Fallbasiertes Schließen (case-based reasoning)

Was ist fallbasiertes Schließen?

Die Idee des fallbasierten Schließens (case-based reasoning, kurz cbr) stammt vom psychologischen Modell, dass Menschen mit gemachten Erfahrungen, aus ihnen gestellten Aufgaben, auf ähnliche Problemstellungen reagieren können. Mithilfe dieser Analogien werden durch maschinelle Lernverfahren Problemlösungen erzeugt und angewandt.

Beim fallbasierten Schließen werden maschinelle Erfahrungen durch ein Problem und einer dazu passenden Lösung erfasst. Dies ist das generelle Modell eines CBR-Systems, in welchem Fälle aus der Vergangenheit verwendet werden, um aktuelle Probleme lösen zu können. Erfahrungen bilden selbst in weiteren wissensbasierten Systemen die Basis für deren Aufbau, allerdings wird das Wissen in CBR-Systemen anders verwendet, sodass diese Anwendungen als Weiterentwicklung wissensbasierter Systeme angesehen werden.

Wie läuft ein CBR-Zyklus ab?

Das fallbasierte Schließen ist ein begründetes Paradigma der Künstlichen Intelligenz (KI) zum Problemlösen aufgrund von Erfahrungen. Dieses fundiert auf der Beobachtung, dass ähnliche Probleme meistens auch ähnliche Lösungen erfordern. Dementsprechend ist die Idee des fallbasierten Schließens, Erkenntnisse bei der Lösung der Probleme aus der Vergangenheit zu verwenden, um ähnliche Probleme an die aktuelle Situation anzupassen. Hierzu werden die Lösungen der einstigen Probleme angepasst, um diese damit auf die neue Problemstellung übertragen zu können.

Der Hauptbestandteil eines jeden fallbasierten Problemlösers ist die Fallbasis. Diese ist eine Sammlung gespeicherter Erfahrungseinheiten, den Fällen. Ein solcher Fall beinhaltet hierbei eine Beschreibung des Problems sowie eine dazugehörige Lösung. Dabei ist die Fallbasis in aller Regel in der Datenbank gespeichert und bildet das Grundwissen des Problemlösers.

Die neuen Probleme werden gelöst, dass Fälle aus einer Fallbasis aufgerufen werden (retrieve), die analog zu dem aktuellen Problem sind. Die in den ähnlichen Fällen abgespeicherten Erfahrungen werden sodann wiederverwendet (reuse). Dabei können zum Beispiel auch Teile einer Lösung im Hinblick auf ein neues Problem adaptiert und eventuell verbunden werden.

Was sind Anwendungen für fallbasiertes Schließen?

Das case-based reasoning hat sich vor allem in Anwendungssystemen für den Kundendienst, den Help-Desk-Systemen, bewährt, wo der Anwender es beispielsweise zur Diagnose von Kundenanfragen nutzt. In neuster Zeit wird es verstärkt in Beratungssystemen für Produkte eingesetzt, zum Beispiel im E-Commerce und zur Gliederung von Texten.

Vorteilhaft ist, dass die Methode selbst bei unvollständig beschriebenen und schlecht strukturierten Problemen verwendet werden kann. Im Vergleich zu benachbarten Konzepten genügt am Anfang schon eine recht kleine Sammlung von Referenzen, welche durch die Arbeit mit dem CBR-System immer weiter heranwächst. In den Anwendungsdomänen, deren Wirkungszusammenhänge nicht immer gänzlich bekannt sind, eignet sich CBR ebenfalls.

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