Constraint-Satisfaction-Probleme - Übersicht

Dozenten: Prof. Dr. Bernhard Nebel und Dr. Stefan Wölfl

Übungen: Dr. Robert Mattmüller und Dr. Matthias Westphal

Termine

Vorlesung: Montags 11:15-13:00 und Mittwochs 11:15-12:00
Übungen: Mittwochs 12:15-13:00
Mündliche Prüfungen: voraussichtlich Montag, 1. März 2010, und Donnerstag, 25. März 2010; genauer Termin nach Vereinbarung.

Ort

Vorlesung: Gebäude 101, Hörsaal 00-010/14
Übungen: Gebäude 101, Hörsaal 00-010/14

Vorlesungsinhalt

Die Vorlesung bietet eine ausführliche Einführung in das Gebiet der Constraint-Satisfaction-Probleme. Dabei werden sowohl theoretische als algorithmische Fragestellungen untersucht.

Im Einzelnen sind folgende Themen geplant:

Grundlagen und Einführung: Mengen, Relationen, Graphen, Constraint-Netze und Erfüllbarkeit, binäre Constraint-Netze
Inferenzbasierte Methoden: Kanten- und Pfadkonsistenz, n-Konsistenz und globale Konsistenz
Suchmethoden: Backtracking, Backjumping, Vergleich verschiedener Verfahren, stochastische lokale Suche
Ausgewählte fortgeschrittene Themen: Ausdrucksstärke und Komplexität von Constraint-Sprachen, polynomielle Lösbarkeit für DTP, qualitative Constraint-Netze

Voraussetzungen

Die Veranstaltung richtet sich an Bachelor- und Master-Studenten (Informatik und Applied Computer Science) sowie an Diplom-Studenten und Nebenfächler im Hauptstudium.

Kenntnisse in Aussagenlogik und in theoretischer Informatik (NP-Vollständigkeit, polynomielle Reduktionen) werden erwartet. Grundkenntnisse über Suchverfahren (Tiefensuche, Backtracking, lokale Suche) sind von Vorteil.

Übungen und Prüfung

Studenten im Bachelor-Studiengang Informatik und Masterstudenten im Fach Informatik oder Applied Computer Science können die Veranstaltung als Spezialvorlesung im Vertiefungsgebiet Künstliche Intelligenz und Robotik anrechnen lassen. Voraussetzung ist dafür jeweils das Bestehen der mündlichen Prüfung (Termin nach Vereinbarung). In dieser Vorlesung können sechs Kreditpunkte erworben werden.

Nebenfächler können nach Bestehen einer Prüfung in dieser Vorlesungen einen benoteten Schein erwerben.

Während des Semesters werden wöchentlich theoretische Übungen (Aufgaben) und in unregelmäßigen Abständen praktische Übungen (Projekte) gestellt. Die Bearbeitung der Übungen ist für die Teilnahme an der mündlichen Prüfung nicht verpflichtend, wird aber zum Verständnis und zur Vertiefung des Stoffs dringend empfohlen. Außerdem können dabei nach folgenden Regeln Bonuspunkte für die Prüfung erworben werden:

Bis zu 10 Bonuspunkte können durch Bearbeitung der Aufgaben erworben werden. Um überhaupt Bonuspunkte zu erhalten, sind mindenstens 50% der erreichbaren Punkte nötig. Je fünf weitere Prozentpunkte jenseits dieser Grenze ergeben einen Bonuspunkt.
Bis zu 10 Bonuspunkte können in den Projekten erworben werden. Für jedes vollständig bearbeitete Projekt gibt es eine bestimmte Zahl an Bonuspunkten (je nach Umfang; normalerweise 2-4). Jeder Vorlesungsteilnehmer kann an beliebig vielen Projekten teilnehmen und so Bonuspunkte aufaddieren, aber die Maximalzahl an Bonuspunkten aus Projekten ist auf 10 beschränkt.
Je 10 Bonuspunkte entsprechen einer Drittelstufe in der mündlichen Prüfung, also etwa einer Verbesserung von der Note 2,0 auf die Note 1,7.

Aufgaben und Projekte können und sollten in Gruppen von je zwei Studenten bearbeitet werden. Größere Gruppen und abgeschriebene oder kopierte Lösungen werden nicht akzeptiert.

Vorlesungsmaterial

Die Vorlesungsfolien werden im Laufe des Semesters auf der Vorlesungsseite bereit gestellt. Weiterführende und ergänzende Texte zu den Inhalten der Vorlesung sind von der Literaturseite aus verlinkt. Es gibt kein Buch oder Skript zur Vorlesung.