Case Retrieval Nets as a Model for Building Flexible Information Systems

Im Rahmen dieser Arbeit wird das Modell der Case Retrieval Netze vorgestellt, das ein Speichermodell für die Phase des Retrievals beim fallbasierten Schliessen darstellt. Dieses Modell lehnt sich an Assoziativspeicher an, insbesondere wird das Retrieval als Rekonstruktion des Falles betrachtet anstatt als eine Suche im traditionellen Sinne. Zwei der wesentlichen Vorteile des Modells sind Effizienz und Flexibilität: Effizienz beschreibt dabei die Fähigkeit, mit grossen Fallbasen umzugehen und dennoch schnell ein Resultat des Retrievals liefern zu können. Im Rahmen dieser Arbeit wird dieser Aspekt formal untersucht, das Hauptaugenmerk ist aber eher pragmatisch motiviert insofern als der Retrieval-Prozess so schnell sein sollte, dass der Benutzer möglichst keine Wartezeiten in Kauf nehmen muss. Flexibilität betrifft andererseits die allgemeine Anwendbarkeit des Modells in Bezug auf veränderte Aufgabenstellungen, auf alternative Formen der Fallrepräsentation usw. Hierfür wird das Konzept der Informationsvervollständigung diskutiert, welches insbesondere für die Beschreibung von interaktiven Entscheidungsunterstützungssystemen geeignet ist. Traditionelle Problemlöseverfahren, wie etwa Klassifikation oder Diagnose, können als Spezialfälle von Informationsvervollständigung aufgefasst werden. Das formale Modell der Case Retrieval Netze wird im Detail erläutert und dessen Eigenschaften untersucht. Anschliessend werden einige möglich Erweiterungen beschrieben. Neben diesen theoretischen Aspekten bilden Anwendungen, die mit Hilfe des Case Retrieval Netz Modells erstellt wurden, einen weiteren Schwerpunkt. Diese lassen sich in zwei grosse Richtungen einordnen: intelligente Verkaufsunterstützung für Zwecke des E-Commerce sowie Wissensmanagement auf Basis textueller Dokumente, wobei für letzteres der Aspekt der Wiederbenutzung von Problemlösewissen essentiell ist. Für jedes dieser Gebiete wird eine Anwendung im Detail beschrieben, weitere dienen der Illustration und werden nur kurz erläutert. Zuvor wird allgemein beschrieben, welche Aspekte bei Entwurf und Implementierung eines Informationssystems zu beachten sind, welches das Modell der Case Retrieval Netze nutzt.In this thesis, a specific memory structure is presented that has been developed for the retrieval task in Case-Based Reasoning systems, namely Case Retrieval Nets (CRNs). This model borrows from associative memories in that it suggests to interpret case retrieval as a process of re-constructing a stored case rather than searching for it in the traditional sense. Tow major advantages of this model are efficiency and flexibility: Efficiency, on the one hand, is concerned with the ability to handle large case bases and still deliver retrieval results reasonably fast. In this thesis, a formal investigation of efficiency is included but the main focus is set on a more pragmatic view in the sense that retrieval should, in the ideal case, be fast enough such that for the users of a related system no delay will be noticeable. Flexibility, on the other hand, is related to the general applicability of a case memory depending on the type of task to perform, the representation of cases etc. For this, the concept of information completion is discussed which allows to capture the interactive nature of problem solving methods in particular when they are applied within a decision support system environment. As discussed, information completion, thus, covers more specific problem solving types, such as classification and diagnosis. The formal model of CRNs is presented in detail and its properties are investigated. After that, some possible extensions are described. Besides these more theoretical aspects, a further focus is set on applications that have been developed on the basis of the CRN model. Roughly speaking, two areas of applications can be recognized: electronic commerce applications for which Case-Based Reasoning may provide intelligent sales support, and knowledge management based on textual documents where the reuse of problem solving knowledge plays a crucial role. For each of these areas, a single application is described in full detail and further case studies are listed for illustration purposes. Prior to the details of the applications, a more general framework is presented describing the general design and implementation of an information system that makes uses of the model of CRNs