Sonderforschungsbereich Transregio 62 (SFB TRR-62)

Der SFB/Transregio 62 "eine Companion-Technologie für kognitive technische Systeme" befasst sich mit der systematischen Erforschung kognitiver Fähigkeiten und deren Realisierung in technischen Systemen. 

Das Vorhaben folgt der Vision, dass technische Systeme der Zukunft Companion-Systeme sind – kognitive technische Systeme, die ihre Funktionalität vollkommen individuell auf den jeweiligen Nutzer abstimmen: Sie orientieren sich an seinen Fähigkeiten, Vorlieben, Anforderungen und aktuellen Bedürfnissen und stellen sich auf seine Situation und emotionale Befindlichkeit ein. Dabei stehen die Eigenschaften der Individualität, Anpassungsfähigkeit, Verfügbarkeit, Kooperativität und Vertrauenswürdigkeit im Zentrum der Untersuchung.

  • Im Teilprojekt A1 befasst sich unsere Arbeitsgruppe mit der Realisierung von Planungs- und Entscheidungskompetenz in Companion-Systemen.

    Ein Companion-System soll in der Lage sein, individualisierte und an die jeweilige Umgebungssituation sowie den Emotionsstatus des Nutzers angepasste Handlungsvorschläge zu unterbreiten, Entscheidungsunterstützung zu leisten sowie selbstständig Aktionen auszuführen.

    Als Grundlage hierfür wird ein Verfahren zur individualisierten Plangenerierung entwickelt, mit dem Handlungspläne und -anweisungen auf individuelle Nutzer zugeschnitten und an ihren jeweiligen Bedürfnissen, Fähigkeiten und Präferenzen orientiert erzeugt werden können. Da ein Companion-System zwangsläufig auch mit unvorhergesehenen Ereignissen und unerwartetem Nutzerverhalten konfrontiert wird, muss es einmal generierte und bereits in der Ausführung befindliche Pläne entsprechend modifizieren können. Dazu werden Verfahren zur Anpassung von Plänen an neue Zielvorgaben und die aktuelle emotionale Befindlichkeit des Nutzers entwickelt sowie Verfahren zur Planreparatur, die Fehler, die während der Ausführung eines Handlungsplanes entstehen, situations- und nutzerangepasst kompensieren.

  • In Teilprojekt A2 arbeiten wir an einer Wissensarchitektur für Companion-Systeme und untersuchen Fragestellungen zur Repräsentation unsicheren Wissens.

    Das Forschungsvorhaben befasst sich mit grundlegenden Fragestellungen zu Struktur und Aufbau von deklarativen Wissensbasen für Companion-Systeme und bündelt die symbolische Modellierung der Information, die in den Planungs-, Entscheidungs-, Interaktions- und Dialogprozessen eines solchen Systems benötigt wird.

    In diesem Zusammenhang werden Methoden zur systematischen und konsistenten Übertragung von sensorisch gewonnener Situations- und Emotionsinformation auf die deklarative Wissensrepräsentationsebene entwickelt, wobei die durchgängige Behandlung der Unsicherheit dieser Information im Vordergrund steht.

    Ein zweiter Schwerpunkt liegt auf der Werkzeugunterstützung beim Aufbau der Wissensbasen. Diese setzen sich aus verschiedenen Modellkomponenten zusammen, die aufeinander abgestimmt sein müssen und weder in sich, noch in ihrem Zusammenspiel Widersprüche aufweisen dürfen. Daher werden zunächst spezielle Konsistenzkriterien für die Modellkomponenten eines Companion-Systems definiert. Anschließend werden geeignete Mechanismen zu ihrer Überprüfung entwickelt und in einem Werkzeug zur systematischen Modellkonstruktion umgesetzt.

  • In Teilprojekt Z3 entwickeln wir ein Architekturkonzept sowie eine Experimentierplattform zur Erstellung und Evaluierung von Companion-Systemen.

    Companion-Systeme setzen sich aus einer Vielzahl von Funktionseinheiten zusammen, deren Aufgaben von der Erfassung, Klassifikation, Fusion und Deutung verschiedenster Umgebungs- und Nutzerparameter über die Umsetzung unterschiedlicher Formen der Mensch-Computer-Interaktion bis zur Realisierung höherer kognitiver Fähigkeiten wie Planung und Entscheidungsfindung reichen.

    Um diese Einheiten in wohldefinierter Weise und je nach Beschaffenheit der aktuellen Anwendung zu einer Gesamtfunktionalität zusammenfügen zu können, werden in diesem Forschungsvorhaben Architekturkonzepte für Companion-Systeme entwickelt. Darüber hinaus entsteht eine Experimentierplattform zur Erstellung und Evaluierung solcher Systeme.

    Ziel ist es, die Komponenten eines Companion-Systems auf dieser Basis zunächst schrittweise zu Teildemonstratoren zu integrieren und ihre Funktionalität anhand verschiedener Szenarios zu erproben.

Das Projekt ist finanziert durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG).

Projektlaufzeit: Januar 2009 bis Dezember 2017

Publikationen des SFB TRR-62

2018

128.
P. Bercher, F. Richter, F. Honold, F. Nielsen, F. Schüssel, T. Geier, T. Hörnle, S. Reuter, D. Höller, G. Behnke, M. Weber, K. Dietmayer, W. Minker and S. Biundo, "A Companion-System Architecture for Realizing Individualized and Situation-Adaptive User Assistance" , 2018.
DOI: 10.18725/OPARU-11023
https://oparu.uni-ulm.de/xmlui/bitstream/handle/123456789/11080/AssemblyAssistant.pdf
127.
P. Bercher, "Hybrid Planning -- From Theory to Practice" , Dissertation , Ulm University , 2018.
DOI: 10.18725/OPARU-5242
https://www.uni-ulm.de/fileadmin/website_uni_ulm/iui.inst.090/Publikationen/2018/DissertationBercher.pdf
126.
D. Höller, P. Bercher, G. Behnke and S. Biundo, "A Generic Method to Guide HTN Progression Search with Classical Heuristics" in Proceedings of the 28th International Conference on Automated Planning and Scheduling (ICAPS 2018) , AAAI Press , 2018. pp. 114--122.
https://www.uni-ulm.de/fileadmin/website_uni_ulm/iui.inst.090/Publikationen/2018/Hoeller18Progression.pdf
125.
G. Behnke, D. Höller and S. Biundo, "Tracking Branches in Trees - A Propositional Encoding for Solving Partially-Ordered HTN Planning Problems" in Proceedings of the First ICAPS Workshop on Hierarchical Planning , 2018. pp. 40--47.
https://www.uni-ulm.de/fileadmin/website_uni_ulm/iui.inst.090/Publikationen/2018/Behnke2018partSAT.pdf
124.
G. Behnke, D. Höller and S. Biundo, "totSAT - Totally-Ordered Hierarchical Planning through SAT" in Proceedings of the 32nd AAAI Conference on Artificial Intelligence (AAAI 2018) , AAAI 2018 , New Orleans , February 2–7 , AAAI Press , 2018. pp. 6110--6118.
https://www.uni-ulm.de/fileadmin/website_uni_ulm/iui.inst.090/Publikationen/2018/Behnke2018totSAT.pdf
123.
D. Höller, P. Bercher, G. Behnke and S. Biundo, "Plan and Goal Recognition as HTN Planning" in Proceedings of the AAAI 2018 Workshop on Plan, Activity, and Intent Recognition (PAIR 2018) , 2018. pp. 607--613.
http://www.planrec.org/PAIR/PAIR18/Papers/HollerPair18.pdf
122.
B. Leichtmann, P. Bercher, D. Höller, G. Behnke, S. Biundo, V. Nitsch and M. Baumann, "Towards a Companion System Incorporating Human Planning Behavior -- A Qualitative Analysis of Human Strategies" in Proceedings der dritten transdisziplinären Konferenz "Technische Unterstützungssysteme, die die Menschen wirklich wollen" (engl: Proceedings of the 3rd "Transdisciplinary Conference on Support Technologies"), TCST 2018 , 2018. pp. 89--98.
http://www.uni-ulm.de/fileadmin/website_uni_ulm/iui.inst.090/Publikationen/2018/Leichtmann2018HumanPlanningBehavior.pdf
121.
D. Höller, P. Bercher, G. Behnke and S. Biundo, "HTN Plan Repair Using Unmodified Planning Systems" in Proceedings of the First ICAPS Workshop on Hierarchical Planning , 2018. pp. 26--30.
http://www.uni-ulm.de/fileadmin/website_uni_ulm/iui.inst.090/Publikationen/2018/Hoeller18Repair.pdf
120.
F. Richter, "Hierarchical planning under uncertainty" , Dissertation , Ulm University , Germany , 2018.
DOI: 10.18725/OPARU-5243
https://oparu.uni-ulm.de/xmlui/bitstream/handle/123456789/5300/dissertation_richter.pdf
119.
M. Schiller, G. Behnke, P. Bercher, M. Kraus, M. Dorna, F. Richter, S. Biundo, B. Glimm and W. Minker, "Evaluating Knowledge-Based Assistance for DIY" in Proceedings of MCI Workshop "Digital Companion" , 2018. pp. 925--930.
https://www.uni-ulm.de/fileadmin/website_uni_ulm/iui.inst.090/Publikationen/2018/MCI-WS19-schillerEtAl2018.pdf
118.
T. Perleth, M. Schiller and B. Glimm, "Applying a Model of Text Comprehension to Automated Verbalizations of EL Derivations" in Proceedings of DL 2018, CEUR Workshop Proceedings Vol. 2211 , 2018.
https://www.uni-ulm.de/fileadmin/website_uni_ulm/iui.inst.090/Publikationen/2018/PerlethSchillerGlimmDL2018.pdf
117.
M. Kraus, G. Behnke, P. Bercher, M. Schiller, S. Biundo, B. Glimm and W. Minker, "A Multimodal Dialogue Framework for Cloud-Based Companion Systems" in Proc. of the 10th International Workshop on Spoken Dialog Systems Technology (IWSDS 2018) , 2018.
https://www.uni-ulm.de/fileadmin/website_uni_ulm/iui.inst.090/Publikationen/2018/Kraus2018CompanionCloudDemo.pdf

2017

116.
I. Siegert, F. Schüssel, M. Schmidt, S. Reuter, S. Meudt, G. Layher, G. Krell, T. Hörnle, S. Handrich, A. Al-Hamadi, K. Dietmayer, H. Neumann, G. Palm, F. Schwenker and A. Wendemuth, "Multi-modal Information Processing in Companion-Systems: A Ticket Purchase System" in Companion Technology -- A Paradigm Shift in Human-Technology Interaction , Susanne Biundo and Andreas Wendemuth, Eds. Springer , 2017 , pp. 493--500.
DOI: 10.1007/978-3-319-43665-4_25
https://www.uni-ulm.de/fileadmin/website_uni_ulm/iui.inst.090/Publikationen/2017/Siegert2017CompBookTicketSystem.pdf
115.
J. Triep, "Untersuchung von Konsistenz und Adäquatheit von Planungsmodellen" , Bachelor Thesis , Ulm University , 2017.
114.
N. Dönhoff, "Umsetzung von Planänderungsanfragen im Hierarchischen Planen durch SAT" , Bachelor Thesis , Ulm University , 2017.
113.
G. Behnke, F. Nielsen, M. Schiller, D. Ponomaryov, P. Bercher, B. Glimm, W. Minker and S. Biundo, "To Plan for the User Is to Plan With the User -- Integrating User Interaction Into the Planning Process" in Companion Technology -- A Paradigm Shift in Human-Technology Interaction , Susanne Biundo and Andreas Wendemuth, Eds. Springer , 2017 , pp. 123--144.
DOI: 10.1007/978-3-319-43665-4_7
https://www.uni-ulm.de/fileadmin/website_uni_ulm/iui.inst.090/Publikationen/2017/Behnke2017CompBookMIP.pdf
112.
G. Behnke, D. Höller and S. Biundo, "This is a solution! (... but is it though?) - Verifying solutions of hierarchical planning problems" in Proceedings of the 27th International Conference on Automated Planning and Scheduling (ICAPS 2017) , AAAI Press , 2017. pp. 20--28.
http://www.uni-ulm.de/fileadmin/website_uni_ulm/iui.inst.090/Publikationen/2017/Behnke17Verify.pdf
111.
B. Gregor, N. Florian, S. Marvin, B. Pascal, K. Matthias, G. Birte, M. Wolfgang and B. Susanne, "SLOTH – the Interactive Workout Planner" in Proceedings of the 2nd International Conference on Companion Technology (ICCT 2017) , 2017.
110.
G. Behnke, F. Nielsen, M. Schiller, P. Bercher, M. Kraus, B. Glimm, W. Minker and S. Biundo, "SLOTH - the Interactive Workout Planner" in Proceedings of the 2nd International Conference on Companion Technology (ICCT 2017) , IEEE , 2017.
DOI: 10.1109/COMPANION.2017.8287077
http://www.uni-ulm.de/fileadmin/website_uni_ulm/iui.inst.090/Publikationen/2017/Behnke2017Sloth.pdf
109.
D. Ponomaryov and M. Soutchanski, "Progression of Decomposed Local-Effect Action Theories" , ACM Transactions on Computational Logic , vol. 18 , no. 2 , pp. 1--41 , 2017. ACM , http://doi.acm.org/10.1145/3091119 .
DOI: 10.1145/3091119
108.
F. Nothdurft, P. Bercher, G. Behnke and W. Minker, "Dialogues with Social Robots: Enablements, Analyses, and Evaluation" in Dialogues with Social Robots: Enablements, Analyses, and Evaluation , Kristiina Jokinen and Graham Wilcock, Eds. Springer , 2017 , pp. 129--141.
DOI: 10.1007/978-981-10-2585-3_10
https://www.uni-ulm.de/fileadmin/website_uni_ulm/iui.inst.090/Publikationen/2016/Nothdurft2016UserInvolvement.pdf
107.
T. Geier and S. Biundo, "Multi-Level Knowledge Processing in Cognitive Technical Systems" in Companion Technology -- A Paradigm Shift in Human-Technology Interaction , Susanne Biundo, Eds. Springer , 2017 , pp. 17--36.
DOI: 10.1007/978-3-319-43665-4_2
https://www.uni-ulm.de/fileadmin/website_uni_ulm/iui.inst.090/Publikationen/2017/Geier2017CompBookMLKP.pdf
106.
A. Biedermann, "Lifted Planning Graph Heuristik" , Projektbericht , Ulm University , 2017.
105.
G. Behnke, B. Leichtmann, P. Bercher, D. Höller, V. Nitsch, M. Baumann and S. Biundo, "Help me make a dinner! Challenges when assisting humans in action planning" in Proceedings of the 2nd International Conference on Companion Technology (ICCT 2017) , IEEE , 2017.
http://www.uni-ulm.de/fileadmin/website_uni_ulm/iui.inst.090/Publikationen/2017/Behnke2017Challenge.pdf
104.
S. Reuter, A. Scheel, T. Geier and K. Dietmayer, "Environment Adaption for Companion-Systems" , Susanne Biundo and Andreas Wendemuth, Eds. Springer , 2017 , pp. 301--320.
DOI: 10.1007/978-3-319-43665-4_15
https://www.uni-ulm.de/fileadmin/website_uni_ulm/iui.inst.090/Publikationen/2017/Reuter2017CompBookEnvironmentAdaption.pdf