Handhabung verschiedener Menüs betätigt wird. Die von der Maus stammenden externen Ereignisse werden durch die vorprogrammierte Mausschnittstelle verarbeitet, die ferner das Drücken (down), das Loslassen (up) einer Taste, das Ziehen (drag) der Maus und die logischen Ereignisse wie etwa den Eintritt des Mauszeigers in ein Fenster erkennen kann. Auf dem Bildschirm wird die Position des Mauszeigers durch einen kleinen nach oben gerichteten Pfeil angezeigt. Selbstverständlich könnte die Maus durch eine beliebige andere Zeigevorrichtung wie etwa einen optischen Griffel oder ein Graphiktablett ersetzt werden, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Die Erfindung enthält ferner ein Programm für das Management des Modells mit vier Ebenen, das es ermöglicht, diese Modelle zu erzeugen, zu sichern, zu modifizieren und in einem Papierformat zu drucken. Diese Software läuft in einer Mehrfensterumgebung ab, wobei vor der Beschreibung jedes einem Objekt des konzeptuellen Modells zugeordneten Fensters die Struktur des konzeptuellen Modells beschrieben werden soll das wie in Fig. 1 gezeigt aus einer Gesamtheit von Zielen, einer Gesamtheit von Wahrnehmungen/Handlungen und einem Wissenskörper besteht.
Die Gesamtheit der Ziele (10) ist aus externen Zielen gebildet, die zerlegbar und elementar sind. Die Ziele beschreiben die operativen Objekte der zu automatisierenden Experten-Task. Sie sind Aussagen über den Zustand und den künftigen Zustand der Umgebung, in der die vernünftige Bedienungsperson handelt.
Die vernünftige Bedienungsperson bezeichnet den Typ des auf der Wissensebene beschriebenen Systems. Das konzeptuelle Expertisenmodell beschreibt die drei Komponenten einer vernünftigen Bedienungsperson, die aus der Gesamtheit von Wahrnehmungen/Handlungen, aus der Gesamtheit der Ziele und aus dem Wissenskörper bestehen.
Die explizit in dieser Gesamtheit (10) angeordneten Ziele sind die externen Ziele, im Gegensatz zu den anderen Zielen (internen Ziele), die direkt in der Strategieschicht des Wissenskörpers definiert sind.
Die Gesamtheit von Wahrnehmungen/Handlungen (11) beschreibt die Mittel für die Interaktion mit der Umgebung, die für das Ausführen der zu automatisierenden Experten-Task verfügbar ist. Die Wahrnehmungen sind durch die Typen von wahrgenommenen Objekten gekennzeichnet, siehe weiter unten. Die Handlungen sind durch Handlungsobjekte und durch die Funktion, die die durch die Handlung ausgeführte Transformation beschreibt, gekennzeichnet.
Der Wissenskörper ist in vier Schichten, eine Strategieschicht (12), eine Task-Schicht (13), eine Schlußfolgerungsschicht (14) und eine Domänenschicht (15), strukturiert. Die Domänenschicht (15) enthält die konzeptuellen Objekte, die zum Beschreiben der Entitäten der Anwendungsdomäne, der Relationen und der Funktionen zwischen diesen Entitäten sowie ihrer Eigenschaften verwendet werden. Die anderen Schichten (Schlußfolgerung, Task, Strategie) verweisen auf die konzeptuellen Objekte der Domänenschicht. Diese Objekte sind die Konzepte (150), die Relationen (151) und die Funktionen (152).
Ein Konzept (150) beschreibt eine konkrete oder abstrakte Entitätenklasse. Eine konkrete Entität ist direkt mit einer Wahrnehmung oder einer Handlung verknüpft. Die aus der Liste der Wahrnehmungen/Handlungen hervorgegangene Liste der konkreten Konzepte beschränkt den operativen Bereich der zu modellierenden Expertise. Die abstrakten Konzepte sind aus in dem Konstruktionsprozeß der Interpretation und Modellierung der Überlegung erzeugten Abstraktionen abgeleitet. Die abstrakte Entität ist von einer Wahrnehmung oder einer Handlung nicht direkt betroffen. Die abstrakten Konzepte sind in einer Spezialisierungshierarchie angeordnet, so wie etwa das Konzept "Niveauverlust" in einer Anwendung zu der Spezialisierungshierarchie "Anomalie" dieser Anwendung gehört.
Im Anhang 1 finden sich verschiedene Konzepte, die mit der Modellierung eines Expertensystems zur Verkaufsförderung der Produkte einer Reiseagentur zusammenhängen.
Eine Relation (151) ist ein n-wertiges Prädikat. Diese Prädikat bezeichnet im mathematischen Sinn eine Relation, d. h. eine n-elementige Gesamtheit. Die Relationen stützen sich auf die Objekte und auf die Relationen selbst. (Die Objekte, die zu einem n-Tupel gehören, können selbst n-Tupel sein). Eine Relation, z. B. "nahe" (21, Anhang 2), besitzt eine Liste von Feldern, z. B. (Reise, Datum), die gegebenenfalls mit Namen lokale Reichweite für die Relation benannt und durch Konzepte oder Relationen und gegebenenfalls durch eine Beschreibung in Form einer Gesamtheit von Klauseln gekennzeichnet ist. Eine Relation kann spezialisiert sein. Eine spezialisierte Relation besitzt dieselbe Gattung (frz. arité) und dieselbe Anzahl von Feldern wie die Relation, die sie spezialisiert (wird als ihre Gattungsrelation bezeichnet). Die Typen von Feldern müssen Spezialisierungen (unter spezialisierten Konzepten oder Relationen) der Typen von Feldern ihrer Gattungsrelation sein.
Anhang 2 stellt die verschiedenen Relationen zwischen den Konzepten des Anhangs 1 dar, z. B. die Relation "angemessen", die für das Konzept "Produkt" und das Attribut "Budget" des Konzepts "Bedingung" spezialisiert ist. Der Spezialisierungsvorgang der Relationen ermöglicht die Einsparung von Namen und die Teilung der Eigenschaften. So kann es für verschiedene (in Fig. 7 dargestellte) Anwendungen von Interesse sein, eine Relation "Ursache-Wirkung" zwischen den Fällen (instances) einer "Anomalie" zu definieren, die eine hypotetische oder reale Funktionsstörung mit ihren Merkmalen und ihrem zeitlichem Auftreten als Gattungsrelation darstellen.
In Wirklichkeit kann jedes Unterkonzept einer Anomalie (Abfall, Versorgungspanne, Erhöhung der Geschwindigkeit usw.) mit anderen Unterkonzepten zu einer Relation des Typs Ursache- Wirkung konkurrieren. Tatsächlich müssen für jedes Paar Anomalien, das in einer Ursache-Wirkung-Relation steht, die Bedingungen angegeben werden, die die Relation real herstellen lassen. Jedes dieser Paare definiert somit eine Relation, die eigentlich eine Spezialisierung der Ursache-Wirkung-Gattungsrelation ist, in dem Sinn, daß sie eine bestimmte Anzahl dieser Eigenschaften (syntaktische Eigenschaften wie ihr Name, ihre Gattung, die Namen der Felder und semantische Eigenschaften wie z. B. diejenige, daß in der gewählten Kausaltheorie die Ursache der Wirkung stets zeitlich vorausgeht) erbt. Jede spezialisierte Relation besitzt eine Beschreibung, die genau die Bedingungen für das Erstellen einer solchen Relation für das betreffende Paar von Anomalien berücksichtigt. Diese Informationen sind auf folgende Weise dokumentiert:
Relation
Name-der-Relation: Ursache-Wirkung
Felder. [< Ursache, Anomalie> , < Wirkung, Anomalie> ]
Beschreibung:
{Ursache-Wirkung (x, y) < - geht (Intervall(x), Intervall(y)) voraus}
Relation-spezialisiert
Gattungsrelation: Ursache-Wirkung
Feldtypen:
[< Ursache, Ladungspanne> , < Wirkung, Niveauverlust> ]
Beschreibung: ...
Relation-spezialisiert
Gattungsrelation: Ursache-Wirkung
Felder: [< Ursache, Abfall> , < Wirkung, Niveauverlust> ]
Beschreibung: ...
Ein Graph, der die Ursache-Wirkung-Relation zwischen Betriebsanomalien eines Prozesses darstellt, ist in Fig. 7 im rechten Fenster dargestellt.
Eine Funktion (152) ist im mathematischen Sinn des Begriffs eine Anwendung (insbesondere entspricht jedem n-Tupel von Argumentenwerten ein einziges Bild). Jeder n-wertigen Funktion entspricht eine (n+1)-wertige Relation (in der das Ergebnis das (n+1)-te Feld ist). Eine Funktion kann relational sichtbar sein (die Umkehrung ist nicht richtig):
(x, y, z)(F(x, y) = z < => F(x, y, z))
Eine Funktion besitzt eine Liste von Argumenten, die gegebenenfalls Namen eines lokalen Bereichs haben, sowie Typen, die Konzepte sind, und gegebenenfalls eine Beschreibung mittels einer Sprache durch funktionale Ausdrücke, die einer Sprache ähnlich ist, die laufend in den Mathematikschultexten verwendet wird.
Ein Beispiel für eine Funktion ist in Anhang 3 unter dem Bezugszeichen (1520) dargestellt.
Die Funktionen können ebenso wie die Relationen spezialisiert sein. Eine spezialisierte Funktion erbt den Namen und die Argumentliste der Funktion, die sie spezialisiert (ihre Gattungsfunktion), die Typen der Argumente und des Ergebnisses, die Unterkonzepte der Typen ihrer Gattungsfunktion sind; ihre Beschreibung kann ebenfalls spezialisiert sein. Ein Beispiel für eine spezialisierte Funktion ist im folgenden dargestellt:
Funktion-spezialisiert
Gattungsfunktion: mehr
Argumententypen: < gesamt, gesamt>
Ergebnistyp: gesamt
Beschreibung:
{Mehr(x, 0) = x,
mehr(x, Succ(y)) = mehr(mehr(x, y))}
Die auf "gesamt" angewandte Funktion "mehr" hat eine spezialisierte Definition in bezug auf das für die Zahlen definierte gattungsgemäße "plus". Die Beschreibung ist in Form von funktionalen Gleichungen angegeben. Es handelt sich um eine konstruktive Definition auf der Grundlage der Funktion "Succ", die ebenfalls definiert ist.
Die Konzepte können mit Attributen versehen sein. Ein Konzeptattribut ist nichts anderes als eine unitäre Funktion, deren Argument durch das Konzept typisiert ist und deren Name einen lokalen Bereich im Konzept hat. Die Attribute werden in der Spezialisierungshierarchie vererbt.
Attribut: =
Attributname
Ergebnistyp
Beschreibung
Attributname: = Symbol
Ergebnistyp: = Konzept
Beschreibung: = (eine Beschreibung des gleichen Typs wie derjenige der Funktionen)
Die vererbten Attribute können durch zwei Mittel spezialisiert sein: durch die Spezialisierung des Ergebnistyps und durch eine neue Beschreibung.
Die Wahl, eine unitäre Funktion wie ein Attribut zu definieren und nicht wie eine Funktion, ist eine Frage der Einschätzung, wissend, daß ein Attribut eine Information enthält, die lokal mit einem Konzept (und mit seinen Unterkonzepten) verknüpft ist.
Die Schlußfolgerungsschicht (14) beschreibt die Transformationen der konzeptuellen Objekte der Domänenschicht, die durch die Schlußfolgerungsschritte und die Informationsflußgraphen bestimmt sind, in die diese Transformationen eingetragen sind.
Die konzeptuellen Objekte der Schlußfolgerungsschicht sind die Schlußfolgerungsstrukturen, die Operatoren und die Rollen.
Die Schlußfolgerungsstrukturen beschreiben die Graphen (in Fig. 3 dargestellt) für den Informationsfluß zwischen den Operatoren (301 bis 306) und den Rollen (311 bis 318). Diese Schlußfolgerungsstrukturen übermitteln keine Informationen über die Anwendungssequenzen der Operatoren, sondern machen nur die durch den Informationsflußgraphen auferlegten Bedingungen sichtbar. Die Schlußfolgerungsstrukturen haben eine besondere graphische Darstellung. Ein Beispiel ist in Fig. 7 in dem linken Fenster dargestellt. Die Operatoren (knowledge sources) beschreiben die Schlußfolgerungsrelationen zwischen den Fällen von Konzepten und Relationen (ein Fall eines Konzepts ist ein Objekt, das zu der durch das Konzept definierten Klasse gehört, und ein Fall einer n-wertigen Relation ist ein n-Tupel, das zu einer Erweiterung der Relation gehört). Ein Operator "benutzt" und "erzeugt" Fälle von Konzepten und Relationen. Die Operatoren können primitive oder strukturierte sein.
Ein strukturierter Operator besitzt eine Liste von Operanden und ein Ergebnis. Die Operanden und das Ergebnis werden Rollen genannt. Seine Beschreibung ist durch eine Schlußfolgerungsstruktur gegeben, mit der besonderen Eigenschaft, daß der einzige Knoten ohne Nachfolger das Ergebnis des beschriebenen strukturierten Operators ist und die einzigen Knoten ohne Nachfolger die Operanden des Operators sind. Die Operatoren, die in der Schlußfolgerungsstruktur vorkommen, können ihrerseits primitive oder strukturierte sein.
Ein primitiver Operator ermöglicht das Beschreiben einer "elementaren" Transformation, deren weiteres Zerlegen mittels einer Schlußfolgerungsstruktur nicht von Interesse ist. Die Art der Beschreibung eines primitiven Operators wird noch Gegenstand der Abhandlung sein. Es ist vor allem eine Frage des Wissens, ob die betreffende Schlußfolgerungsrelation durch ihre abstrakten Eigenschaften (die Eigenschaften der Operanden und des Ergebnisses) oder auf konstruktive Weise, indem die Rechenvorgänge, die die Transformation umsetzen, angegeben werden, zu beschreiben sind. Diese Vorgänge können entweder in einer algorithmischen Sprache oder mittels einer Gesamtheit von Erstellungsregeln oder in anderen Formalismen beschrieben sein.
Die Rollen (38) der in Anhang 5 ausgeführten Beispiele von primitiven Operatoren sind in Anhang 4 angegeben. Diese Rollen sind die Operanden und die Ergebnisse der Operatoren. Eine Rolle besitzt einen Namen und eine Liste von Konzepten oder Relationen der Domäne, die die "Rollen" des Typs der Operanden und der Ergebnisse der Operatoren spielen.
Die Task-Schicht (13) beschreibt eine erste Ebene zur Steuerung der Schlußfolgerungen. Tatsächlich beschreibt die Task- Schicht den Steuergraphen der primitiven Operatoren, die in der Schlußfolgerungsschicht definiert sind, die die Beschreibung ihres Ablaufgraphen enthalten.
Dieser Steuergraph ist mittels der konzeptuellen Objekte der Task-Schicht, die die Prozeduren (auch als Tasks und Verfahren bezeichnet) sind, beschrieben. Diese Prozeduren sind "Programme", die in einer nicht typisierten imperativen/prozeduralen Sprache geschrieben sind, die die in der Schlußfolgerungsschicht definierten primitiven Operatoren den Fällen von Konzepten und Relationen zuordnen.
Die Prozedur "Darstellen-angemessene-Produkte" aus Anhang 6 trägt die in der Schlußfolgerungsstruktur "Bestimmen-Produkt" aus Fig. 3 enthaltenen Operatoren in den Steuergraphen ein, der unter dem Bezugszeichen 5301 in dem Prozedurfenster 53 in Fig. 5 dargestellt ist.
Die meisten gegenwärtig entwickelten Modelle haben relativ einfache Anwendungen zum Gegenstand, in denen eine Feinbeschreibung in der Strategieschicht redundant ist. In diesen Fällen kann das "allgemeine" Verhalten der Bedienungsperson in völlig prozeduraler Weise beschrieben werden. Dies hat zum Wiederaufgreifen der Diskussion über die Existenz der Strategieschicht (12) selbst geführt. Jedenfalls ist die Strategieschicht (12) in Anwendungen größeren Ausmaßes, die mehrere Experten-"Tasks" (Überwachung, Diagnostik, Planung) und die Anwendung im Zusammenhang mit Wissen einsetzen, eine wesentliche Komponente des Expertisenmodells.
Die konzeptuellen Objekte der Strategieebene sind die internen Ziele (120). Die externen Ziele sind jene, die auf der Komponentenebene der Gesamtheit der Ziele der vernünftigen Bedienungsperson definiert sind. In der Strategieschicht sind diese Ziele in einem Graphen (Fig. 2) zur Zerlegung der Ziele angeordnet. Weitere Ziele (die internen Ziele) gehen aus der Zerlegung "Exportieren" der Ziele in Unterziele hervor und sind direkt in der Strategieschicht des Wissenskörpers definiert.
Die Ziele sind Aussagen über den Zustand und den künftigen Zustand der Umgebung, in der sich die vernünftige Bedienungsperson bewegt. Die Zustände und die Entwicklung der Umgebung können und müssen aus Gründen der Synthese und der globalen Sichtbarkeit in abstrakter Form (nicht einfach als Konfigurationen der Werte der Wahrnehmungen in der Zeit) ausgedrückt sein. Diese abstrakte Darstellung muß jederzeit wieder in eine konkrete Darstellung umgewandelt werden können. Ausgehend von einem konkreten Zustand, d. h. einer Konfiguration der Werte der Wahrnehmungen, muß auf eindeutige Weise der entsprechende abstrakte Zustand bestimmt werden können.
Die konzeptuellen Objekte der Strategieschicht (12) (unabhängig davon, ob sie externe oder interne (120) sind) lassen sich in zerlegbare und elementare Ziele unterscheiden.
Ein zerlegbares Ziel (121 oder 123, Fig. 2) ist ein Zwischenknoten des Graphens für die Ziele; es besitzt einen Typ (UND/ODER) sowie eine Liste von Unterzielen (124, 125) und kann mit einer Gesamtheit von Regeln zur Auswahl (1210, 1230) aus den Unterzielen (Ziel ODER) oder zur Relaxation der Unterziele (Ziel UND) versehen sein. Diese Regeln ermöglichen im Zusammenhang mit dem Zustand der Umgebung die Wahl zwischen dem Aufstellen des Unterziels (Knoten ODER) oder dem Nichtaufstellen des Unterziels (Knoten UND).
Ein elementares Ziel (122, 124, 125) kann (vernünftigerweise) nicht weiter in Unterziele zerlegt werden. Es kann nur durch das Ausführen einer Prozedur (Task-Schicht) erreicht werden. Wenn mehrere Verfahren in Betracht kommen, um ein elementares Ziel zu erreichen, sind die Prozeduren, die diese Verfahren beschreiben, an dieses elementare Ziel angegliedert.
Es wird angemerkt, daß die Schichten des Wissenskörpers Relationen enthalten, die nützliche Eigenschaften haben. Wenn sie in einer geraden Folge (von oben nach unten, Strategie, Task, Schlußfolgerung, Domäne) angeordnet sind, läßt sich erkennen, daß die Objekte einer Schicht (über den Namen) auf Objekte derselben Schicht oder darunterliegender Schichten verweisen, jedoch nie auf Objekte darüberliegender Schichten. Wichtige Eigenschaften eines konzeptuellen Modells sind auf Eigenschaften des Graphen der Verweise unter den konzeptuellen Objekten reduzierbar.
Ein konzeptuelles Modell ist absteigend zusammenhängend, wenn für jedes Ziel wenigstens ein Weg in dem gerichteten Graphen der Verweise existiert, der von dem betreffenden Ziel ausgeht und zu einer Handlung führt. Ein konzeptuelles Modell ist aufsteigend zusammenhängend, wenn für jede Wahrnehmung oder Handlung wenigstens ein Weg in dem gerichteten Graphen der Verweise existiert, der von einem Ziel ausgeht und zu der betreffenden Wahrnehmung/Handlung führt.
Eine konzeptuelles Modell ist zusammenhängend, wenn es absteigend zusammenhängend und aufsteigend zusammenhängend ist.
Eine konzeptuelles Modell ist ökonomisch, wenn für jedes Objekt des Wissenskörpers wenigstens ein Weg in dem nicht gerichteten Graphen der Verweise zwischen einem Ziel und einer Wahrnehmung/Handlung existiert, der über das betreffende Objekt führt.
Die Eigenschaft des Zusammenhangs eines Modells garantiert, daß jedes Ziel "bearbeitet" ist und daß jede Wahrnehmung/Handlung benutzt wird. Sie garantiert eindeutig weder die semantische Vollständigkeit des Wissenskörpers noch die Richtigkeit der Verweise.
Die Eigenschaft der Ökonomie eines Modells garantiert das Fehlen nicht benutzter konzeptueller Objekte. Die Steuerung der Eigenschaft des Zusammenhangs und der Ökonomie ist Teil der Verifizierungs- und Validierungshandlungen. Der Zusammenhang ist ein Maß für die Übereinstimmung und die Vollständigkeit, während die Ökonomie vor allem hinsichtlich der Lesbarkeit und Wartungsfähigkeit nützlich ist.
Die Struktur des Expertisenmodells sowie die Verfügbarkeit der gattungsmäßigen konzeptuellen Objekte bilden einen Leitfaden für das Sammeln und Interpretieren der Expertise. Das sich stellende Problem ist, zu wissen, wie der Aufbau des Modells und die Struktur in Schichten des Wissenskörpers anzupacken ist.
- Der Wissenskörper wird ausgehend von den Zielen und den Wahrnehmungen/Handlungen von außen nach innen (outside-in) in Angriff genommen. Eine vollständige Liste der externen Ziele sowie die Wahrnehmungen/Handlungen, die a priori der vernünftigen Bedienungsperson zur Verfügung stehen, werden erstellt. Die Modellierung wird fortgesetzt mit der Bildung des Baums der Ziele und der Definition der internen Unterziele. Parallel dazu werden die konkreten Entitäten (Objekte der Handlungen und der Wahrnehmungen) sowie die Relationen und die Funktionen, in denen sie auftreten, modelliert. Die in dem Ziel hervorgerufenen Zustände ergeben eine erste Modellierung der abstrakten Entitäten. Ausgehend vom Baum der Ziele werden Entwürfe von Prozeduren (Task-Schicht) und somit Operatoren definiert, die die Elemente der Schlußfolgerungsschicht bilden.
- von innen nach außen (inside-out):
Es handelt sich sozusagen um die Näherung durch Interpretationsmodelle. Nach dem schnellen Identifizieren einer oder mehrerer gattungsmäßigen Schlußfolgerungsstrukturen (Diagnostik, Planung, ...) werden diese als Leitfaden benutzt, um die Schlußfolgerungs- und Task-Schichten aufzubauen. Der Ablauf findet anschließend nach oben (der Strategieschicht) und nach unten (der Domänenschicht) bis zu den externen Zielen und den Wahrnehmungen/Handlungen statt.
- von oben nach unten (top-down):
Ausgehend von den Zielen des Systems wird längs aller Schichten abgestiegen, indem der Baum der Unterziele, die Definition der den elementaren Zielen angegliederten Prozeduren, die Definition der Schlußfolgerungsstrukturen und der Operatoren und im weiteren Verlauf die Definition der Konzepte und der Relationen, die die Rollen typisieren, durchlaufen werden. Dies ist eine durch die Bearbeitungen geführte Näherung.
- von unten nach oben (bottom-up):
Ausgehend von der Beschreibung der Konzepte und der Relationen der Domäne wird durch die Schichten bis zur Strategieschicht aufgestiegen. Dies ist eine durch die Daten geführte Näherung.
Diese Typologie ist in dem Sinn abstrakt, daß jede dieser Näherungen in wörtlichem Sinn nur eine theoretische Vorstellung ist. In Wirklichkeit wird eine real zugeordnete Methode immer eine Mischung sein. Die obige Methode "outside-in" ist vor allem bei neuen und schwierigen Fragestellungen geeignet, während die obige Methode "inside-out" (durch Interpretationsmodelle) bei immer wiederkehrenden Fragestellungen geeignet ist.
Der Vorteil der Erfindung besteht darin, daß eine beliebige Methode angenommen und im Verlauf der Beschreibung des Modells die Methode geändert werden kann.
Dies wird durch eine Mehrfenster-Umgebung mit einer direkten Handhabung auf einem graphischen Arbeitsplatzrechner ermöglicht. Die Erfindung enthält Hilfswerkzeuge zur Organisation des Expertisenlexikons und zum Aufbau des konzeptuellen Modells.
Somit bietet die Software die Möglichkeit, die Objekte des Expertisenmodells dank der Hilfswerkzeuge zum Editieren, zum Organisieren, zum Beratungsuchen und zur Steuerung zu bearbeiten.
Eine erste Familie der Gesamtheit von graphischen Editoren ermöglicht für jedes konzeptuelle Objekt, das zu den verschiedenen Schichten des Modells gehört, das Anzeigen eines Fensters, das das Erfassen der Eigenschaften des Objekts und der zwischen diesem Objekt und weiteren Objekten derselben Schicht oder anderer Schichten maßgebenden Verbindungsglieder erleichtert und anleitet. So ermöglicht ein erstes Fenster (30) das Beschreiben der Funktionen (152), die zur Domäne (15) gehören. Dieses Fenster (30) läßt in dem Menübereich den Namen der Funktion erscheinen, der in eine erste, mit "Name" bezeichnete aktive Zone (301) eingetragen wird. Eine zweite aktive Zone (302) dieses Fensters (30) enthält einen Rollbalken (3020), mit dem, wenn diese Zone gefüllt ist, eines der in dieser zweiten Zone (302) aufgenommen Argumente (parameters) ausgewählt werden kann, um z. B. mittels des Schalters (3021) "Entfernen" (remove) den ausgewählten Parameter zu entfernen oder mittels des Schalters (3022) "Hinzufügen" ein Argument an der angezeigten Stelle hinzuzufügen. Eine dritte aktive Zone (303) "Ergebnis" (result) ermöglicht dem Anwender, das Ergebnis, das der Funktion entspricht, die gerade präzisiert wird, einzutragen. So würde dieser Schalter (303), wenn auf die Funktion "Dauer" (152) des Anhangs 3 Bezug genommen wird, die Information "Gesamt" enthalten. Eine letzte aktive Zone (304) schließlich ermöglicht dem Anwender, die Beschreibung der Funktion über die Tastatur einzugeben. Ein Schalter "Annullieren" (305) ermöglicht mit seiner Aktivierung, den im Fenster (30) ausgeführten Vorgang zu annullieren, ein Schalter "Aktualisieren" (306) ermöglicht, den Speicherinhalt in Abhängigkeit der über die Tastatur in der oder den verschiedenen aktiven Zonen eingegebenen Informationen zu aktualisieren und die Bindeglieder zwischen den verschiedenen Objekten des Modells zu editieren, wobei in den anderen Objekten die Bindeglieder angezeigt werden, die das beschriebene Objekt mit den bereits beschriebenen Objekten haben kann. Ein Schalter (307) "mehr" ermöglicht das Erweitern der Anzeige um weitere zusätzliche Informationen, wie weiter unten im Zusammenhang mit dem Relationsfenster zu sehen ist. Schließlich sind in den Schaltern (309) die Funktionen "Leitfaden", "Bibliothek" und "Verlassen des Funktionseditors" (30) zusammengefaßt.
Ein zweites Fenster (200) ermöglicht das Editieren der Relationen (151) der Domänenschicht (15). Dieses Fenster enthält aktive Zonen (201, 202, 204) die mit den aktiven Zonen (301, 302, 304) des Funktionsfensters identisch sind. Die aktive Zone (202) ermöglicht das Beschreiben der Felder jeder Relation und das Bezeichnen der mit diesen Feldern verknüpften Konzepte. Das Fenster enthält in seiner aktiven Zone (201) die Bezeichnung der Relation "nahe" (21, Anhang 2), das aus den Feldern "Datum" (16, Anhang 1) und "Reise" (11, Anhang 1) besteht, die Konzepte sind, wovon jedes in einem dem Editieren von Konzepten (100) entsprechenden Fenster beschrieben wird. Auf ähnliche Weise ermöglicht der aktive Schalter (205) das Annullieren dessen, was zuvor in die aktiven Zonen des Fensters (200) eingeschrieben worden ist, der Schalter (206) ermöglicht das Aktualisieren des Speicherinhalts und der Bindeglieder zwischen den verschiedenen Objekten der verschiedenen Schichten, der Schalter "weniger" (2080) ermöglicht die Verkleinerung des Fensters auf die minimale Größe, die durch die Anzeige der aktiven Zonen "Menü" (200), "Name" (201), "Felder" (202) und "Beschreibung" (204) gebildet wird. In seiner durch Betätigen der Schaltfläche "mehr" (207) gesteuerten erweiterten Anzeige enthält das Relationsfenster (200), wie in Fig. 4 dargestellt ist, eine aktive Zone (2081) mit Querverweisen auf die Schlußfolgerungen. Ein Rollbalken (20812) ermöglicht in dieser aktiven Zone "Querverweise auf Schlußfolgerungen" (2081) die Auswahl einer Stelle und die Schalter "Entfernen" (20811) und "Hinzufügen" ermöglichen das Entfernen bzw. das Hinzufügen von Querverweisen auf die Schlußfolgerungen. Ein Schalter "Liste" (20813) ermöglicht das Auflisten und Anzeigen der Schlußfolgerungen des Modells, ein Schalter "Editieren" (20814) ermöglicht das Editieren der durch den Rollbalken (20810) ausgewählten Schlußfolgerung und somit den direkten Übergang zur Anzeige eines Fensters (140), das das Editieren der ausgewählten Schlußfolgerung in der aktiven Zone der "Querverweise auf Schlußfolgerungen" ermöglicht, die zur Beschreibung der Relation im Verlauf der Anzeige beiträgt. Auf ähnliche Weise ermöglicht eine zusätzliche aktive Zone (2082) das Bezeichnen der Querverweise mit den Domänen und das Angeben des dieser Beschreibung hinzuzufügenden oder aus dieser zu löschenden Konzepts an den durch den Rollbalken (20820) ausgewählten Stellen. So ermöglicht diese aktive Zone (2082) das Einrichten von Bindegliedern zwischen der Relation und den Konzepten der Domäne, während die vorhergehende aktive Zone (2081) das Einrichten von Bindegliedern mit den Schlußfolgerungsstrukturen der Schlußfolgerungsschicht ermöglicht. Ferner löst in diesem Fenster zur Beschreibung einer Relation des Modells das Hinzufügen oder das Entfernen einer Schlußfolgerung oder einer Domäne nach Anwahl des Schalters "Aktualisieren" (206) das automatische Aktualisieren der Bindeglieder aus, die in den Schlußfolgerungen oder den Domänen, die mit dieser Relation verbunden sind, angezeigt werden können.
Ein dritter Typ von Fenstern (100) ermöglicht das Editieren der Konzepte der Domäne. Dieser dritte Typ von Fenstern (100) ist auf gleiche Weise wie die Fenster für die Funktionen (30) und Relationen (200) mit drei aktiven Zonen aufgebaut, wovon eine erste Zone (101) das Eintragen des Konzeptnamens ermöglicht, eine zweite (102) das Definieren der dem Konzept hinzuzufügenden oder wegzunehmenden Attribute ermöglicht und eine dritte (104) das Definieren der Konzeptbeschreibung ermöglicht. Die aktive Zone "Attribute" (102) enthält wie für die Zonen "Felder" (202) und "Argument" (502) einen Rollbalken (1020) und die Schalter "Entfernen" (1021) und "Hinzufügen" (1022). Die Aktivierungsschalter (105, 106, 107) besitzen Funktionen, die mit den Funktionen der Aktivierungsschalter (305 bis 407) identisch sind, und die Schalter (109) besitzen Funktionen, die mit den Funktionen der Aktivierungsschalter (209, 309) identisch sind.
Eine vierter Typ von Fenstern (130) ermöglicht die Beschreibung der Prozeduren der Task-Schicht. Dieses Fenster enthält wie die vorhergehenden Fenster aktive Zonen (1301) zur Defini tion des Prozedurnamens, (1304) zur Beschreibung der Prozedur, (1305) zur Annullierung der eingegebenen Informationen, (1306) zur Aktualisierung der Daten und der der Prozedur zugeordneten Bindeglieder, (1307) zur Vergrößerung der durch das Fenster angezeigten Informationen und die Schalter (1309), die das Anzeigen der Funktion "Leitfaden", der Bibliothek oder des Verlassens dieses Editors ermöglichen. Ferner enthält dieses Prozedurfenster (130) eine aktive Zone (1308), die es ermöglicht, die Verweise auf die Schlußfolgerungen, die von diesen Prozeduren aufgerufen werden, anzuzeigen und durch die Funktion "Editieren" (13084), den entsprechenden Schlußfolgerungsgraphen zu editieren. Diese aktive Zone enthält außerdem wie in der aktiven Zone (2081) des Relationsfensters einen Schalter "Entfernen" (13081), um einen Verweis auf eine Schlußfolgerung zu entfernen, einen Schalter "Liste" (13083), um die Schlußfolgerungen aufzulisten, (13082), um an die Stelle, auf die der Pfeil des Rollbalkens (13080) zeigt, eine Schlußfolgerung hinzuzufügen.
Desgleichen enthält ein fünftes Zielfenster (124) die aktiven Zonen (124), um den Zielnamen zu benennen, (1244), um die Beschreibung dieses Ziel auszuführen, (1243), um den Zieltyp zu bezeichnen und (1248), um die Prozeduren, mit denen dieses Ziel verbunden sein kann, zu bezeichnen. Die aktive Zone (1248) ist vom derselben Art wie die aktive Zone (1308) des Prozedurfensters (130). Dieses Fenster enthält ebenfalls die Schalter (1245) zur Annullierung, (1246) zur Aktualisierung und die Schalter (1249), die dieselben Funktionen wie die Schalter (309) ermöglichen.
Ein sechstes Fenster zum Editieren von Schlußfolgerungen (140) enthält eine Menüleiste (141), die über einen aktivierbaren Schalter (1412) das Verlassen des Editors ermöglicht, über einen aktivierbaren Schalter "Graph" (1413) das Erzeugen eines Graphen, durch einen Schalter "Akte" (1414) das Sichtbarmachen der Schlußfolgerungsakten, durch einen Schalter "Filter" (1415) das Filtern ..., durch einen Schalter "Hilfe" (11416) das Führen des Anwenders und durch einen Schalter "Säubern" (1417) ein Säubern der Schlußfolgerung auszuführen. Dieses Fenster enthält eine zweite aktive Zone (142), die einen Erzeugungsschalter enthält, der das Erzeugen eines neuen Schlußfolgerungsgraphen ermöglicht, und eine dritte aktive Zone "Aktion" (143), die die herkömmlichen Schalter zum Editieren, Drucken, Verschieben, Entfernen und Duplizieren sowie einen Schalter "Anmerkung" enthält, der das Zuordnen von Anmerkungen für einen Operator oder eine Rolle ermöglicht. Rollbalken (144, 145) ermöglichen das Verschieben und/oder das Vergrößern des Hauptfensters (146). In dem Fenster (146) erscheint der für die betreffende Schlußfolgerung erzeugte Graph. So kann, wenn der in Fig. 3 dargestellte Schlußfolgerungsgraph betrachtet wird, das Fenster (146) der Beschreibung des Operators (306) "Überprüfen der Bedingungen" entsprechen, die Rolle 1 (316) dem Konzept "Produktkandidat", wobei die Rolle 2 "Kundenbedingung" (317) vom Konzepttyp "Bedingung" und die Rolle 3 "Produkt-optimal" (318) vom Konzepttyp "Produkt" ist.
Die Zonen (141, 142, 143, 144, 145) des Schlußfolgerungsfensters sind vom gleichen Typ wie die Fenster für die Wurzeln (51 bis 54), die es ermöglichen, die Schlußfolgerungsgraphen (5188) für jede der Schlußfolgerungen, die das Definieren der Zielegraphen ermöglichen, (526) für jedes der durch das Modell definierten Ziele die Prozedurgraphen (5300) für das Prozedurwurzelfenster (53) und die Domänen für das Fenster (54) zu definieren.
Diese Fenster ermöglichen außerdem das Anzeigen und das Aufrufen der Strategiedateien in dem Zielwurzelfenster (52); der Schlußfolgerungsdateien (517) in dem Schlußfolgerungswurzelfenster (51); gleiches gilt für das Prozedurwurzelfenster (53), das die Definition der Graphen zum Aufruf von Prozeduren, (5300) für die Prozedur 1, (5301) für die Prozedur 2 und (5302) für die Prozedur 3, ermöglicht. Ein letztes Wurzelfenster (54) ermöglicht, die verschiedenen Objekte wie "Konzepte, "Funktion" und "Relation", die die Domäne der Expertise sowie die verschiedenen Dateien der Domäne bilden, in seiner Hauptzone (546) zusammenzufassen und sichtbarzumachen. Dieses Fenster enthält außerdem die verschiedenen Aktivierungszonen, die das Aufzeichnen, entweder durch Graphiken oder durch Editieren oder durch Drucken oder durch Erzeugen neuer Objekte, die zur Domäne gehören, ermöglichen.
Schließlich umfaßt die Software nach dem Hochfahren die Anzeige eines in Fig. 6 dargestellten Piktogramms (60), mit dem über das Piktogramm (600) das Fenster (61), über das Piktogramm (601) das Fenster "Modell" (62) und über das Piktogramm (602) die in den Fig. 5 abgebildeten Fenster aufgerufen werden können. Das Eingangsfenster (61) der Software ermöglicht über die Schalter das Laden (610), das Erzeugen(611), das Sichern (612), das Definieren der auszuführenden Operation und über die Radioknöpfe (614) das Definieren des Objekts, mit dem die Operation ausgeführt wird, falls es sich um ein Glossar, ein konzeptuelles Modell oder aufzubewahrende Dokumente zur Bildung eines Expertisenmodells handelt. Die Schalter (613) für das Editieren, das Drucken, das Exportieren und für Anmerkungen ermöglichen das Ausführen der obigen Operationen mit einem der Objekte des Fensters.
Schließlich wird dieses Fenster durch die Schalter (615), die die gleichen Funktionen wie die Schalter (309) haben, und durch die Schalter (616) vervollständigt, die das Erlangen von Informationen oder das Sichtbarmachen eines der durch die Radioknöpfe bezeichneten Elemente ermöglichen. Das Modellfenster (62) enthält vier Schalter, wovon jeder einer Schicht des Modells, (620) für die Strategie, (621) für die Task, (622) für die Schlußfolgerung, (623) für die Domäne, zugeordnet ist, die den Zugriff auf eine der Schichten des Expertisenmodells ermöglichen.
Eine aktive Zone (628) ermöglicht das Definieren des Typs des Objekteditors, den der Anwender über das Fenster in der durch die Schalter (620 bis 623) definierten Schicht aufruft, die Zone (627) definiert den Objektnamen und der Rollbalkencursor (624) ermöglicht das Definieren der Stelle, an der das Objekt hinzugefügt werden soll. Schließlich haben die Schalter (625 und 626) die gleichen Funktionen wie die Schalter (615, 616).
Die in dem Fenster (61) dargestellte Glossarfunktion ermöglicht, nachdem ein Wartungsdokument geladen wurde, durch Auswahl über den ersten Radioknopf (Wartungsdokument) und nach Auswahl der aktiven Zone "Laden" (load) (610), über den zweiten Radioknopf des Fensters (61) die Funktion "Glossar" auszuwählen und den Schalter "Erzeugen" (611) zu aktivieren. Diese letzte Operation bewirkt das Einblenden eines Fensters "Glossar", während das erste das Einblenden eines zweiten Fensters bewirkt, in dem das Wartungsdokument erscheint. Die Maus oder eine beliebiges anderes Mittel ermöglichen das Verschieben eines Cursors, der das Hervorheben eines Wortes bewirkt, das ausgewählt werden soll. Eine aktive Zone "Exportieren" des Fensters "Wartungsdokument" ermöglicht das Übertragen des ausgewählten Wortes in das Glossarfenster. Dieses Wort erscheint dann in dem Glossarfenster an der durch den Cursor mit nach unten weisendem Pfeil bezeichneten Stelle. Auf diese Weise ermöglicht die dem System zugehörige Software das Definieren der zur Definition des konzeptuellen Modells erforderlichen Glossare und anschließend das Definieren des Modells.
Mit den Definitionsschritten des Modells oder bei jeder Aktualisierung des Modells, wenn der Anwender ein neues Objekt einführt, z. B. eine neue Rolle in einem Schlußfolgerungsgraphen, sucht die Software, nachdem der Anwender die Operation in dem Schlußfolgerungsgraphen validiert hat, in den Dateien der verschiedenen Objekte, abhängig von dem Schlußfolgerungsgraphen und der neu definierten Rolle, die Verweise und speichert diese in jenem Unterabschnitt des Speichers, der diesem Speichern dient. Anschließend zeigt die Anzeige mit dem Aufruf eines Fensters eines Objekts, das mit einem Objekt verknüpft ist, das gerade hinzugefügt worden ist, direkt das Bindeglied mit dem neu hinzugefügten Objekt an. Wenn z. B. eine Relation erzeugt wird und die Typen seiner Felder durch Konzepte spezifiziert werden, wird, wenn das entsprechende Konzeptfenster angezeigt ist, die Relation automatisch in der Querverweiszone dieses Fensters eingeblendet. Die durch die Software realisierte Familie von Funktionen, die gerade beschrieben worden ist, ermöglicht das Erzeugen der rückverfolgbaren Bindeglieder, indem die in dem konzeptuellen Modell bestehenden Bindeglieder gespeichert und durchlaufen werden. Die Objekte des Modells sind in Modulen angeordnet. Um innerhalb eines Moduls auf die Objekte eines anderen Moduls verweisen zu können, muß das betreffende Modul importiert werden. ANHANG 1 Domänenschicht ANHANG 1 (Fortsetzung 1) ANHANG 1 (Fortsetzung 2) ANHANG 2 Relationen ANHANG 3 Funktionen ANHANG 4 Rollen ANHANG 5 Operatoren ANHANG 5 (Fortsetzung 1) ANHANG 5 (Fortsetzung 2) ANHANG 6 Task-Schicht ANHANG 6 (Fortsetzung 1)

Claims

1. Verfahren zur konzeptuellen Expertisenmodellierung in einem Datenverarbeitungssystem, das versehen ist mit einer Zentraleinheit, einem Hauptspeicher und einer Anzeigevorrichtung, die im Mehrfenster-Graphikmodus arbeitet, wobei jedes Fenster mit einem System lokaler Koordinaten und mit einem Mittel zum Zeigen auf wenigstens eine aktive Zone in einem Fenster, die auf wenigstens eine durch ein äußeres Ereignis gebildete Informationseinheit reagieren kann, versehen ist, wobei der aktiven Zone eine Gesamtheit erster Funktionen zugeordnet ist, die Editoren genannt werden und wenigstens eine zweite Funktion zur Reaktion auf eine Aktivierung enthalten, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, daß es darin besteht, wenigstens einem Fenster eine im voraus definierte Anzahl von konzeptuellen Objekten zuzuordnen, die einen Wissenskorpus bilden, der in vier Expertisenmodellierungsschichten organisiert ist, nämlich einer ersten Strategieschicht, einer zweiten Task-Schicht, einer dritten Schlußfolgerungsschicht und einer vierten Domänenschicht, wobei jedes Fenster die Anzeige, die Editierung und die Sicherung von Verbindungen zwischen diesen konzeptuellen Objekten ermöglicht und die automatische Aktualisierung der Verbindungsglieder der konzeptuellen Objekte durch die Aktualisierung oder die Modifizierung eines konzeptuellen Objekts ermöglicht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die konzeptuellen Objekte aus Relationen, Begriffen, Konstanten, Operatoren, Rollen, Schlußfolgerungsstrukturen, Tasks, Zielen gebildet sind.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß es einen Schritt zum Steuern der Anzeige eines Fensters für die Erzeugung eines Glossars, das der anschließenden Definition der zu beschreibenden Objekte dient, enthält.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Erzeugung des Glossar die folgende Schritte enthält:

- Anzeigen eines Glossarfensters und eines Datenbankfensters für hierarchisierte Daten, in dem das im Speicher angetroffene dokumentierte Wissen angezeigt wird,

- Wahl der Option des Erzeugens eines Worts, Hervorheben eines ausgewählten Texts in dem einem Text der hierarchisierten Datenbank zugeordneten Fenster, um es an das Glossar zu übertragen,

- Übertragen des Wortes an das Glossar durch Wahl eines Übertragungspfeils,

- Editieren der Bindeglieder zwischen dem Glossar und dem dokumentierten Wissen.

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Fenster als aktive Zone einen Schalter "mehr" enthält, der es ermöglicht, die Anzahl der in dem Fenster dargestellten Informationenfelder zu erhöhen.

6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es für jedes Fenster einen Schritt der Anzeige eines Feldes enthält, das die Bindeglieder eines Objekts mit den anderen Objekten angibt und die Erzeugung von Bindegliedern eines Objekts mit den anderen Objekten ermöglicht.

7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Fenster als aktive Zone einen Schalter "weniger" enthält, der es ermöglicht, eine Beschränkung der Abmessung des Fensters sowie der darin angezeigten Informationen auf die wesentlichen Informationen vorzunehmen.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die konzeptuellen Objekte der Domänenschicht aus Begriffen, Beziehungen und Funktionen gebildet sind, wobei auf sie durch die Schlußfolgerungs-, Task- und Strategieschichten Bezug genommen wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die konzeptuellen Objekte der Schlußfolgerungsschicht aus Schlußfolgerungs-, Operatoren- und Rollenstrukturen gebildet sind.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die konzeptuellen Objekte der Task-Schicht aus Prozeduren gebildet sind.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die konzeptuellen Objekte der Strategieschicht aus Zielen gebildet sind.