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KALKÜL · Technik im Detail

Jede Variante wird gerechnet, bevor eine davon gilt.

Wie KALKÜL Varianten als Szenarien auf einem Zweig rechnet, ihre Annahmen als Intervalle führt und erst die gewählte nach Freigabe wirken lässt.

Eine Entscheidung hat selten nur eine Möglichkeit. KALKÜL rechnet jede Variante als Szenario: ein Ausgangsstand, eine Reihe von Annahmen und ein Plan von Handlungen, mit den Folgen gegen dieselben Regeln geprüft wie im Betrieb. Ein Szenario bleibt auf einem Zweig. Nichts wirkt, bevor eines gewählt und freigegeben ist. So sind Szenarien ausgelegt.

Diese Seite beschreibt die Bauweise des Systems. Gebaut sind der Prototyp von Freigabe und Protokoll und der Demonstrator von KALKÜL; den ganzen Stand finden Sie unter Was heute steht.

Auf dieser Seite
  1. 01Ein Szenario ist ein Zweig mit Annahmen
  2. 02Gerechnet, nicht geschätzt
  3. 03Varianten nebeneinander
  4. 04Annahmen sind Daten mit Verantwortlichen
  5. 05Von der Wahl zur Wirkung
  6. 06Eckdaten
  7. 07Weiter

Ein Szenario ist ein Zweig mit Annahmen

Ein Szenario besteht aus drei Dingen. Der Ausgangsstand ist ein Zweig der Ontologie zu einem Stichtag und Wissensstand, wie ihn FORGE führt. Die Annahmen sind Größen, die nicht feststehen: Nachfrage, Ausfälle, Preise, Wetter, mit Herkunft und als Intervall. Der Plan ist die Folge von Handlungen, die zur Wahl steht.

Das Szenario ändert nur den Zweig. Quellen bleiben unberührt, Handlungen schreiben nicht zurück, sondern werden als Plan berechnet. Mehrere Szenarien gehen vom selben Ausgangsstand aus und sind so untereinander vergleichbar: Jeder Unterschied im Ergebnis ist eine Wirkung der Annahmen und des Plans und nicht des Datenstands.

Gerechnet, nicht geschätzt

Die Folgen eines Plans berechnet KALKÜL mit dem Rechenmodell der Organisation, einer Funktion, die den Zustand von Schritt zu Schritt fortschreibt. Die Regeln prüft es dabei wie im Betrieb, mit dem SMT-Löser und mit Intervallen für die Unsicherheit der Annahmen. Das Ergebnis je Regel ist bewiesen, widerlegt mit Gegenbeispiel oder unentschieden.

Stichprobenverfahren wie die Monte-Carlo-Simulation sind erlaubt, aber sie schätzen. Sie zeigen, wie sich ein Plan im Mittel verhält, und beweisen nicht, dass eine Regel nie bricht. KALKÜL kennzeichnet, was bewiesen und was geschätzt ist, und gibt nichts frei, dessen Ergebnis nur eine Schätzung ist.

Vom Ausgangsstand zur Wahl

Unten der Ausgangsstand, darüber die Annahmen. Aus beiden entstehen Varianten, jede mit eigener Prüfung. Oben steht die Wahl, die erst nach einer Freigabe wirkt.

Szenarien in KALKÜL in Schichten: Ausgangsstand, Annahmen, Varianten, Prüfung, WahlUnten der Ausgangsstand, darüber die Annahmen. Aus beiden entstehen Varianten, jede mit eigener Prüfung. Oben steht die Wahl, die erst nach einer Freigabe wirkt.AUSGANGSSTANDSTICHTAG UND WISSENSSTANDONTOLOGIEANNAHMENMIT INTERVALLHERKUNFTVARIANTENJE EIN ZWEIGVARIANTE AVARIANTE BVARIANTE CPRÜFUNGJE VARIANTENACHWEISGEGENBEISPIELWAHLMIT FREIGABEFREIGABE
  • Wahl (mit Freigabe): Freigabe.
  • Prüfung (je Variante): Nachweis, Gegenbeispiel.
  • Varianten (je ein Zweig): Variante A, Variante B, Variante C.
  • Annahmen (mit Intervall): Herkunft.
  • Ausgangsstand (Stichtag und Wissensstand): Ontologie.
AUFBAU IN SCHICHTEN

Varianten nebeneinander

Der Vergleich zeigt für jede Variante, welche Regeln bewiesen, welche widerlegt und welche unentschieden sind, und daneben die Zielgrößen. Eine Variante mit widerlegter Regel ist nicht gestrichen, sondern trägt ihr Gegenbeispiel. Oft zeigt es, welche Annahme sie trägt und was sich ändern müsste, damit sie hält.

Eine Sensitivitätsrechnung variiert eine Annahme über einen Bereich und bestimmt, wo der Nachweis aufhört zu gelten: bis zu welchem Wert die Regel hält und ab welchem sie bricht. Das Ergebnis ist ein Bereich der Annahme, in dem die Variante tragfähig ist. Eine Variante, die nur bei einem einzigen Wert besteht, ist damit als das sichtbar, was sie ist.

Die Zahl der Szenarien wächst schnell mit der Zahl der Annahmen. KALKÜL rechnet darum nicht jede Kombination, sondern deckt den Annahmeraum über Intervalle ab und zerlegt dort, wo die Entscheidung kippt.

Varianten aus einem Stand

Zwei Zweige gehen vom selben Stand aus. Einer endet im Nachweis und kann zur Freigabe, der andere im Gegenbeispiel und bleibt als Begründung im Verlauf.

Szenarien in KALKÜL: Version, zwei Zweige, Nachweis und Gegenbeispiel, FreigabeZwei Zweige gehen vom selben Stand aus. Einer endet im Nachweis und kann zur Freigabe, der andere im Gegenbeispiel und bleibt als Begründung im Verlauf.STANDVARIANTENPRÜFUNGWAHLverzweigtverzweigtrechnetlegt vorVERSIONZWEIGZWEIGNACHWEISGEGENBEISPIELFREIGABE
  • Knoten: Version, Zweig, Zweig, Nachweis, Gegenbeispiel, Freigabe.
  • Version verzweigt Zweig.
  • Version verzweigt Zweig.
  • Zweig rechnet Nachweis.
  • Zweig rechnet Gegenbeispiel.
  • Nachweis legt vor Freigabe.
GRAPH · TYPEN UND BEZIEHUNGEN

Annahmen sind Daten mit Verantwortlichen

Annahmen stehen nicht als Zahlen im Code. Sie sind Daten der Ontologie mit Herkunft, Intervall, Gültigkeitszeit und dem Namen dessen, der sie gesetzt hat. Mehrere Szenarien teilen Annahmen oder haben eigene. Wer eine Annahme ändert, ändert ein Ergebnis, und das steht im Verlauf.

Das hat einen praktischen Grund. In einer Prüfung nach einer Entscheidung ist die erste Frage selten die nach der Rechnung, sondern die nach den Annahmen: Wer ging von welcher Nachfrage aus, und woher stammte sie? Ein Szenario beantwortet das, weil jede Annahme ihre Herkunft und ihren Urheber trägt.

Von der Wahl zur Wirkung

Die Wahl eines Szenarios ist noch keine Handlung. Der Plan der gewählten Variante wird zu Handlungen, und für sie holt AXON die Freigabe: ein signiertes Ja für genau diesen Plan, gebunden an den Prüfwert seines Nachweises. Erst danach läuft er über FORGE in die Quellen.

Zwischen Rechnung und Ausführung vergeht Zeit, und der Zustand kann sich geändert haben. Der Nachweis enthält darum seine Voraussetzungen, nämlich die Intervalle der Annahmen und den Stand der Eingaben. Vor der Ausführung prüft KALKÜL, ob der aktuelle Stand noch innerhalb dieser Voraussetzungen liegt. Wenn nicht, gilt der Nachweis nicht mehr, und das Szenario wird neu gerechnet, statt einen veralteten Beweis auszuführen.

Die verworfenen Varianten bleiben mit ihren Ergebnissen erhalten. Wer später fragt, warum nicht die andere, findet die Antwort mit Nachweis oder Gegenbeispiel im Verlauf der Entscheidung.

Eckdaten

Szenario
Zweig der Ontologie, Annahmen mit Intervall, Plan von Handlungen
Ausgangsstand
zu Stichtag und Wissensstand; gemeinsam für alle Varianten
Rechnung
Rechenmodell der Organisation, Regeln mit SMT-Löser und Intervallen
Ergebnis
je Regel bewiesen, widerlegt mit Gegenbeispiel oder unentschieden
Stichproben
Monte-Carlo-Verfahren sind als Schätzung gekennzeichnet und geben nichts frei
Vergleich
Varianten nebeneinander mit Zielgrößen; Sensitivität über Bereiche der Annahme
Wahl
Freigabe für genau diesen Plan, gebunden an den Prüfwert des Nachweises
Ausführung
der Nachweis gilt nur, solange der Stand innerhalb seiner Voraussetzungen liegt

Weiter

Welche Entscheidung wägen Sie heute in drei Tabellen ab? Daraus machen wir mit Ihnen drei Szenarien mit je einem Nachweis.