Bücher der Reihe Computational Intelligence

Eines der spannendsten Themen im Bereich intelligenter Systeme - von namhaften Autoren geschrieben - zum Lernen und Nachschlagen. Das Buch führt in das Thema der Neuronalen Netze ein und weist darüber hinaus den Weg bis zum vollen Verständnis modernster Fuzzy-Systeme. Neuronale Netze sind ein wichtiges Werkzeug in den Bereichen der Datenanalyse und Mustererkennung. Ursprünglich durch das biologische Vorbild inspiriert, wurde eine Vielfalt neuronaler Netze für verschiedenste Anwendungen entwickelt. Ihre Kopplung mit Fuzzy-Systemen führt zu den sogenannten Neuro-Fuzzy-Systemen. Diese weisen die Lernfähigkeit Neuronaler Netze auf und bieten gleichzeitig den Vorteil einer transparenten regelbasierten Struktur. Sie sind daher besonders vorteilhaft für Anwendungsbereiche, in denen verständliche Lösungen aus Daten erzeugt werden müssen.

Die wichtigsten Methoden zur Erkennung und Extraktion von ¿Wissen¿ aus numerischen und nichtnumerischen Datenbanken in Technik und Wirtschaft werden in diesem Buch behandelt. Es vermittelt einen kompakten, fundierten Überblick über die verschiedenen Methoden sowie deren Motivation und versetzt den Leser in die Lage, Data Mining selbst praktisch einzusetzen.

Das Leitmotiv dieses Buches ist die Verwendung von Logik als Datenbanksprache. Zunächst werden die Grundlagen der logischen Programmierung erarbeitet und ein spezielles Grundmodell deduktiver Datenbanken definiert. Es folgt die schrittweise Erweiterung dieses Grundmodells um Datenbankkonzepte wie Anfrageauswertung, Integritätsprüfung und Änderungsbearbeitung. Anschließend werden Typ- und Modussysteme diskutiert. Das Buch schließt mit einem praktischen Teil, in dem die prototypische Realisierung des vorgestellten deduktiven Datenbanksystems in Prolog erörtert wird.

Alle Prozesse in der Natur enthalten eine oder mehrere ungewisse Komponenten, zeigen Ungewißheiten oder haben einen mehr oder weniger ungewissen Ausgang. Dabei kann man unterscheiden, ob man einen Vorgang -oder einen Teil davon -als ungewiß ansieht, weil man ihn nicht exakt deterministisch erfassen kann (z. B. die Kursentwicklung an einer Wertpapierbörse), ob man ihn als genuin zufällig ansieht (z. B. den radioaktiven Zerfall eines Stoffes) oder ob die Ungewißheit des Vorgangs von seiner Beschreibung mit vagen Begriffen herrührt. Unsere heutigen sehr kom­ plexen sozialen und technischen Strukturen sind ohne den Einsatz von Verfahren zur Behandlung ungewisser Effekte nicht mehr vorstellbar, wenn man z. B. nur an Lebens-und Krankenversicherungen einerseits und an die Berechnung der Zu­ verlässigkeit technischer Systeme und Prozesse andererseits denkt. Die Entwicklung mathematischer Werkzeuge zur Wahrscheinlichkeitsrechnung und Statistik führte zu der bis in unser Jahrhundert unangefochtenen Stellung der Stochastik als der besten wissenschaftlichen Methode zur Behandlung von Aspekten der Ungewißheit. In der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts etablierte sich dann die Fuzzy Theorie, die Lotfi Zadeh in der Arbeit "Fuzzy Sets" (1965) als Verallgemeinerung der Can­ torschen Mengentheorie begründete, als eine ernstzunehmende Konkurrentin für die Aufgabe, Ungewißheiten zu modellieren. Die weiteren Entwicklungen brachten eine über Jahrzehnte geführte Auseinandersetzung zwischen Stochastikern und Vertre­ tern der Fuzzy Theorie, aber auch eine überaus erfolgreiche Anwendung der Theorie in vielen Bereichen der angewandten Wissenschaften und der Industrie.

Das Buch behandelt die wichtigsten Methoden zur Erkennung und Extraktion von "Wissen" aus numerischen und nichtnumerischen Datenbanken in Technik und Wirtschaft. Hierzu gehören Algorithmen zur Vorverarbeitung, Aufbereitung, Visualisierung und Analyse von Daten. Neben linearen statistischen Methoden werden moderne Verfahren aus den Gebieten Clusteranalyse, Fuzzy-Logik, Neuroinformatik, maschinelles Lernen, Entscheidungsbäume und Agentensysteme vorgestellt.

Künstliche Neuronale Netze, die Fuzzy Set Theorie und Evolutionäre Algorithmen werden als innovative und komplementäre Problemlösungsansätze heute unter dem Begriff Soft Computing oder auch Computational Intelligence zusammengefaßt. Das Buch bietet eine kompakte, gut verständliche Einführung in die Thematik und dokumentiert aktuelle betriebswirtschaftliche Anwendungen und Forschungsprojekte des Soft Computing. Damit erschließt sich Innovationspotential, das zu Kostenvorteilen und Effizienzsteigerungen führen kann. Zahlreiche Abbildungen ergänzen den Text. Das Buch kann als Grundlage zur Entwicklung eigener Anwendungen dienen oder als begleitender Text für Lehrveranstaltungen.

Dieses Buch ist das Standardwerk zu einem neuen Bereich der angewandten Fuzzy-Technologie, der Fuzzy-Clusteranalyse. Diese beinhaltet Verfahren der Mustererkennung zur Gruppierung und Strukturierung von Daten. Dabei werden im Gegensatz zu klassischen Clustering-Techniken die Daten nicht eindeutig zu Klassen zugeordnet, sondern Zugehörigkeitsgrade bestimmt, so daß die Fuzzy-Verfahren robust gegenüber gestörten oder verrauschten Daten sind und fließende Klassenübergänge handhaben können.Dieses Werk gibt eine methodische Einführung in die zahlreichen Fuzzy-Clustering-Algorithmen mit ihren Anwendungen in den Bereichen Datenanalyse, Erzeugung von Regeln für Fuzzy-Regler, Klassifikations- und Approximationsprobleme sowie eine ausführliche Darstellung des Shell-Clustering zur Erkennung von geometrischen Konturen in Bildern.

Neuronale Netze sind in den letzten Jahren Gegenstand intensiver Forschungen gewesen. Dieses Buch verbindet die Darstellung neuester Ergebnisse aus dem Bereich der Lernverfahren mit anwendungsbezogenen Aspekten. Es werden methodische Prinzipien der Erstellung von Softwaresystemen, die auf konnektionistischen Verfahren basieren, herausgearbeitet. Fallbeispiele aus unterschiedlichen Anwendungsdomänen zeigen die vielfältigen Einsatzmöglichkeiten für Neuronale Netze.

Das Gebiet der Wissenspräsentation und Inferenz umfaßt einen zentralen Bereich der Intellektik, d.h. des Gebietes der Künstlichen Intelligenz und der Kognitionswissenschaft. Es behandelt einerseits die Fragen nach einer formalen Beschreibung von Wissen jeglicher Art, besonders unter dem Aspekt einer maschinellen Verarbeitung in modernen Computern. Andererseits versucht es, das Alltagsschließen des Menschen so zu formalisieren, daß logische Schlüsse auch von Maschinen ausgeführt werden könnten. Das Buch gibt eine ausführliche Einführung in dieses umfangreiche Gebiet. Dem Studenten dient es im Rahmen einer solchen Vorlesung oder zum Selbststudium als umfassende Unterlage, und der Praktiker zieht einen großen Gewinn aus der Lektüre dieses modernen Stoffes, der in dieser Breite bisher nicht verfügbar war. Darüber hinaus leistet das Buch einen wichtigen Beitrag zur Forschung dadurch, daß viele Ansätze auf diesem Gebiet in ihren inneren Bezügen in ihrer Bedeutung klarer erkennbar werden und so eine solide Basis für die zukünftige Forschungsarbeit geschaffen ist. Der Leser ist nach der Lektüre dieses Werkes in der Lage, sich mit Details der Wissenspräsentation und Inferenz auseinanderzusetzen.

This book contains a selection of revised papers and state-of-the-art overviews on current trends and future perspectives of fuzzy systems. A major aim is to address theoretical as well as application-oriented issues and to contribute to the foundation of concepts, methods, and tools in this field. The book is written by researchers who attended the workshop "Fuzzy Systems '93 - Management of Uncertain Information" (Braunschweig, Germany, October 21-22, 1993), organized by the German Society of Computer Science (GI), the German Computer Science Academy (DIA), and the University of Braunschweig.Dieses Buch enthält ausgewählte und auf neuesten Stand gebrachte Fachaufsätze und "State of the Art"-Übersichtsartikel in englischer Sprache. Sie geben einen Überblick über aktuelle Trends sowie Zukunftsperspektiven der Fuzzy-Systeme. Besonderer Wert wird darauf gelegt, daß das Buch in einem ausgewogenen Verhältnis von Theorie und Praxis zur Fundierung von Konzepten, Methoden und Werkzeugen beiträgt. Hervorgegangen ist das Werk aus einem von der Gesellschaft für Informatik (GI), der Deutschen Informatik Akademie (DIA) und der TU Braunschweig gemeinsam veranstalteten GI-Workshop "Fuzzy-Systeme '93 - Management unsicherer Informationen" (Braunschweig, 21.-22.10.1993). Die Aufsätze wurden überarbeitet und um Überblicksartikel ergänzt, geschrieben von H. J. Zimmermann, H. Hellendorn, D. Nauck, C. Freksa, S. Gottwald und K. D. Meyer-Gramann.

The Computational Brain, das außergewöhnliche Buch über vergleichende Forschung in den Bereichen von menschlichem Gehirn und neuesten Möglichkeiten der Computertechnologie, liegt hiermit erstmals in deutscher Sprache vor. Geschrieben von einem führenden Forscherteam in den USA, ist es eine Fundgrube für alle, die wissen wollen, was der Stand der Wissenschaft auf diesem Gebiet ist. Die Autoren führen die Bereiche der Neuroinformatik und Neurobiologie mit gut ausgesuchten Beispielen und der gebotenen Hintergrundinformation gekonnt zusammen. Das Buch wird somit nicht nur dem Fachwissenschaftler sondern auch dem interdisziplinären Interesse des Informatikers und des Biologen auf eine hervorragende Weise gerecht.Übersetzt wurde das Buch von Prof. Dr. Steffen Hölldobler und Dipl.-Biol. Claudia Hölldobler, einem Informatiker und einer Biologin.Rezension in Spektrum der Wissenschaftnr. 10, S. 122 f. im Oktober 1997(...) Die 1992 erschienene amerikanische Originalausgabe des vorliegenden Werkes ist so erfolgreich, daß man bereits von einem Klassiker reden kann. (...)(...) ....ist das Buch sehr zu empfehlen. In Verbindung von Neurobiologie und Neuroinformatikkonkurrenzlos, vermittelt es einiges von der Faszination theoretischer Hirnforschung, die auch in Deutschland zunehmend mehr Wissenschaftler in ihren Bann schlägt.Rezension erschienen in: Computer Spektrum 3/1997, S. 2 (...)Das Buch wird somit nicht nur dem Fachwissenschaftler, sondern auch den interdisziplinären Interesse des Informatikers und des Biologen auf eine hervorragende Weise gerecht(...)

Wissensbasierte Systeme bilden ein Teilgebiet der Künstlichen Intelligenz (KI) und umfassen schwerpunktmäßig Expertensysteme, aber z.B. auch Natürlichsprachliche und Bildverstehende Systeme. Wissensbasierte Systeme verfügen über komplexe Formalismen zur Repräsentation und umfangreiche Techniken zur Verarbeitung von Wissen.Das Buch richtet sich sowohl an Studenten wie auch an Praktiker. Es gibt einen kompetenten Überblick von den Grundlagen bis hin zu den Anwendungen. Die verschiedenen Komponenten bei der Arbeit mit Wissensbasierten Systemen (Wissensbasis, Inferenzmaschine, Akquisition, Erklärung und Dialog) werden in ihrem Zusammenwirken verständlich dargestellt. Insbesondere wird dem Gesichtspunkt der Echtzeitfähigkeit Wissensbasierter Systeme Aufmerksamkeit geschenkt.

Sehen ist die Ermittlung von Informationen aus Bildern. Welche Informationsquellen dabei genutzt werden und wie die Auswertung im Einzelnen vorgenommen werden kann, ist Gegenstand dieses einführenden Lehrbuches. Es behandelt die sogenannte Kompetenztheorie des Sehens für die elementaren Wahrnehmungen, wie Kontrast, Farbe, Tiefe und Bewegung. Als visuell gesteuerte Verhaltensleistungen werden Augenbewegungen und die Navigation behandelt. Technisches Sehen (Computer vision) und die Wahrnehmungsmechanismen des Menschen werden wo immer möglich gemeinsam und vergleichend dargestellt. Die verwendeten mathematischen Verfahren werden im Text eingeführt und erläutert; ein Glossar wesentlicher Begriffe erleichtert das Verständnis.

Ausgehend von der Frage "Was ist Sprache" behandelt das Buch alle Aspekte der automatischen Spracherkennung. Methoden des Mustervergleiches sowie der statistischen Modellierung werden ausführlich dargestellt. Eine Vielzahl von anschaulichen Beispielen verdeutlichen die vorgestellten Methoden. Zahlreiche Übungen ermöglichen es den Lesern, das vermittelte Grundlagenwissen praktisch umzusetzen. "Das Lehrbuch ist in einem gut verständlichen Stil geschrieben [...]. Besonders hervorzuheben sind auch die große Literaturliste und die Bereitstellung von Dateien und Tools, mit denen man das eben Gelernte nachvollziehen kann."www.media-mania.de 05.10.2007