Erfahrungswissen soll Computern beim Problemlösen helfen

Amira Abdel-Aziz zusammen mit Professor Dr. Enric Plaza aus Barcelona, der auf der Fachtagung Case-Based Reasoning als ihr Mentor fungierte. Mit ihm diskutierte sie ihr preisgekröntes Paper „Preference-based CBR: A Search-based Problem Solving Framework“ (Foto: Santiago Ontanon).

Amira Abdel-Aziz (5. v. l.) im Kreis ihrer Mitstipendiaten (v.l.n.r.): Mohammed Alasel, Zouhir Hammamy, Maya Hammami, Programmbetreuerin Miriam Groß, Amira Abdelaziz, Sondos Shaheen, Mohamed Sabry, Moamen Gouda, Mahmoud Gamal Soliman, Ahmed Shoukry Rashad; vorn im Bild: Mahmoud Gaafar (Foto: Pressestelle der Philipps-Universität / Susanne Igler).

Auf der Informatik-Fachtagung International Conference on Case-Based Reasoning in Saratoga Springs, USA, ist die Marburger Nachwuchswissenschaftlerin Amira Abdel-Aziz für ihren Beitrag „Preference-based CBR: A Search-based Problem Solving Framework“ mit dem Best Paper Award 2013 ausgezeichnet worden. Die Informatikerin und ihre Mitautoren untersuchen in dem Forschungsbeitrag, wie Erfahrungswissen Computern bei der Problemlösung helfen kann.

Das so genannte fallbasierte Schließen (engl. Case-Based Reasoning, CBR) ist ein Paradigma zur Entwicklung "intelligenter" Computersysteme. Die Kernidee dieses Ansatzes besteht darin, menschliches Verhalten beim Lösen von Problemen zu imitieren: „Konfrontiert mit einer neuen Problemsituation erinnern wir uns häufig an ähnliche Situation aus der Vergangenheit und greifen auf Lösungen zurück, die sich in diesen Situationen als erfolgreich erwiesen haben“, erläuterte Abdel-Aziz. Obwohl hierzu in der Regel kleinere Anpassungen an die aktuelle Situation notwendig seien, sei das Nutzen dieser Form von Erfahrungswissen eine sehr effektive und robuste Strategie zum Agieren in komplexen und wenig strukturierten Umgebungen. „Die Herausforderung des CBR besteht darin, die menschlichen Fähigkeiten des Speicherns, Abrufens und Anpassens von Erfahrungswissen zu formalisieren und auf den Computer zu übertragen,“ führte sie aus.

Co-Autor Professor Dr. Eyke Hüllermeier verglich den Forschungsansatz mit  dem Halten von Vorträgen oder Vorlesungen: „Statt komplett von vorn anzufangen, profitiert man hier in der Regel von ähnlichen Vorträgen, die man bereits gehalten hat, beispielsweise indem man vorhandene Foliensätze an das aktuelle Thema sowie Rahmenbedingungen wie die Hörerschaft und die Vortragsdauer anpasst“.

In Abdel-Aziz‘ Beitrag wird eine neue Methode zum fallbasierten Schließen vorgestellt, deren Kernidee darin besteht, Erfahrungswissen in Form von kontextualisierten Präferenzen zwischen Lösungen oder Handlungsstrategien zu repräsentieren: In einer gewissen Problemsituation ist eine Lösung A einer alternativen Lösung B vorzuziehen. „Im Vergleich zu existierenden CBR Verfahren, in denen Erfahrungen typischerweise durch eine Beschreibung des Problems mit zugehöriger Lösung repräsentiert werden, ist dieser Ansatz deutlich flexibler und erleichtert das Erwerben von Erfahrungen. Präferenzen, die sich lediglich auf Paare von Lösungen beziehen, erscheinen insbesondere dann vorteilhaft, wenn die Qualität einzelner Lösungen schwer zu bewerten oder die Optimalität einer speziellen Lösung schwierig nachzuweisen ist“, erklärte sie den Vorteil ihres Verfahrens.

Die Ägypterin Amira Abdel-Aziz promoviert seit vergangenem Jahr in der Marburger Arbeitsgruppe „Computational Intelligence“ von Prof. Dr. Eyke Hüllermeier. Sie wird – zusammen mit ihrer Familie mit vier Kindern - von der Jousef Jameel-Stiftung mit einem dreijährigen Promotionsstipendium gefördert.

Für das privat finanzierte Yousef Jameel Scholarship Fund Programm können sich bis zum 30.11.2013  wieder hochqualifizierte ägyptische Nachwuchswissenschaftlerinnen und Nachwuchswissenschaftler aus den Natur-, Wirtschafts- und Erziehungswissenschaften zur Promotion an der Philipps-Universität bewerben. Präferiert werden Forschungsprojekte mit Relevanz für die Entwicklung Ägyptens, da die Programmteilnehmer zur nachhaltigen Entwicklung der akademischen Strukturen in ihrem Heimatland beitragen sollen. Von den 15 Stipendiatinnen und Stipendiaten, die seit dem Programmstart 2008 an der Philipps-Universität zur Promotion zugelassen worden sind, haben bereits 3 ihre Dissertation erfolgreich abgeschlossen.

Weitere Informationen:

Originalpaper : Amira Abdel-Aziz, Weiwei Cheng, Marc Strickert, Eyke Hüllermeier. Preference-based CBR: A Search-based Problem Solving Framework. In: S.J. Delany and S. Ontanon (eds.), Proceedings ICCBR-2013, International Conference on Case-Based Reasoning, pp. 1-14. Lecture Notes in Artificial Intelligence (LNAI) 7969, Springer, 2013.

International Conference on Case-Based Reasoning: http://www.iccbr.org/iccbr13/

Stipendien der Yousef Jameel Foundation: http://www.uni-marburg.de/international/aus/dok/prom_umr/jameel/jameel_de?set_language=de und http://www.uni-marburg.de/international/aus/dok/prom_umr/jameel/jameel_abdelaziz

Kontakt

Prof. Dr. Eyke Hüllermeier
Fachbereich Mathematik und Informatik
Tel.: +49 (0)6421 28-21569
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