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Abstract

Was kann der Mensch? Was können die Computer? Was wissen wir über das rätselhafteste Organ des menschlichen Körpers, das Gehirn und seine Funktionen? Lässt sich das Gehirn einfach nachbauen? Kann es wirklich Elektronenhirne geben? Schon längst ist der Computer im Schachspiel kaum noch zu schlagen. Aber wie sieht es mit anderen intelligenten Leistungen aus? Vor diesem Hintergrund wird zum Beginn des neuen Jahrtausends mit der Sonderausstellung "Computer.Gehirn" im Heinz Nixdorf MuseumsForum eine Zwischenbilanz gezogen. In dieser Begleitpublikation zur Ausstellung wird einerseits ein Leistungsvergleich zwischen Computern und dem menschlichen Gehirn geboten, andererseits werden die unterschiedlichen Funktionsprinzipien und Prozesse erklärt. Internationale Experten stellen den Stand der Forschung dar, ergänzt durch einen informativen Rundgang durch die Sonderausstellung.

BK

54.08 / Informatik in Beziehung zu Mensch und Gesellschaft

Classification

54.08 / Informatik in Beziehung zu Mensch und Gesellschaft

Content

Enthält auch die Beiträge: BROOKS, R.A.: Künstliche Intelligenz und Roboterentwicklung - RITTER, H.: Die Evolution der künstlichen Intelligenz - ENGEL, A.K. u. W. SINGER: Neuronale Grundlagen des Bewußtseins - METZINGER, T.: Postbiotisches Bewußtsein: wie man ein künstliches Subjekt baut - und warum wir es nicht tun sollten - HARA, F.: Gesichtsrobotik und emotional computing

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Classification

ST 270 [Informatik # Monographien # Software und -entwicklung # Datenbanken, Datenbanksysteme, Data base management, Informationssysteme]

Footnote

Rez. in: Mitt. VÖB 59(2006) H.3, S.95-98 (O. Oberhauser): "Dieser Sammelband der Herausgeber A. Spink & C. Cole ist kurz vor ihrem im letzten Heft der Mitteilungen der VÖB besprochenen zweiten Buch erschienen. Er wendet sich an Informationswissenschaftler, Bibliothekare, Sozialwissenschaftler sowie Informatiker mit Interesse am Themenbereich Mensch-Computer-Interaktion und präsentiert einen Einblick in die aktuelle Forschung zum kognitiv orientierten Information Retrieval. Diese Richtung, die von der Analyse der Informationsprobleme der Benutzer und deren kognitivem Verhalten bei der Benutzung von Informationssystemen ausgeht, steht in einem gewissen Kontrast zum traditionell vorherrschenden IR-Paradigma, das sich auf die Optimierung der IR-Systeme und ihrer Effizienz konzentriert. "Cognitive information retrieval" oder CIR (natürlich geht es auch hier nicht ohne ein weiteres Akronym ab) ist ein interdisziplinärer Forschungsbereich, der Aktivitäten aus Informationswissenschaft, Informatik, Humanwissenschaften, Kognitionswissenschaft, Mensch-Computer-Interaktion und anderen informationsbezogenen Gebieten inkludiert.
New Directions ist nach demselben, durchaus ansprechenden Muster "gestrickt" wie das oben erwähnte zweite Buch (tatsächlich war es ja wohl umgekehrt) Der vorliegende Band beinhaltet ebenfalls zwölf Beiträge ("Kapitel"), die in fünf Sektionen dargeboten werden, wobei es sich bei den Sektionen 1 und 5 (=Kapitel 1 und 12) um Einleitung und Zusammenschau der Herausgeber handelt. Erstere ist eine Übersicht über die Gliederung und die Beiträge des Buches, die jeweils mit Abstracts beschrieben werden. Letztere dagegen möchte ein eigenständiger Beitrag sein, der die in diesem Band angesprochenen Aspekte in einen gemeinsamen Bezugsrahmen stellt; de facto ist dies aber weniger gut gelungen als im zweiten Buch, zumal hier hauptsächlich eine Wiederholung des früher Gesagten geboten wird. Die Beiträge aus den drei verbleibenden Hauptsektionen sollen im Folgenden kurz charakterisiert werden:
CIR Concepts - Interactive information retrieval: Bringing the user to a selection state, von Charles Cole et al. (Montréal), konzentriert sich auf den kognitiven Aspekt von Benutzern bei der Interaktion mit den bzw. der Reaktion auf die vom IR-System ausgesandten Stimuli; "selection" bezieht sich dabei auf die Auswahl, die das System den Benutzern abverlangt und die zur Veränderung ihrer Wissensstrukturen beiträgt. - Cognitive overlaps along the polyrepresentation continuum, von Birger Larsen und Peter Ingwersen (Kopenhagen), beschreibt einen auf Ingwersens Principle of Polyrepresentation beruhenden methodischen Ansatz, der dem IR-System ein breiteres Bild des Benutzers bzw. der Dokumente vermittelt als dies bei herkömmlichen, lediglich anfragebasierten Systemen möglich ist. - Integrating approaches to relevance, von Ian Ruthven (Glasgow), analysiert den Relevanzbegriff und schlägt anstelle des gegenwärtig in IR-Systemverwendeten, eindimensionalen Relevanzkonzepts eine multidimensionale Sichtweise vor. - New cognitive directions, von Nigel Ford (Sheffield), führt neue Begriffe ein: Ford schlägt anstelle von information need und information behaviour die Alternativen knowledge need und knowledge behaviour vor.
CIR Processes - A multitasking framework for cognitive information retrieval, von Amanda Spink und Charles Cole (Australien/Kanada), sieht - im Gegensatz zu traditionellen Ansätzen - die simultane Bearbeitung verschiedener Aufgaben (Themen) während einer Informationssuche als den Normalfall an und analysiert das damit verbundene Benutzerverhalten. - Explanation in information seeking and retrieval, von Pertti Vakkari und Kalervo Järvelin (Tampere), plädiert anhand zweier empirischer Untersuchungen für die Verwendung des aufgabenorientierten Ansatzes ("task") in der IR-Forschung, gerade auch als Bindeglied zwischen nicht ausreichend mit einander kommunizierenden Disziplinen (Informationswissenschaft, Informatik, diverse Sozialwissenschaften). - Towards an alternative information retrieval system for children, von Jamshid Beheshti et al. (Montréal), berichtet über den Stand der IR-Forschung für Kinder und schlägt vor, eine Metapher aus dem Sozialkonstruktivismus (Lernen als soziales Verhandeln) als Gestaltungsprinzip für einschlägige IR-Systeme zu verwenden. CIR Techniques - Implicit feedback: using behavior to infer relevance, von Diane Kelly (North Carolina), setzt sich kritisch mit den Techniken zur Analyse des von Benutzern von IR-Systemen geäußerten Relevance-Feedbacks - explizit und implizit - auseinander. - Educational knowledge domain visualizations, von Peter Hook und Katy Börner (Indiana), beschreibt verschiedene Visualisierungstechniken zur Repräsentation von Wissensgebieten, die "Novizen" bei der Verwendung fachspezifischer IR-Systeme unterstützen sollen. - Learning and training to search, von Wendy Lucas und Heikki Topi (Massachusetts), analysiert, im breiteren Kontext der Information- Seeking-Forschung, Techniken zur Schulung von Benutzern von IRSystemen.
Sämtliche Beiträge sind von hohem Niveau und bieten anspruchsvolle Lektüre. Verallgemeinert formuliert, fragen sie nach der Verknüpfung zwischen dem breiteren Kontext des Warum und Wie der menschlichen Informationssuche und den technischen bzw. sonstigen Randbedingungen, die die Interaktion zwischen Benutzern und Systemen bestimmen. Natürlich liegt hier kein Hand- oder Lehrbuch vor, sodass man - fairerweise - nicht von einer systematischen Behandlung dieses Themenbereichs oder einem didaktischen Aufbau ausgehen bzw. derlei erwarten darf. Das Buch bietet jedenfalls einen guten und vielfältigen Einstieg und Einblick in dieses interessante Forschungsgebiet. Fachlich einschlägige und größere allgemeine Bibliotheken sollten es daher jedenfalls in ihren Bestand aufnehmen. Schon die Rezension des oben zitierten zweiten Buches des Herausgeber-Duos Spink-Cole enthielt einen kritischen Hinweis auf das dortige Sachregister. Der vorliegende Band erfordert noch stärkere Nerven, denn der hier als "Index" bezeichnete Seitenfüller spottet geradezu jeder Beschreibung, umso mehr, als wir uns in einem informationswissenschaftlichen Kontext befi nden. Was soll man denn tatsächlich mit Einträgen wie "information" anfangen, noch dazu, wenn dazu über 150 verschiedene Seitenzahlen angegeben werden? Ähnlich verhält es sich mit anderen allgemeinen Begriffen wie z.B. "knowledge", "model", "tasks", "use", "users" - allesamt mit einer gewaltigen Menge von Seitenzahlen versehen und damit ohne Wert! Dieses der Leserschaft wenig dienliche Register ist wohl dem Verlag anzulasten, auch wenn die Herausgeber selbst seine Urheber gewesen sein sollten. Davon abgesehen wurde wieder einmal ein solide gefertigter Band vorgelegt, der allerdings wegen seines hohen Preis eher nur institutionelle Käufer ansprechen wird."

RVK

ST 270 [Informatik # Monographien # Software und -entwicklung # Datenbanken, Datenbanksysteme, Data base management, Informationssysteme]

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Abstract

In diesem Buch wird eine erste Generation von künstlichen Hirnen für das Sehen vorgestellt. Auf der ausschließlichen Grundlage von Neuron- und Synapsenmodellen wird ein Objekterkennungssystem konstruiert, welches eine Merkmalspyramide mit 8 Orientierungen und 5 Auflösungsskalen für 1000 Objekte sowie die Netze für die Bindung von Merkmalen zu Objekten umfasst. Dieses Sehsystem kann unabhängig von der Beleuchtung, dem Gesichtausdruck, der Entfernung und einer Drehung, welche die Objektkomponenten sichtbar lässt, Objekte erkennen. Seine Realisierung erfordert 59 Chips - davon sind 4 verschieden - welche mittels 3D Technologie zu einem Quader von 8mm x 8mm x 1mm aufgeschichtet sind. Die Leistungsfähigkeit des neuronal-synaptischen Netzwerkes beruht auf der Einführung von schnell veränderlichen dynamischen Synapsen. Anders als Netze mit konstanten Synapsen können solche mit dynamischen Synapsen allgemeine Aufgaben der Mustererkennung übernehmen. Die raum-zeitliche Korrelationsstruktur von Mustern wird durch eine einzige synaptische Differentialgleichung in universeller Weise erfasst. Die Korrelation kann in Erscheinung treten als synchrone Pulstätigkeit einer Neurongruppe, wodurch das Vorliegen eines Merkmals in robuster Weise angezeigt wird, oder als Bindung von Merkmalen zu Objekten.
Auch wenn die Autoren der Überzeugung sind, dass noch viele Generationen folgen müssen, um die Leistungsfähigkeit des menschlichen Gehirns zu erreichen, sehen sie doch ein neues Rechen-Zeitalter aufziehen. Es gab Zeiten, da wurden Computer mit ihrer Präzision, Zuverlässigkeit und rasanten Geschwindigkeit der feuchten Materie unseres Gehirns als so weit überlegen angesehen wie das Düsenflugzeug dem Spatzen. Dass diese Zeiten vorbei sind, ist gewiss, denn durch formale Logik inspirierte, algorithmisch gesteuerte und mit digitaler Elektronik realisierte Systeme, die heutigen Computer, stoßen an ihre Komplexitätsgrenzen. Andererseits eröffnen die hier vorgestellten Ergebnisse den Weg zu einer Alternative. Ein Paradigmenwechsel liegt in der Luft: vom fremdorganisierten zum selbstorganisierten Computer.

Content

1. Problematik der Modellierung künstlicher Gehirne - 2. Informationsverarbeitung in Netzen mit konstanten Synapsen - 3. Allgemeine Theorie der Netze mit dynamischen Synapsen - 4. Makrodynamik der Netze mit konstanten Synapsen - 5. Informationsverarbeitung mit dynamischen Synapsen - 6. Netze für die Merkmalsdetektion - 7. Netze für die Merkmalserkennung - 8. Netze für die robuste Kopfdetektion - 9. Ausblick - 10. Vor üb er legungen zur mikroelektronischen Realisierung - 11. Elementare Schaltungen für Neuronen, Synapsen und Photosensoren - 12. Simulation mikroelektronischer neuronaler Schaltungen und Systeme - 13. Architektur und Chip-Entwurf des Merkmalserkenners - 14. Architektur und Chip-Entwurf für Merkmalsdetektoren - 15. 3D-Stapeltechnik für den Sehwürfel - 16. Architektur eines Sehwürfels der ersten Generation Vgl.: https://link.springer.com/book/10.1007%2F978-3-642-00191-8.

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Abstract

Dieses Lehrbuch bietet eine umfassende Einführung in Grundlagen, Potentiale und Anwendungen Semantischer Technologien. Es richtet sich an Studierende der Informatik und angrenzender Fächer sowie an Entwickler, die Semantische Technologien am Arbeitsplatz oder in verteilten Applikationen nutzen möchten. Mit seiner an praktischen Beispielen orientierten Darstellung gibt es aber auch Anwendern und Entscheidern in Unternehmen einen breiten Überblick über Nutzen und Möglichkeiten dieser Technologie. Semantische Technologien versetzen Computer in die Lage, Informationen nicht nur zu speichern und wieder zu finden, sondern sie ihrer Bedeutung entsprechend auszuwerten, zu verbinden, zu Neuem zu verknüpfen, und so flexibel und zielgerichtet nützliche Leistungen zu erbringen. Das vorliegende Buch stellt im ersten Teil die als Semantische Technologien bezeichneten Techniken, Sprachen und Repräsentationsformalismen vor. Diese Elemente erlauben es, das in Informationen enthaltene Wissen formal und damit für den Computer verarbeitbar zu beschreiben, Konzepte und Beziehungen darzustellen und schließlich Inhalte zu erfragen, zu erschließen und in Netzen zugänglich zu machen. Der zweite Teil beschreibt, wie mit Semantischen Technologien elementare Funktionen und umfassende Dienste der Informations- und Wissensverarbeitung realisiert werden können. Hierzu gehören etwa die Annotation und das Erschließen von Information, die Suche in den resultierenden Strukturen, das Erklären von Bedeutungszusammenhängen sowie die Integration einzelner Komponenten in komplexe Ablaufprozesse und Anwendungslösungen. Der dritte Teil beschreibt schließlich vielfältige Anwendungsbeispiele in unterschiedlichen Bereichen und illustriert so Mehrwert, Potenzial und Grenzen von Semantischen Technologien. Die dargestellten Systeme reichen von Werkzeugen für persönliches, individuelles Informationsmanagement über Unterstützungsfunktionen für Gruppen bis hin zu neuen Ansätzen im Internet der Dinge und Dienste, einschließlich der Integration verschiedener Medien und Anwendungen von Medizin bis Musik.

Content

Inhalt: 1. Einleitung (A. Dengel, A. Bernardi) 2. Wissensrepräsentation (A. Dengel, A. Bernardi, L. van Elst) 3. Semantische Netze, Thesauri und Topic Maps (O. Rostanin, G. Weber) 4. Das Ressource Description Framework (T. Roth-Berghofer) 5. Ontologien und Ontologie-Abgleich in verteilten Informationssystemen (L. van Elst) 6. Anfragesprachen und Reasoning (M. Sintek) 7. Linked Open Data, Semantic Web Datensätze (G.A. Grimnes, O. Hartig, M. Kiesel, M. Liwicki) 8. Semantik in der Informationsextraktion (B. Adrian, B. Endres-Niggemeyer) 9. Semantische Suche (K. Schumacher, B. Forcher, T. Tran) 10. Erklärungsfähigkeit semantischer Systeme (B. Forcher, T. Roth-Berghofer, S. Agne) 11. Semantische Webservices zur Steuerung von Prooduktionsprozessen (M. Loskyll, J. Schlick, S. Hodeck, L. Ollinger, C. Maxeiner) 12. Wissensarbeit am Desktop (S. Schwarz, H. Maus, M. Kiesel, L. Sauermann) 13. Semantische Suche für medizinische Bilder (MEDICO) (M. Möller, M. Sintek) 14. Semantische Musikempfehlungen (S. Baumann, A. Passant) 15. Optimierung von Instandhaltungsprozessen durch Semantische Technologien (P. Stephan, M. Loskyll, C. Stahl, J. Schlick)