WO2004104919A2 - Expert system for evaluating an information gain with regard to a state of a system - Google Patents

Expert system for evaluating an information gain with regard to a state of a system Download PDF

Info

Publication number
WO2004104919A2
WO2004104919A2 PCT/EP2004/002225 EP2004002225W WO2004104919A2 WO 2004104919 A2 WO2004104919 A2 WO 2004104919A2 EP 2004002225 W EP2004002225 W EP 2004002225W WO 2004104919 A2 WO2004104919 A2 WO 2004104919A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
information
state
determined
evaluation
evaluating
Prior art date
Application number
PCT/EP2004/002225
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
WO2004104919A3 (en
Inventor
Joachim Horn
Marco Pellegrino
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Aktiengesellschaft filed Critical Siemens Aktiengesellschaft
Publication of WO2004104919A2 publication Critical patent/WO2004104919A2/en
Publication of WO2004104919A3 publication Critical patent/WO2004104919A3/en

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06NCOMPUTING ARRANGEMENTS BASED ON SPECIFIC COMPUTATIONAL MODELS
    • G06N5/00Computing arrangements using knowledge-based models
    • G06N5/04Inference or reasoning models
    • G06N5/046Forward inferencing; Production systems

Definitions

  • the invention relates to an expert system for evaluating an information gain about a state of a system.
  • information about a system to be recognized must be recorded.
  • the information can be used to provide a forecast or an assessment of the state of the system.
  • The will practice; the system available information is usually presented in the form of statistical state variables. Examples of such variables are physical quantities in a detection system for detecting diseases, e.g. Color properties of a characteristic appearing on a body, body temperature, blood pressure or other quantities that can be measured on a body.
  • ⁇ images and extraction of disease information from the images are usually determined using image recordings.
  • the information is usually present in an image in such a way that it is read in the course of a scanning process, e.g. with a camera, and finally can be evaluated in one continuous run using a method suitable for recognition.
  • a method is known from [1] in which images are segmented into specific areas, in the segmented areas relevant information of non-relevant (superfluous) gen) information is separated and the relevant information is then extracted and evaluated from the segmented areas. Gray values, contour lines or texture information are read from the images.
  • a background pattern for example, is understood here as superfluous information, which should be separated from a relevant foreground feature of the image. By eliminating the background pattern, less data can be processed so that the image can be classified more quickly.
  • a method is known from [3] in which the condition information of a system is based on an entropy measure Is evaluated.
  • the emphasis is on minimizing the entropy value through the collection of information by means of suitable questions to a system to be recognized, or on reducing the uncertainty of the knowledge when collecting the information about the system.
  • an overall uncertainty regarding a statement or information about a state of the system derived from the observation is statistically evaluated.
  • the algorithm is also designed in such a way that the value of the total uncertainty or that of the entropy decreases after a question is asked.
  • relevant information e.g. the question of vaccination against a disease whose symptoms are present is not taken into account.
  • the accumulated information consisting for example of symptoms A, B, and C of the system, which increases the likelihood of a certain disease, could no longer be asked the question about a vaccination, since this question would increase entropy.
  • Information about the system can at the same time increase the likelihood of a correct prognosis of one disease and decrease that of another, so that the entropy ate remains constant. Nevertheless, this information or the corresponding question has relevance for the final determination of the state of the system.
  • the invention is therefore based on the object of specifying a device in which information about a state of a system can be assessed more reliably and better.
  • the invention thus consists of an expert system for determining a status of a system, which comprises the following features: a means for determining status information of the system,
  • control unit for controlling the agent
  • a first predicted state of the system is determined from the information
  • a first probability is determined with which the first predicted state matches the actual state of the system
  • a second predicted state of the system is determined using the combination of the information and the additional information, a second probability is ascertained with which the second predicted state corresponds to the actual state of the system, - A difference between the first and the second probabilities is determined and this is used as an evaluation measure for an information gain about the system through the additional information, and - using the control unit, the mean is controlled depending on the evaluation measure.
  • the processes carried out by the means and by the units are preferably carried out iteratively, so that a final determination of a state of the system can be achieved.
  • the expert system has the advantage that even information that would increase the entropy of knowledge in the state-of-the-art entropy-based method and would therefore not be used there is reliably evaluated by using the direct relationship between the first and the second probability can be. This enables rapid convergence to a determination of the actual state of the system.
  • a “system” can be an object, a grouping of interacting objects or a human body.
  • the objects can be technical devices, human organs or structures within an electronic network, for example the Internet.
  • “Status information” means information about the status of the system.
  • Additional information means additional information about the state of the system.
  • “Actual state” is understood to mean the state of the system which is actually present and which is ultimately to be recognized or determined by the accumulation of state information.
  • the means for determining status information of the system are preferably sensors.
  • the means can also be implemented as an input or receiving unit for information, for example as a camera or a keyboard.
  • the means are able to determine information about a state of the system and additional information about the state of the system.
  • the control unit is preferably a switching unit, the function of which is to activate the means for determining status information of the system.
  • the evaluation unit is preferably a computer program product, the function of which is preferably an evaluation of status information of the system.
  • evaluation and control units are controlled by a single computer program product and are each part of a computer.
  • the expert system preferably has a storage medium or a plurality of storage media in order to store state information of the system, modeled states of one or more systems and program code for controlling the evaluation and control units.
  • the modeled states and stored state information of the system belong to a knowledge base of the expert system.
  • Portable storage media such as CD-ROM or floppy disks can of course be used.
  • the expert system is preferably used as a technical aid for determining the condition of a human body.
  • the determination is preferred a diagnosis, which is aimed for a body of unknown state.
  • the means for determining status information of the system thus request, for example, a patient, for example via a screen, to provide information about their physical condition. This information is preferably recorded by the expert system using a keyboard.
  • the means and units mentioned in the expert system with their respective functions mentioned therein are used in the method for evaluating information gain about the state of a system.
  • the relevance of an expected state information is determined.
  • the relevance is assessed by the fact that the information gained by fulfilling the information requirement is a criterion of relevance.
  • the relevance of the response to be expected can be a priority of the request for the status information.
  • An example of the above-mentioned request for status information is a question to a patient or the query of a sensor which can determine a status of a system.
  • the determination of status information about the system can therefore be implemented by requesting status information about the system.
  • a cost / benefit analysis is carried out for the determination of the status information, an optimal request for information only being carried out when the benefits of the request, that is to say the possible the information gained through the request is greater than the cost of the request.
  • a list of certain requirements for information in a memory is presorted from the current available information status to a smaller selection of the requirements.
  • the expert system has a smaller list of possible requirements available, so that a reduced computing effort is guaranteed.
  • 1 shows the course of a relevance assessment of status information via a system.
  • a first probability function for the state of the system is determined from first information about the system, a second probability function is calculated from this first information and additional information,
  • a distance measure between the probability functions is calculated by summing a non-negative distance measure of the probabilities over all possible states of the system
  • the expected value of the distance measure between the probability functions is determined and this is used as an evaluation measure for gaining information about the system through the additional information.
  • FIG. 1 shows a sequence of evaluating information to be requested about the system, in which a stored te list 100 of possible questions q k , starting with questions ql and finally with question qn, for the question with the highest relevance for the given level of information about the system.
  • the information to be requested is understood as a question.
  • An a priori stochastic distribution (a model), or given information, or else an observation or observations ⁇ 1, step 101, of the system to be diagnosed is assumed.
  • the observation is carried out by the means for determining status information of the system.
  • On the left in the figure is a column 100 in which a list of questions q k is given.
  • a prognosis Prl ( ⁇ l), step 102 that the system is in a certain state is determined.
  • the probability that the prognosis Prl ( ⁇ ) corresponds to the actual state Pl (St), step 103 is determined by a computer or by the evaluation unit.
  • Step 104 in the figure indicates the question q1, which is for example asked of a patient.
  • the question is first exposed in step 106 to an answer a k ⁇ from the system S (bottom left), which could be answered with “yes” or “no”, for example, or not at all.
  • the answer a i is an example of additional information ⁇ 2, which can take up a binary form 1 or 0 in a computer.
  • a next forecast Pr2 (a ki U ⁇ ) is determined in step 107, which uses the knowledge from a combination of the information ⁇ l and a k ⁇ or ⁇ 2.
  • a second probability P2 (St) that the prognosis Pr2 (a k ⁇ ) matches the actual state is determined in step 108.
  • the difference between the first and second probabilities P1 (St) and P2 (St) is thus specified in step 105 D p ⁇ p2 . It is a measure of the relevance of a question q.
  • the value of this difference then becomes a database or forwarded to list 100, where either the question is actually asked to the patient if the difference is sufficient, or list 100 is searched for a further, more relevant question. All possible questions are exposed to an expected answer.
  • the control unit controls the means for determining the status information of the system as a function of the difference between the probabilities.
  • the regulation can be used to obtain information to be received or an answer to a question
  • a ki is the expected answer to a question to be asked q k , ⁇ state information, for example a given observation of the state of the system, the probability of a state d ⁇ j with a given observation ⁇ with the expected response a i , and p (di j / ⁇ ) the probability of a state dij with a given observation ⁇ and w ⁇ j represent the weight of the variable d ⁇ .
  • the relevance of information to be obtained is defined on the basis of a function of the changes in the state probabilities of a (sub) set of stochastic variables, the function value of which, with identical probabilities, is minimal with and without information and increases monotonically with increasing difference in the probabilities.
  • the relevance of a question or the gain of information about the system is first evaluated in such a way that the greatest possible changes in knowledge after the question has been asked, even if uncertainty is introduced, increase its relevance.
  • the difference in the probabilities of the presence of a particular state of the system by
  • the difference or change in the state probabilities pd y ) is first normalized to a positive value using an absolute value function abs ⁇ x) or by squaring.
  • abs ⁇ x an absolute value function
  • the difference between the state probabilities after a question may have been asked can be used as a distance measure.
  • Using the amount function ensures that responses that reduce the likelihood of a condition, for example the vaccination against a certain disease, also make a positive contribution.
  • the relevance of the question is preferably determined with the regulation
  • the information level can be a priori, stochastic distribution, status information or an observation ⁇ of the status of the system.
  • the list of questions is thus influenced by the current level of information in such a way that it excludes certain questions.
  • the evaluation of the relevance of the questions can also be understood as the evaluation of missing information of the stochastic model.
  • the missing information is the expected answer to a question to be asked. However, it is not necessarily restricted to this form.
  • the exemplary embodiment of the invention presented here can be supplemented by means of a network, the selected questions being sent to a client with the highest relevance and the answers being received, stored and evaluated accordingly by a server.
  • the expert system can determine the actual state of a process, for example a manufacturing process, on the basis of the electronic query of the variables generated in the process by sensors.
  • the missing information of the stochastic model here are the unknown variables of the industrial process, such as temperature of a supply means, pressure, speed of an assembly line, number of certain defects of a product on an assembly line.
  • These states can all of suitable sensors are queried and the procurement of various information by the sensors is controlled by the method described for the 1 medical method.
  • the results of the evaluation or classification can be used to control the process using a feedback loop.
  • the information recorded by the sensors can be queried automatically by a suitably equipped computer.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Computing Systems (AREA)
  • Data Mining & Analysis (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Computational Linguistics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • Artificial Intelligence (AREA)
  • Medical Treatment And Welfare Office Work (AREA)
  • Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)

Abstract

The invention relates to an expert system for evaluating an information gain with regard to the state of a system, comprising: a means for determining an item of state information of the system and; an evaluation unit for evaluating the item of state information. According to the invention, an item of information (ζ1) concerning an actual state of a system is determined and at least one item of additional information ((ζ2) concerning the actual state of the system is determined. A first forecasted state (Pr1((ζ1)) of the system is determined from the item of information, and a first probability (P1(St)) is determined with which the first forecasted state matches the actual state of the system. A second forecasted state of the system (Pr2(akl U (ζ)) is determined. A second probability (P2(St)) is determined with which the second forecasted state matches the actual state of the system. A difference (Dp1p2) between the first and the second probabilities is determined, and this difference is used as an evaluation measure for an information gain with regard to the system based on the item of additional information, and the determining means is controlled according to said evaluation measure.

Description

Beschreibungdescription
Expertensystem zur Bewertung eines Informationsgewinns über einen Zustand eines Systems.Expert system for evaluating a gain in information about the state of a system.
Die Erfindung betrifft ein Expertensystem zur Bewertung eines Informationsgewinns über einen Zustand eines Systems.The invention relates to an expert system for evaluating an information gain about a state of a system.
Bei automatischen Erkennungssystemen müssen Informationen über ein zu erkennendes System erfasst werden. Die Informationen können verwendet werden um eine Prognose oder eine Einschätzung über den Zustand des Systems zu liefern. Dabei werden die üben; das System verfügbaren Informationen meist in der Form von statistischen Zustandsvariablen dargestellt. Beispiele für solche Variablen sind bei einem Erkennungssystem zur Erkennung von Krankheiten physikalischen Größen wie z.B. Farbeigenschaften eines an einem Körper erscheinenden Merkmals, Körpertemperatur, Blutdruck oder sonstige Größen die an einem Körper gemessen werden können.With automatic recognition systems, information about a system to be recognized must be recorded. The information can be used to provide a forecast or an assessment of the state of the system. The will practice; the system available information is usually presented in the form of statistical state variables. Examples of such variables are physical quantities in a detection system for detecting diseases, e.g. Color properties of a characteristic appearing on a body, body temperature, blood pressure or other quantities that can be measured on a body.
Bekannte Erkennungssysteme setzen Verfahren ein, bei denen Modelle des zu erkennenden Systems generiert werden, die eine sinnvolle und schnelle Auswertung von Informationen ermögli-r chen. Für medizinische ErkennungsSysteme sind insbesondere eine Reihe von Verfahren zur Auswertung von medizinischenKnown recognition systems use methods in which models of the system to be recognized are generated which enable a meaningful and quick evaluation of information. A number of methods for the evaluation of medical are in particular for medical recognition systems
Bildern und Extrahierung von Krankheitsinformationen aus den Bildern bekannt. Die Symptome eines Patienten werden üblicherweise über Bildaufnahmen ermittelt. Die Information ist meist in einem Bild derart vorhanden, dass sie im Zuge eines Scanningverfahrens abgelesen wird wie z.B. mit einer Kamera, und schließlich anhand eines für eine Erkennung geeigneten Verfahrens in einem ununterbrochenen Durchlauf bewertet werden kann.Known images and extraction of disease information from the images. The symptoms of a patient are usually determined using image recordings. The information is usually present in an image in such a way that it is read in the course of a scanning process, e.g. with a camera, and finally can be evaluated in one continuous run using a method suitable for recognition.
Aus [1] ist ein Verfahren bekannt, bei dem Bilder in bestimmte Bereiche segmentiert werden, in den segmentierten Bereichen relevante Informationen von nichtrelevanten (überflüssi- gen) Informationen getrennt werden und anschließend die relevante Information aus den segmentierten Bereichen extrahiert und bewertet wird. Dabei werden Grauwerte, Konturlinien oder Texturinformationen aus den Bildern abgelesen. Als überflüs- sige Informationen wird hier zum Beispiel ein Hintergrundmuster verstanden, welches von einem relevanten Vordergrundmerkmal des Bildes getrennt werden sollte. Durch die Beseitigung des Hintergrundmusters können weniger Daten bearbeitet werden sodass eine schnellere Klassifizierung des Bildes erreicht werden kann.A method is known from [1] in which images are segmented into specific areas, in the segmented areas relevant information of non-relevant (superfluous) gen) information is separated and the relevant information is then extracted and evaluated from the segmented areas. Gray values, contour lines or texture information are read from the images. A background pattern, for example, is understood here as superfluous information, which should be separated from a relevant foreground feature of the image. By eliminating the background pattern, less data can be processed so that the image can be classified more quickly.
Für die Auswertung der in den Bildern enthaltenen Merkmalen sind bestimmte statistische Verfahren, wie beispielsweise aus [2] , bekannt die neuronale Netze oder Clustering Modelle für Erkennungen und Klassifizierungen der in den Bildern enthaltenen Objekte verwenden.For the evaluation of the features contained in the images, certain statistical methods, such as, for example, from [2], are known which use neural networks or clustering models for recognizing and classifying the objects contained in the images.
Für automatische Erkennungsverfahren, bei denen ein Zustand eines Systems nicht in einem einzigen Zuge erfasst werden kann, wie z.B. bei der Bestimmung einer zu Beginn unbekannten Krankheit eines Patienten, werden Verfahren herangezogen, die die stufenmäßige Ansammlung von Informationen so lange ausführen, bis eine zuverlässige Prognose über den tatsächlichen Zustand des Systems möglich ist. Diese Systeme müssen eine hohe Adaptivität aufweisen, um schnelle Diagnosen aus sehr unterschiedlichen physikalischen oder körperlichen Symptomen zu ermöglichen, wie z.B. verschiedene Fiebertemperaturen, die bei einer bestimmten Krankheit individuell, d.h. von Patient zu Patient, unterschiedlich sein können.For automatic detection processes in which a state of a system cannot be detected in one go, e.g. When determining a patient's initially unknown illness, methods are used which carry out the gradual accumulation of information until a reliable prognosis of the actual state of the system is possible. These systems must be highly adaptive to enable quick diagnoses from very different physical or physical symptoms, such as different fever temperatures that are individual for a specific disease, i.e. can vary from patient to patient.
Die Relevanz einer Information über ein Zustand eines Systems wird bisher unter Verwendung von Größen wie Entropie, Varianz, Gewicht der Evidenz, Nutzen oder daraus abgeleiteten Größen ermittelt [3] .The relevance of information about a state of a system has so far been determined using variables such as entropy, variance, weight of evidence, utility or variables derived therefrom [3].
Aus [3] ist zum Beispiel ein Verfahren bekannt, bei dem die Züstandsinformation eines Systems anhand eines Entropiemaßes bewertet wird. Es wird auf eine Minimierung des Entropiewertes durch die Ansammlung von Informationen durch geeignete Fragen an ein zu erkennenden System abgehoben, bzw. auf eine Verringerung der Unsicherheit des Wissens bei der Ansammlung der Information über das System. Für eine Beobachtung oder Information wird eine Gesamtunsicherheit hinsichtlich eines aus der Beobachtung abgeleiteten Aussage oder Information über einen Zustand des Systems statistisch bewertet.For example, a method is known from [3] in which the condition information of a system is based on an entropy measure Is evaluated. The emphasis is on minimizing the entropy value through the collection of information by means of suitable questions to a system to be recognized, or on reducing the uncertainty of the knowledge when collecting the information about the system. For an observation or information, an overall uncertainty regarding a statement or information about a state of the system derived from the observation is statistically evaluated.
Aus Gründen der Optimierung eines, solchen Algorithmus sind bei einer Beobachtung oder bei einer Beschaffung von Zustand- sinformationenen Kosten / Nutzen Gesichtspunkte zu berücksichtigen. Der Algorithmus wird auch so ausgelegt, dass nach der Stellung einer Frage der Wert der gesamten Unsicherheit, bzw. der der Entropie, sinkt. Er weist jedoch einige Nachteile auf. Offensichtlich relevante Informationen, die aber zu einer Erhöhung des Entropiemaßes führen, wie z.B. die Frage nach der Impfung gegen einer Krankheit, deren Symptome vorliegen, werden nicht berücksichtigt. In diesem Fall könnte nach einigen Schritten während der Ausführung des Algorithmus die angesammelte Information, bestehend beispielsweise aus Symptomen A, B, und C des Systems, welche die Wahrscheinlichkeit einer bestimmten Krankheit erhöhen, die Frage nach einer Impfung nicht mehr gestellt werden, da diese Frage die Entro- pie erhöhen würde.For reasons of optimizing such an algorithm, consideration of costs / benefits should be taken into account when observing or procuring status information. The algorithm is also designed in such a way that the value of the total uncertainty or that of the entropy decreases after a question is asked. However, it has some disadvantages. Obviously relevant information that leads to an increase in the entropy measure, e.g. the question of vaccination against a disease whose symptoms are present is not taken into account. In this case, after a few steps during the execution of the algorithm, the accumulated information, consisting for example of symptoms A, B, and C of the system, which increases the likelihood of a certain disease, could no longer be asked the question about a vaccination, since this question would increase entropy.
Auch kann eine Information über das System gleichzeitig die Wahrscheinlichkeit einer richtigen Prognose einer Krankheit erhöhen und die einer anderen erniedrigen, so dass das Entro- pie aß konstant bleibt. Dennoch besitzt diese Information bzw. die entsprechende Frage eine Relevanz für die entgültige Bestimmung des Zustands des Systems.Information about the system can at the same time increase the likelihood of a correct prognosis of one disease and decrease that of another, so that the entropy ate remains constant. Nevertheless, this information or the corresponding question has relevance for the final determination of the state of the system.
Die Relevanz einer Frage wird also durch die erwartete Ände- rung des Entropiemaßes nicht ausreichend beschreiben. Ein weiterer Nachteil des Entropie-basierten Verfahrens liegt darin, dass es gegen numerische Fehler empfindlich ist.The relevance of a question is therefore not adequately described by the expected change in the entropy measure. Another disadvantage of the entropy-based method is that it is sensitive to numerical errors.
Somit liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung anzugeben, bei der eine Information über ein Zustand eines Systems zuverlässiger und besser bewertet werden kann.The invention is therefore based on the object of specifying a device in which information about a state of a system can be assessed more reliably and better.
Die Aufgabe wird durch ein Expertensystem und ein Verfahren gemäß den jeweiligen unabhängigen Ansprüchen gelöst.The task is solved by an expert system and a method according to the respective independent claims.
So besteht die Erfindung aus einem Expertensystem zur Ermittlung eines Zustands eines Systems, welcher folgende Merkmale umfasst: ein Mittel zur Ermittlung einer Zustandsinformation des Systems,The invention thus consists of an expert system for determining a status of a system, which comprises the following features: a means for determining status information of the system,
- eine Steuereinheit zur Steuerung des Mittels,a control unit for controlling the agent,
- eine Bewertungseinheit zur Bewertung der Zustandsinformation, wobei - unter Verwendung des Mittels- An evaluation unit for evaluating the status information, wherein - using the means
- eine Information über einen tatsächlichen Zustand des Systems ermittelt wird und- Information about an actual state of the system is determined and
- mindestens eine Zusatzinformation über den tatsächlichen Zustand des Systems ermittelt wird, - unter Verwendung der Bewertungseinheit- at least one additional piece of information about the actual state of the system is determined, - using the evaluation unit
- aus der Information ein erster prognostizierter Zustand des Systems ermittelt wird,a first predicted state of the system is determined from the information,
- eine erste Wahrscheinlichkeit ermittelt wird, mit welcher der erste prognostizierte Zustand mit dem tatsäch- liehen Zustand des Systems übereinstimmt,a first probability is determined with which the first predicted state matches the actual state of the system,
- unter Verwendung der Kombination der Information und der Zusatzinformation ein zweiter prognostizierter Zustand des Systems ermittelt wird, eine zweite Wahrscheinlichkeit ermittelt wird, mit wel- eher der zweite prognostizierter Zustand mit dem tatsächlichen Zustand des Systems übereinstimmt, - eine Differenz zwischen der ersten und der zweiten Wahrscheinlichkeiten ermittelt wird und diese als ein Bewertungsmaß für einen Informationsgewinn über das System durch die Zusatzinformation verwendet wird, - und unter Verwendung der Steuereinheit das Mittel in Abhängigkeit des Bewertungsmaßes gesteuert wird.a second predicted state of the system is determined using the combination of the information and the additional information, a second probability is ascertained with which the second predicted state corresponds to the actual state of the system, - A difference between the first and the second probabilities is determined and this is used as an evaluation measure for an information gain about the system through the additional information, and - using the control unit, the mean is controlled depending on the evaluation measure.
Die vom Mittel und von den Einheiten ausgeführten Prozesse werden vorzugsweise iterativ ausgeführt, sodass eine endgül- tige Bestimmung eines Zustands des Systems erreicht werden kann.The processes carried out by the means and by the units are preferably carried out iteratively, so that a final determination of a state of the system can be achieved.
Das Expertensystem hat den Vorteil, dass auch Informationen, die bei dem zum Stand der Technik gehörenden entropiebasier- ten Verfahren die Entropie des Wissens erhöhen und damit dort nicht verwendet werden würden, durch die Verwendung der direkten Beziehung zwischen der ersten und der zweiten Wahrscheinlichkeit zuverlässig bewertet werden können. Somit wird eine schnelle Konvergenz zu einer Bestimmung über den tat- sächlichen Zustand des Systems ermöglicht.The expert system has the advantage that even information that would increase the entropy of knowledge in the state-of-the-art entropy-based method and would therefore not be used there is reliably evaluated by using the direct relationship between the first and the second probability can be. This enables rapid convergence to a determination of the actual state of the system.
Ein „System" kann dabei ein Objekt, eine Gruppierung von zusammenwirkenden Objekten oder ein menschlicher Körper sein. Die Objekte können technische Geräte, menschliche Organe oder Strukturen innerhalb eines elektronischen Netzwerks, beispielsweise des Internets, sein.A “system” can be an object, a grouping of interacting objects or a human body. The objects can be technical devices, human organs or structures within an electronic network, for example the Internet.
Unter „Zustandsinformation" wird eine Information über den Zustand des Systems verstanden.“Status information” means information about the status of the system.
Unter „Zusatzinformation" wird eine zusätzliche Information über den Zustand des Systems verstanden.“Additional information” means additional information about the state of the system.
Unter „tatsächlicher Zustand" wird der Zustand des Systems verstanden, der tatsächlich vorliegt, und der schließlich durch die Ansammlung von Zustandsinformationen erkannt oder bestimmt werden soll. Die Mittel zur Ermittlung einer Zustandsinformation des Systems sind vorzugsweise Sensoren. Alternativ können die Mittel auch als Eingabe- oder Empfangseinheit für eine Informa- tion, also beispielsweise als eine Kamera oder eine Tastatur, realisiert werden. Die Mittel sind in der Lage, eine Information über einen Zustand des Systems und eine Zusatzinformation über den Zustand des Systems zu ermitteln.“Actual state” is understood to mean the state of the system which is actually present and which is ultimately to be recognized or determined by the accumulation of state information. The means for determining status information of the system are preferably sensors. Alternatively, the means can also be implemented as an input or receiving unit for information, for example as a camera or a keyboard. The means are able to determine information about a state of the system and additional information about the state of the system.
Die Steuereinheit ist vorzugsweise eine Schalteinheit, deren Funktion die Aktivierung der Mittel zur Ermittlung einer Zustandsinformation des Systems ist.The control unit is preferably a switching unit, the function of which is to activate the means for determining status information of the system.
Die Bewertungseinheit ist vorzugsweise ein Computerprogram - produkt, dessen Funktion vorzugsweise eine Bewertung einer Zustandsinformation des Systems ist.The evaluation unit is preferably a computer program product, the function of which is preferably an evaluation of status information of the system.
Es wird bevorzugt, dass die Funktionen der Bewertungs- und Steuerungseinheiten von einem Rechner übernommen werden.It is preferred that the functions of the evaluation and control units are taken over by a computer.
Es wird auch bevorzugt, dass die Bewertungs- und Steuerungseinheiten von einem einzigen Computerprogrammprodukt gesteuert werden und jeweils Teile eines Rechners sind.It is also preferred that the evaluation and control units are controlled by a single computer program product and are each part of a computer.
Das Expertensystem verfügt vorzugsweise über ein Speichermedium oder über mehrere Speichermedia um Zustandsinformationen des Systems, modellierte Zustände eines oder mehrerer Systeme und Programmcode zur Steuerung der Bewertungs- und Steuerungseinheiten abzuspeichern. Die modellierten Zustände und abgespeicherten Zustandsinformationen des Systems gehören zu einer Wissensbasis des Expertensystems. Tragbare Speichermedia wie z.B. CD-ROM oder Disketten sind dabei selbstverständlich einsetzbar.The expert system preferably has a storage medium or a plurality of storage media in order to store state information of the system, modeled states of one or more systems and program code for controlling the evaluation and control units. The modeled states and stored state information of the system belong to a knowledge base of the expert system. Portable storage media such as CD-ROM or floppy disks can of course be used.
Das Expertensystem wird vorzugsweise als technisches Hilfsmittel für die Bestimmung des Zustands eines menschlichen Körpers eingesetzt. Dabei ist die Bestimmung vorzugsweise eine Diagnose, welche für einen Körper unbekannten Zustands angestrebt wird. Die Mittel zur Ermittlung einer Zustandsinformation des Systems fordern also beispielsweise einen Patienten an, beispielsweise über einen Bildschirm, eine Informa- tion über seinen körperlichen Zustand abzugeben. Die Aufnahme dieser Information vom Expertensystem geschieht dabei vorzugsweise über eine Tastatur.The expert system is preferably used as a technical aid for determining the condition of a human body. The determination is preferred a diagnosis, which is aimed for a body of unknown state. The means for determining status information of the system thus request, for example, a patient, for example via a screen, to provide information about their physical condition. This information is preferably recorded by the expert system using a keyboard.
Beim Verfahren zu Bewertung eines Informationsgewinns über den Zustand eines Systems werden die im Expertensystem genannten Mittel und Einheiten mit deren dort genannten jeweiligen Funktionen eingesetzt.The means and units mentioned in the expert system with their respective functions mentioned therein are used in the method for evaluating information gain about the state of a system.
Es ist vorteilhaft, wenn beim Expertensystem oder beim Ver- fahren, die Relevanz einer zu erwartenden Zustandsinformation, beispielsweise nach einer Anforderung der Zustandsinformation, bestimmt wird. Die Relevanz wird dadurch bewertet, dass der Informationsgewinn durch die Erfüllung der Informations-Anforderung ein Kriterium der Relevanz ist. Die Rele- vanz der zu erwartenden Antwort kann dabei als Priorität der Anforderung der Zustandsinformation sein.It is advantageous if, in the expert system or in the method, the relevance of an expected state information, for example after a request for the state information, is determined. The relevance is assessed by the fact that the information gained by fulfilling the information requirement is a criterion of relevance. The relevance of the response to be expected can be a priority of the request for the status information.
Ein Beispiel der oben genannten Anforderung einer Zustandsinformation ist eine Frage an einen Patienten oder die Abfrage eines Sensors, welcher ein Zustand eines Systems ermitteln kann.An example of the above-mentioned request for status information is a question to a patient or the query of a sensor which can determine a status of a system.
Die Ermittlung einer Zustandsinformation über das System ist also mittels einer Anforderung einer Zustandsinformation über das System realisierbar.The determination of status information about the system can therefore be implemented by requesting status information about the system.
Um eine genauere Aussage über den Gewinn, bzw. der Relevanz einer Information zu liefern wird für die Ermittlung der Zustandsinformationen eine Kosten / Nutzen-Analyse durchgeführt wobei optimal eine Anforderung für eine Information erst ausgeführt wird, wenn die Nutzen der Anforderung, also der mög- liehe Informationsgewinn durch die Anforderung, größer als die Kosten der Anforderung sind.In order to provide a more precise statement about the gain or the relevance of information, a cost / benefit analysis is carried out for the determination of the status information, an optimal request for information only being carried out when the benefits of the request, that is to say the possible the information gained through the request is greater than the cost of the request.
Um eine schnellere Konvergenz zu einer endgültigen Aussage über den tatsächlichen Zustand des Systems zu ermöglichen, wird eine Liste von bestimmten Anforderungen für eine Information in einem Speicher vom momentanen zur Verfügung stehenden Informationsstand auf eine kleinere Auswahl der Anforderungen vorsortiert. Bei der anschließenden Bewertung steht dem Expertensystem eine kleinere Liste von möglichen Anforderungen zur Verfügung sodass eine verringerter Rechenaufwand gewährleistet wird.In order to enable a faster convergence to a final statement about the actual state of the system, a list of certain requirements for information in a memory is presorted from the current available information status to a smaller selection of the requirements. In the subsequent evaluation, the expert system has a smaller list of possible requirements available, so that a reduced computing effort is guaranteed.
Die Erfindung wird anhand der Zeichnung und Ausführungsbei- spielen näher erläutert. Dabei zeigtThe invention will be explained in more detail with reference to the drawing and exemplary embodiments. It shows
Figur 1 den Ablauf einer Relevanzbewertung einer Zustandsinformation über ein System.1 shows the course of a relevance assessment of status information via a system.
Vorzugsweise wird zur Bewertung des Informationsgewinns über den Zustand des SystemsIt is preferable to evaluate the information gained about the state of the system
- aus einer ersten Information über das System eine erste Wahrscheinlichkeitsfunktion für den Zustand des Systems ermittelt, - aus dieser ersten Information und einer Zusatzinformation eine zweite Wahrscheinlichkeitsfunktion berechnet,a first probability function for the state of the system is determined from first information about the system, a second probability function is calculated from this first information and additional information,
- ein Abstandsmaß zwischen den Wahrscheinlichkeitsfunktionen berechnet, indem ein nichtnegatives Abstandsmaß der Wahrscheinlichkeiten über alle möglichen Zustände des Systems summiert wird,a distance measure between the probability functions is calculated by summing a non-negative distance measure of the probabilities over all possible states of the system,
- der Erwartungswert des Abstandsmaßes zwischen den Wahrscheinlichkeitsfunktionen ermittelt und dieser als ein Bewertungsmaß für einen Informationsgewinn über das System durch die Zusatzinformation verwendet.- The expected value of the distance measure between the probability functions is determined and this is used as an evaluation measure for gaining information about the system through the additional information.
In Figur 1 wird ein Ablauf der Bewertung einer anzufordernden Information über das System gezeigt, bei dem eine gespeicher- te Liste 100 von möglichen Fragen qk, beginnend mit der Fragen ql und abschließend mit der Frage qn, nach der Frage mit der höchsten Relevanz beim gegebenen Informationsstand über das System gesucht wird. Die anzufordernde Information wird also in diesem Beispiel als eine Frage verstanden.FIG. 1 shows a sequence of evaluating information to be requested about the system, in which a stored te list 100 of possible questions q k , starting with questions ql and finally with question qn, for the question with the highest relevance for the given level of information about the system. In this example, the information to be requested is understood as a question.
Es wird eine a priori stochastische Verteilung (ein Modell) , bzw. eine gegebene Information oder aber auch eine Beobachtung oder Beobachtungen φ 1 , Schritt 101, des zu diagnosti- zierenden Systems vorausgesetzt. Die Beobachtung wird vom Mittel zur Ermittlung einer Zustandsinformation des Systems ausgeführt. Links in der Figur ist eine Spalte 100 in der eine Liste von Fragen qk angegeben ist . Mit der Information φ 1 wird eine Prognose Prl(φl), Schritt 102, dass das System sich in einem bestimmten Zustand befindet, ermittelt. Zunächst wird die Wahrscheinlichkeit, dass die Prognose Prl (φ ) mit dem tatsächlichen Zustand übereinstimmt Pl(St), Schritt 103, von einem Rechner bzw. von der Bewertungseinheit ermittelt.An a priori stochastic distribution (a model), or given information, or else an observation or observations φ 1, step 101, of the system to be diagnosed is assumed. The observation is carried out by the means for determining status information of the system. On the left in the figure is a column 100 in which a list of questions q k is given. With the information φ 1, a prognosis Prl (φl), step 102, that the system is in a certain state is determined. First, the probability that the prognosis Prl (φ) corresponds to the actual state Pl (St), step 103, is determined by a computer or by the evaluation unit.
Schritt 104 in der Figur gibt die Stellung einer Frage ql an, welche beispielsweise einem Patienten gestellt wird. Die Frage wird zunächst in Schritt 106 einer Antwort akι aus dem System S (unten links) ausgesetzt, welche beispielsweise mit „Ja" oder „Nein" beantwortet werden könnte, oder gar nicht. Die Antwort ai ist ein Beispiel einer zusätzlichen Information φ2, welche eine binäre Form 1 oder 0 in einem Rechner aufnehmen kann. Nach Erhalt der zusätzlichen Information φ2 wird eine nächste Prognose Pr2 (aki U φ) in Schritt 107 ermit- telt, welche das Wissen aus einer Kombination der Informationen φl und akι bzw. φ2 verwendet. Zunächst wird eine zweite Wahrscheinlichkeit P2(St), dass die Prognose Pr2(akι) mit dem tatsächlichen Zustand übereinstimmt, in Schritt 108 ermittelt. Die Differenz zwischen der ersten und zweiten Wahr- scheinlichkeiten Pl(St) und P2 (St) wird in Schritt 105 also Dpιp2 angegeben. Sie ist ein Maß der Relevanz einer Frage q . Der Wert dieser Differenz wird dann zu einer Datenbank bzw. zur Liste 100 weitergeleitet, wo entweder bei ausreichender Differenzhöhe die Frage tatsächlich dem Patienten gestellt wird, oder die Liste 100 für eine weitere, relevantere Frage durchsucht wird. Dabei werden alle möglichen Fragen einer zu erwartenden Antwort ausgesetzt. Für die Stellung der Frage q steuert die Steuereinheit die Mittel zur Ermittlung der Zustandsinformation des Systems in Abhängigkeit der Differenzhöhe zwischen den Wahrscheinlichkeiten. Der Gewinn einer zu erhaltenden Information bzw. einer Antwort zu einer Frage kann mit der VorschriftStep 104 in the figure indicates the question q1, which is for example asked of a patient. The question is first exposed in step 106 to an answer a k ι from the system S (bottom left), which could be answered with “yes” or “no”, for example, or not at all. The answer a i is an example of additional information φ2, which can take up a binary form 1 or 0 in a computer. After receiving the additional information φ2, a next forecast Pr2 (a ki U φ) is determined in step 107, which uses the knowledge from a combination of the information φl and a k ι or φ2. First, a second probability P2 (St) that the prognosis Pr2 (a k ι) matches the actual state is determined in step 108. The difference between the first and second probabilities P1 (St) and P2 (St) is thus specified in step 105 D p ι p2 . It is a measure of the relevance of a question q. The value of this difference then becomes a database or forwarded to list 100, where either the question is actually asked to the patient if the difference is sufficient, or list 100 is searched for a further, more relevant question. All possible questions are exposed to an expected answer. To answer the question q, the control unit controls the means for determining the status information of the system as a function of the difference between the probabilities. The regulation can be used to obtain information to be received or an answer to a question
Figure imgf000012_0001
Figure imgf000012_0001
gebildet werden, wobei aki die erwartete Antwort zu einer zu stellenden Frage qk, φ eine Zustandsinformation, beispielsweise eine gegebene Beobachtung des Zustandes des Systems,
Figure imgf000012_0002
die Wahrscheinlichkeit eines Zustandes d±j bei gegebener Beobachtung φ mit der erwarteten Antwort ai, und p(dij/φ) die Wahrscheinlichkeit eines Zustandes dij bei gege- bener Beobachtung φ und w±j das Gewicht der Variablen d^ darstellen.
a ki is the expected answer to a question to be asked q k , φ state information, for example a given observation of the state of the system,
Figure imgf000012_0002
the probability of a state d ± j with a given observation φ with the expected response a i , and p (di j / φ) the probability of a state dij with a given observation φ and w ± j represent the weight of the variable d ^.
Die Relevanz einer zu erhaltenden Information wird anhand einer Funktion der Änderungen der Zustandwahrscheinlichkeiten einer (Teil-) Menge von stochastischen Variablen definiert, deren Funktionswert bei identischen Wahrscheinlichkeiten mit und ohne Information minimal ist und mit wachsender Differenz der Wahrscheinlichkeiten monoton steigt. Die Relevanz einer Frage oder der Informationsgewinn über das System wird zu- nächst derart bewertet, dass die größtmöglichen Änderungen des Wissens nach der Stellung der Frage, auch wenn Unsicherheit eingeführt wird, seine Relevanz erhöhen. Die Differenz der Wahrscheinlichkeiten des Vorliegens eines bestimmten Zustandes des Systems, die durchThe relevance of information to be obtained is defined on the basis of a function of the changes in the state probabilities of a (sub) set of stochastic variables, the function value of which, with identical probabilities, is minimal with and without information and increases monotonically with increasing difference in the probabilities. The relevance of a question or the gain of information about the system is first evaluated in such a way that the greatest possible changes in knowledge after the question has been asked, even if uncertainty is introduced, increase its relevance. The difference in the probabilities of the presence of a particular state of the system by
Figure imgf000012_0003
gebildet wird, ist ein Maß des Gewinns einer Antwort nach der Stellung einer Frage qk bei deren Beantwortung eine Wahrscheinlichkeit des Zustands d,- erwartet wird. Die Differenz bzw. Änderung der Zustandswahrscheinlichkeiten p dy) wird zunächst anhand einer Betragsfunktion abs{x) oder durch Quadrieren in einen positiven Wert normiert. Somit kann die Differenz zwischen den Zustandswahrscheinlichkeiten nach der möglichen Stellung einer Frage als ein Abstandsmaß verwendet werden. Durch Verwendung der Betragsfunktion wird erreicht, dass auch Antworten, die die Wahrscheinlichkeit eines Zustandes erniedrigen, zum Beispiel die vorhandene Impfung gegen einer bestimmten Krankheit, einen positiven Beitrag liefern.
Figure imgf000012_0003
is a measure of the gain of an answer after asking a question q k, when answered a probability of the state d, - is expected. The difference or change in the state probabilities pd y ) is first normalized to a positive value using an absolute value function abs {x) or by squaring. Thus, the difference between the state probabilities after a question may have been asked can be used as a distance measure. Using the amount function ensures that responses that reduce the likelihood of a condition, for example the vaccination against a certain disease, also make a positive contribution.
Die Relevanz der Frage wird vorzugsweise mit der VorschriftThe relevance of the question is preferably determined with the regulation
eg(qk,Φ) = ∑p(α«|φ)e(flφ) t gebildet wobei
Figure imgf000013_0001
die Wahrscheinlichkeit einer Antwort akl bei gegebener Beobachtung Φ des Systems darstellt.
eg (q k , Φ) = ∑p (α «| φ) e ( flφ ) t formed where
Figure imgf000013_0001
represents the probability of an answer a kl given the observation Φ of the system.
Nachdem die Auswahl einer Frage festgelegt worden ist, werden weitere Schritte die zum Abschluss des erfinderischen Klassi- fizierungs- oder Diagnostizierverfahrens notwendig sind, ausgeführt.After the selection of a question has been determined, further steps which are necessary for completing the inventive classification or diagnosis method are carried out.
Hier wird der oben geschilderte erwartete Gewinn von den Kosten der Fragestellung subtrahiert. Dieses könnte zum Beispiel mit der Vorschrift neg(qk,Φ) = eg(qk,Φ) -c(qk) ausgeführt werden, wobei ck die Kosten der Frage, wie zum Beispiel die Dauer bis zum Ergebnis einer Blutprobe, dargestellt. Aus dieser Differenz ergibt sich der Nettogewinn bei Stellung einer bestimmten Frage. Die beste Frage kann also mit qk*{φ) gestellt werden, wobei vorzugsweise die Bedingung k * (Φ) = argmax(neg(qk,Φ)) gesetzt wird. Die Frage wird optimal erst gestellt, sobald der erwartete Nettogewinn der Fragestellung größer als Null ist. Da zu Anfang einer Fragenstellungssequenz eine große Liste von Fragen zur Verfügung stehen würde, welche über alle Fragen zu allen möglichen Zuständen eines Systems verfügt, wird es bevorzugt, die Liste von Fragen bei einem gegebenen Informationsstand vorzusortieren, damit bei der Relevanzbewertung einer Frage eine kleinere, gezieltere Liste vorliegt. Der Informationsstand kann dabei eine a priori, stochastische Verteilung, eine Zustandsinformation oder eine Beobachtung φ des Zustandes des Systems sein. Die Liste von Fragen wird also vom momentanen Informationsstand derart beeinflusst, dass sie bestimmte Fragen ausschließt.Here the expected profit described above is subtracted from the cost of the question. This could be done, for example, with the rule neg (q k , Φ) = eg (q k , Φ) -c (q k ), where c k is the cost of the question, such as the time it takes to get a blood sample, shown. This difference gives the net profit when a specific question is asked. The best question can therefore be asked with q k * {φ) , whereby the condition k * (Φ) = argmax (neg (q k , Φ)) is preferably set. The question is optimally only asked as soon as the expected net profit of the question is greater than zero. Since a large list of questions would be available at the beginning of a question sequence, which has all the questions about all possible states of a system, it is preferred to sort the list of questions at a given level of information so that a smaller, there is a more targeted list. The information level can be a priori, stochastic distribution, status information or an observation φ of the status of the system. The list of questions is thus influenced by the current level of information in such a way that it excludes certain questions.
Die Bewertung der Relevanz der Fragen kann hinsichtlich eines allgemeinen stochastischen Modells eines Systems auch als die Bewertung von fehlenden Informationen des stochastischen Modell verstanden werden. Die fehlenden Informationen sind dabei die zu erwartende Antwort zu einer zu stellenden Frage. Sie ist aber nicht zwingend auf diese Form eingeschränkt.With regard to a general stochastic model of a system, the evaluation of the relevance of the questions can also be understood as the evaluation of missing information of the stochastic model. The missing information is the expected answer to a question to be asked. However, it is not necessarily restricted to this form.
Das hier vorgestellte Ausführungsbeispiel der Erfindung kann mittels eines Netzwerks ergänzt werden, wobei die ausgesuchten Fragen mit einer höchsten Relevanz an einen Client gesendet werden und die Antworten entsprechend von einem Server empfangen, abgespeichert und bewertet werden. Somit wird ein Online-Expertensystem zur Diagnose von Zuständen eines Systems gewährleistet.The exemplary embodiment of the invention presented here can be supplemented by means of a network, the selected questions being sent to a client with the highest relevance and the answers being received, stored and evaluated accordingly by a server. This guarantees an online expert system for diagnosing the status of a system.
Außerdem kann das erfindungsgemäße Expertensystem den tat- sächlichen Zustand eines Prozesses, beispielsweise eines Herstellungsprozesses, anhand der elektronischen Abfrage von den in dem Prozess erzeugten Variablen durch Sensoren ermitteln. Die fehlenden Informationen des stochastischen Modells sind hier die unbekannten Variablen des industriellen Prozesses, wie z.B. Temperatur eines Zufuhrmittels, Druck, Geschwindigkeit eines Fließbands, Anzahl von bestimmten Defekten eines Produkts auf einem Fließband. Diese Zustände können alle von geeigneten Sensoren abgefragt werden und die Beschaffung verschiedener Informationen durch die Sensoren durch das für das1 medizinische Verfahren beschriebene Verfahren gesteuert werden. Die Resultate der Bewertung oder Klassifizierung können mittels eines Feedback-Loops für die Steuerung des Prozesses verwendet werden. Die von den Sensoren erfassten Informationen können von einem entsprechend eingerichteten Rechner automatisch abgefragt werden..In addition, the expert system according to the invention can determine the actual state of a process, for example a manufacturing process, on the basis of the electronic query of the variables generated in the process by sensors. The missing information of the stochastic model here are the unknown variables of the industrial process, such as temperature of a supply means, pressure, speed of an assembly line, number of certain defects of a product on an assembly line. These states can all of suitable sensors are queried and the procurement of various information by the sensors is controlled by the method described for the 1 medical method. The results of the evaluation or classification can be used to control the process using a feedback loop. The information recorded by the sensors can be queried automatically by a suitably equipped computer.
Es ist vorteilhaft, dass hier die interaktive Eigenschaft eines üblichen medizinischen Verfahrens beseitigt wird, da für industrielle Prozesse üblicherweise auch eine äußerst schnelle Reaktionszeit erforderlich ist. Ferner kann in Notfällen eine schnelle Konvergenz zur Ermittlung des tatsächlichen Zu- Stands des Systems gewährleistet werden um die Sicherheit und Effizienz des Systems zu stärken. Die Fragestellungen und Beantwortungen als solche des medizinischen Verfahrens würden somit ohne den Eingriff einer Person automatisch ablaufen. It is advantageous that the interactive property of a conventional medical procedure is eliminated here, since an extremely fast reaction time is usually also required for industrial processes. Furthermore, in an emergency, rapid convergence to determine the actual state of the system can be guaranteed in order to strengthen the security and efficiency of the system. The questions and answers as such of the medical procedure would thus run automatically without the intervention of a person.
Im Rahmen dieses Dokuments sind folgende Veröffentlichungen zitiert:The following publications are cited in this document:
[1] Gonzalez & Woods: Digital Image Processing pgs. 413 -[1] Gonzalez & Woods: Digital Image Processing pgs. 413 -
458, Addison Wesley, 1993458, Addison Wesley, 1993
[2] Gonzalez & Woods: Digital Image Processing, pgs. 571 -[2] Gonzalez & Woods: Digital Image Processing, pgs. 571 -
597, Addison Wesley, 1993597, Addison Wesley, 1993
[3] F. Jensen: An Introduction to Bayesian Networks[3] F. Jensen: An Introduction to Bayesian Networks
UCL Press, 1996. UCL Press, 1996.

Claims

Patentansprüche claims
1. Expertensystem zur Bewertung eines Informationsgewinns über einen Zustand eines Systems, umfassend: - ein Mittel zur Ermittlung einer Zustandsinformation des Systems,1. Expert system for evaluating a gain in information about a state of a system, comprising: a means for determining a state information of the system,
- eine Steuereinheit zur Steuerung des Mittels,a control unit for controlling the agent,
- eine Bewertungseinheit zur Bewertung der Zustandsinformation, wobei- An evaluation unit for evaluating the status information, wherein
- unter Verwendung des Mittels- using the agent
- eine Information (φ 1) über einen tatsächlichen Zustand eines Systems ermittelt wird und- Information (φ 1) is determined about an actual state of a system and
- mindestens eine Zusatzinformation (φ2) über den tatsächlichen Zustand des Systems ermittelt wird,- at least one additional piece of information (φ2) about the actual state of the system is determined,
- unter Verwendung der Bewertungseinheit aus der Information ein erster prognostizierter Zustand (Prl(φl)) des Systems ermittelt wird,a first predicted state (Prl (φl)) of the system is determined from the information using the evaluation unit,
- eine erste Wahrscheinlichkeit (Pl(St)) ermittelt wird, mit welcher der erste prognostizierte Zustand mit dem tatsächlichen Zustand des Systems übereinstimmt, unter Verwendung der Kombination der Information und der Zusatzinformation ein zweiter prognostizierter Zustand des Systems (Pr2(akiU φ) ) ermittelt wird,a first probability (Pl (St)), with which the first predicted state matches the actual state of the system, is determined, using the combination of the information and the additional information, a second predicted state of the system (Pr2 (a ki U φ) ) is determined
- eine zweite Wahrscheinlichkeit (P2(St)) ermittelt wird, mit welcher der zweite prognostizierter Zustand mit dem tatsächlichen Zustand des Systems übereinstimmt, - eine Differenz (Dpιp2) zwischen der ersten und der zweiten Wahrscheinlichkeiten ermittelt wird und diese als ein Bewertungsmaß für einen Informationsgewinn über das System durch die Zusatzinformation verwendet wird, - und unter Verwendung der Steuereinheit das Mittel in Abhängigkeit des Bewertungsmaßes gesteuert wird. - A second probability (P2 (St)) is determined, with which the second predicted state matches the actual state of the system, - A difference (D p ι p2 ) between the first and the second probabilities is determined and this as an evaluation measure is used for gaining information about the system through the additional information, and - using the control unit, the means are controlled as a function of the evaluation measure.
2. Expertensystem nach Anspruch 1, bei dem die Bewertungsund Steuerungseinheiten Teile eines Rechners sind und von einem Computerprogrammprodukt gesteuert werden.2. Expert system according to claim 1, wherein the evaluation and control units are part of a computer and are controlled by a computer program product.
3. Expertensystem nach einem der Ansprüche 1 oder 2, bei dem die Mittel zur Ermittlung einer Zustandsinformation Sensoren sind.3. Expert system according to one of claims 1 or 2, in which the means for determining a status information are sensors.
4. Expertensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Bewertungseinheit eine Wissensbasis aufweist, welche über modellierte Zustände des Systems verfügt, und die Wissensbasis von einem Speichermedium gehalten wird.4. Expert system according to one of the preceding claims, in which the evaluation unit has a knowledge base which has modeled states of the system, and the knowledge base is held by a storage medium.
5. Expertensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Ermittlung der Zustandsinformation über das5. Expert system according to one of the preceding claims, in which the determination of the state information on the
System mittels einer Anforderung einer Zustandsinformation über das System realisierbar ist.System can be implemented by means of a request for status information about the system.
6. Expertensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Höhe des Informationsgewinns ein Kriterium für die Priorität einer Anforderung einer Zusatzinformation über das System ist.6. Expert system according to one of the preceding claims, wherein the amount of information gained is a criterion for the priority of a request for additional information about the system.
7. Verfahren zur Bewertung eines Informationsgewinns über ein Zustand eines Systems, bei dem7. A method for evaluating a gain in information about a state of a system in which
- anhand eines Mittels zur Ermittlung einer Zustandsinformation des Systems- Using a means for determining a status information of the system
- eine Information (φ 1) über einen tatsächlichen Zustand eines Systems ermittelt wird und - mindestens eine Zusatzinformation (φ2) über den tatsächlichen Zustand des Systems ermittelt wird, anhand einer Bewertungseinheit- Information (φ 1) about an actual state of a system is determined and - At least additional information (φ2) about the actual state of the system is determined using an evaluation unit
- aus der Information ein erster prognostizierter Zustand (Prl(φl)) des Systems ermittelt wird, - eine erste Wahrscheinlichkeit (Pl(St)) ermittelt wird, mit welcher der erste prognostizierte Zustand mit dem tatsächlichen Zustand des Systems übereinstimmt,- a first predicted state (Prl (φl)) of the system is determined from the information, - a first probability (Pl (St)) is determined with which the first predicted state corresponds to the actual state of the system,
- unter Verwendung der Kombination der Information und der Zusatzinformation ein zweiter prognostizierter Zustand des Systems (Pr2(akχU φ) ) ermittelt wird,a second predicted state of the system (Pr2 (a k χU φ)) is determined using the combination of the information and the additional information,
- eine zweite Wahrscheinlichkeit (P2(St)) ermittelt wird, mit welcher der zweite prognostizierter Zustand mit dem tatsächlichen Zustand des Systems übereinstimmt, - eine Differenz (Dpιp2) zwischen der ersten und der zweiten Wahrscheinlichkeiten ermittelt wird und diese als ein Bewertungsmaß für einen Informationsgewinn über das System durch die Zusatzinformation verwendet wird, - anhand einer Steuereinheit das Mittel in Abhängigkeit des Bewertungsmaßes gesteuert wird.- A second probability (P2 (St)) is determined, with which the second predicted state matches the actual state of the system, - A difference (D p ι p2 ) between the first and the second probabilities is determined and this as an evaluation measure is used for gaining information about the system by means of the additional information, - the means is controlled on the basis of a control unit as a function of the evaluation measure.
8. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem die Bewertungs- und Steuerungseinheiten von einem Computerprogrammprodukt ge- steuert werden.8. The method according to claim 7, in which the evaluation and control units are controlled by a computer program product.
9. Expertensystem nach einem der Ansprüche 7 oder 8, bei dem als Mittel zur Ermittlung einer Zustandsinformation Sensoren eingesetzt werden.9. Expert system according to one of claims 7 or 8, in which sensors are used as means for determining status information.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, bei dem zur Bewertung einer Zustandsinformation eine Wissensbasis eingesetzt wird, welche über modellierte Zustände des Systems verfügt.10. The method according to any one of claims 7 to 9, in which a knowledge base is used for evaluating state information, which has modeled states of the system.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, bei dem die Ermittlung einer Zustandsinformation über das System mittels einer Anforderung einer Zustandsinformation über das System ausgeführt wird.11. The method according to any one of claims 7 to 10, wherein the determination of status information about the system is carried out by means of a request for status information about the system.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 12, bei dem als Kriterium für die Priorität einer Anforderung einer Zu- Standsinformation die Höhe des Informationsgewinns verwendet wird. 12. The method according to any one of claims 7 to 12, in which as a criterion for the priority of a request for a S tandsinformation the amount of information gain is used.
PCT/EP2004/002225 2003-05-22 2004-03-04 Expert system for evaluating an information gain with regard to a state of a system WO2004104919A2 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10323183 2003-05-22
DE10323183.8 2003-05-22

Publications (2)

Publication Number Publication Date
WO2004104919A2 true WO2004104919A2 (en) 2004-12-02
WO2004104919A3 WO2004104919A3 (en) 2006-01-19

Family

ID=33461840

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2004/002225 WO2004104919A2 (en) 2003-05-22 2004-03-04 Expert system for evaluating an information gain with regard to a state of a system

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2004104919A2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20210034305A1 (en) * 2019-03-19 2021-02-04 Boe Technology Group Co., Ltd. Question generating method and apparatus, inquiring diagnosis system, and computer readable storage medium

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
MAZLACK L J ED - INSTITUTE OF ELECTRICAL AND ELECTRONICS ENGINEERS: "Efficient knowledge-based decisions in a time-stressed environment" DECISION AIDING FOR COMPLEX SYSTEMS. CHARLOTTESVILLE, VA., OCT. 13 - 16, 1991, PROCEEDINGS OF THE INTERNATIONAL CONFERENCE ON SYSTEMS, MAN AND CYBERNETICS, NEW YORK, IEEE, US, Bd. VOL. 1 _, 13. Oktober 1991 (1991-10-13), Seiten 1771-1776, XP010054917 ISBN: 0-7803-0233-8 *
SHEPPARD J W ET AL: "Uncertainty computations in model-based diagnostics" IMPROVING SYSTEMS EFFECTIVENESS IN THE CHANGING ENVIRONMENT OF THE 90'S. ANAHEIM, SEPT. 24 -26, 1991, PROCEEDINGS OF THE SYSTEMS READINESS TECHNOLOGY CONFERENCE. (AUTOTESTCON), NEW YORK, IEEE, US, 24. September 1991 (1991-09-24), Seiten 233-241, XP010036889 ISBN: 0-87942-576-8 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20210034305A1 (en) * 2019-03-19 2021-02-04 Boe Technology Group Co., Ltd. Question generating method and apparatus, inquiring diagnosis system, and computer readable storage medium
US11600389B2 (en) * 2019-03-19 2023-03-07 Boe Technology Group Co., Ltd. Question generating method and apparatus, inquiring diagnosis system, and computer readable storage medium

Also Published As

Publication number Publication date
WO2004104919A3 (en) 2006-01-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102018108780B4 (en) Work surface quality evaluation device
DE112018002822T5 (en) CLASSIFY NEURONAL NETWORKS
DE112017005651T5 (en) Device for classifying data
DE112017005640T5 (en) Information processing apparatus and information processing method
WO1998019252A1 (en) Method of classifying statistical dependency of a measurable series of statistical values
DE102020210352A1 (en) Method and device for transfer learning between modified tasks
DE112019000093T5 (en) Discrimination device and machine learning method
EP3534296A1 (en) A method for building a computer-implemented tool for assessment of qualitative features from face images
DE102017127098A1 (en) DEVICE AND METHOD FOR ACCEPTING ANY ANALYSIS OF IMMEDIATE TELESCOPIC COVERAGE
DE102020212515A1 (en) Method and device for training a machine learning system
DE102021201777A1 (en) Behavioral recognition method, behavioral recognition device and computer-readable recording medium
DE112020007472T5 (en) LEARNING USE SYSTEM, USE DEVICE, LEARNING DEVICE, PROGRAM AND LEARNING METHOD
DE102011015849A1 (en) Device and method for automatically monitoring a device for processing meat products
DE102021124256A1 (en) MOBILE AI
EP4165484A1 (en) Monitoring device and method for detecting anomalies
DE102020207449B4 (en) Method, computer program and device for processing signals
DE102020208828A1 (en) Method and device for creating a machine learning system
WO2004104919A2 (en) Expert system for evaluating an information gain with regard to a state of a system
DE102021210920A1 (en) Apparatus and computer-implemented method for training a machine learning system to associate a scan exam with a standardized identifier code
DE102020206584A1 (en) Machine learning data acquisition system and method for collecting data
DE102020212514A1 (en) Method for determining an output signal using a machine learning system
DE102016200854B4 (en) Method and arithmetic unit for dimensioning a classifier
DE102018128640A1 (en) Device for estimating a noise generation cause
WO2002017127A2 (en) Method and device for the correlation analysis of data series
EP4302163A1 (en) Method and system for evaluating a necessary maintenance measure for a machine, more particularly for a pump

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated states

Kind code of ref document: A2

Designated state(s): AE AG AL AM AT AU AZ BA BB BG BR BW BY BZ CA CH CN CO CR CU CZ DE DK DM DZ EC EE EG ES FI GB GD GE GH GM HR HU ID IL IN IS JP KE KG KP KR KZ LC LK LR LS LT LU LV MA MD MG MK MN MW MX MZ NA NI NO NZ OM PG PH PL PT RO RU SC SD SE SG SK SL SY TJ TM TN TR TT TZ UA UG US UZ VC VN YU ZA ZM ZW

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A2

Designated state(s): BW GH GM KE LS MW MZ SD SL SZ TZ UG ZM ZW AM AZ BY KG KZ MD RU TJ TM AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IT LU MC NL PL PT RO SE SI SK TR BF BJ CF CG CI CM GA GN GQ GW ML MR NE SN TD TG

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
122 Ep: pct application non-entry in european phase