Zustandsraum

Der Zustandsraum (engl. state space ) bezeichnet in der Kognitionswissenschaft die Gesamtheit aller Zustände, die eine künstliche Intelligenz oder kognitives biologisches System einnehmen kann. Es wird dabei unterschieden zwischen Such- und Problemlösungsräumen.

Eine besondere Bedeutung haben visuelle Zustandsräume in der Robotik bei der Entwicklung von Navigationssystemen. Die für die Navigation wesentlichen Objekte der Umwelt (z.B. Türen, Wände, etc.) werden in ein Koordinatensystem eingetragen und bei der Navigation auf einem Zustands-Monitor dargestellt. Es werden dabei sowohl künstliche als auch natürliche Landmarken verwendet, die von dem technischen System über eine Videokamera erkannt werden können. Dieses Verfahren gewährleistet eine robuste Erkennung von Hindernissen.

Der Zustandsraum bei künstlichen neuronalen Netzen ist ein Vektorraum, der die Menge der möglichen Zustände des neuronalen Netzes beschreibt. Die einzelnen Vektoren werden in der Regel durch die Aktivierungszustände der Einheiten des Netzes gebildet, allerdings können sie auch durch die Werte interner Zustandsvariablen (z.B. die Folge der bisherigen Eingaben) gebildet werden.

Der Zustandsraum in der Automatisierungstechnik bezeichnet eine Regelungsstruktur im Zeitbereich. Vorteile gegenüber dem Frequenzbereich ergeben sich durch die Uneingeschränktheit der Allgemeinheit, sprich - die Laplace-Transformation setzt bestimmte Anfangsbedingungen voraus, die in der Zustandsraumdarstellung frei gewählt werden können. Die Grundgleichungen in Vektorform sind:

und