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

2017

104.
S. Biundo and A. Wendemuth, Companion Technology - A Paradigm Shift in Human-Technology Interaction. .... Springer, 2017.
DOI:10.1007/978-3-319-43665-4
Datei:https://link.springer.com/book/10.1007/978-3-319-43665-4
103.
M. R. G. Schiller, G. Behnke, M. Schmautz, P. Bercher, M. Kraus, M. Dorna, W. Minker, B. Glimm and S. Biundo, "A Paradigm for Coupling Procedural and Conceptual Knowledge in Companion Systems" in Proceedings of the 2nd International Conference on Companion Technology (ICCT 2017), IEEE, 2017.
DOI:10.1109/COMPANION.2017.8287072
Datei:https://www.uni-ulm.de/fileadmin/website_uni_ulm/iui.inst.090/Publikationen/2017/SBSBKDMGB-ICCT2017.pdf
102.
S. Biundo and A. Wendemuth, "An Introduction to Companion-Technology" in Companion Technology -- A Paradigm Shift in Human-Technology Interaction,Susanne Biundo and Andreas Wendemuth, Eds. Springer, 2017, pp. 1--15.
DOI:10.1007/978-3-319-43665-4_1
Datei:https://www.uni-ulm.de/fileadmin/website_uni_ulm/iui.inst.090/Publikationen/2017/Biundo2017CompBookIntro.pdf
101.
P. Bercher, G. Behnke, D. Höller and S. Biundo, "An Admissible HTN Planning Heuristic" in Proceedings of the 26th International Joint Conference on Artificial Intelligence (IJCAI 2017), IJCAI, 2017. pp. 480--488.
Weblink:http://www.uni-ulm.de/fileadmin/website_uni_ulm/iui.inst.090/Publikationen/2017/Bercher17AdmissibleHTNHeuristicPoster.pdf
Datei:http://www.uni-ulm.de/fileadmin/website_uni_ulm/iui.inst.090/Publikationen/2017/Bercher17AdmissibleHTNHeuristic.pdf
100.
P. Bercher, F. Richter, T. Hörnle, T. Geier, D. Höller, G. Behnke, F. Nielsen, F. Honold, F. Schüssel, S. Reuter, W. Minker, M. Weber, K. Dietmayer and S. Biundo, "Advanced User Assistance for Setting Up a Home Theater" in Companion Technology -- A Paradigm Shift in Human-Technology Interaction,Susanne Biundo and Andreas Wendemuth, Eds. Springer, 2017, pp. 485--491.
DOI:10.1007/978-3-319-43665-4_24
Datei:https://www.uni-ulm.de/fileadmin/website_uni_ulm/iui.inst.090/Publikationen/2017/Bercher2017CompBookHomeTheater.pdf

2016

99.
M. Englert, "The Utility of SAT-Solving for Heuristics in POCL Planning", Bachelor Thesis, Ulm University, 2016.
98.
S. Biundo, D. Höller and P. Bercher, "Special Issue on Companion Technologies" , Künstliche Intelligenz, vol. 30, no. 1, pp. 5-9, 2016. Springer, http://link.springer.com/article/10.1007/s13218-015-0421-9.
DOI:10.1007/s13218-015-0421-9
Datei:https://www.uni-ulm.de/fileadmin/website_uni_ulm/iui.inst.090/Publikationen/2016/Biundo2016Editorial.pdf
97.
J. Klumpp, "Plan and Goal Recognition as Hierarchical Planning", Bachelor Thesis, Ulm University, 2016.
96.
M. Füssinger, M. Fischer and R. Fast, "PANDA3 Visualizer", Projektbericht, Ulm University, 2016.
95.
P. Bercher, D. Höller, G. Behnke and S. Biundo, "More than a Name? On Implications of Preconditions and Effects of Compound HTN Planning Tasks" in Proceedings of the 22nd European Conference on Artificial Intelligence (ECAI 2016), IOS Press, 2016. pp. 225--233.
Datei:https://www.uni-ulm.de/fileadmin/website_uni_ulm/iui.inst.090/Publikationen/2016/Bercher16HybridPlanningComplexities.pdf
94.
P. Bercher and D. Höller, "Interview with David E. Smith" , Künstliche Intelligenz, vol. 30, no. 1, pp. 101--105, 2016. Springer, http://link.springer.com/article/10.1007/s13218-015-0403-y.
DOI:10.1007/s13218-015-0403-y
Datei:https://www.uni-ulm.de/fileadmin/website_uni_ulm/iui.inst.090/Publikationen/2016/Smith2016Interview.pdf
93.
S. Biundo and A. Wendemuth, "Companion-Technology for Cognitive Technical Systems" , Künstliche Intelligenz, vol. 30, no. 1, pp. 71-75, 2016. Springer, http://link.springer.com/article/10.1007/s13218-015-0414-8.
DOI:10.1007/s13218-015-0414-8
Datei:https://www.uni-ulm.de/fileadmin/website_uni_ulm/iui.inst.090/Publikationen/2016/Biundo16CompanionTechnology.pdf
92.
G. Behnke, D. Höller, P. Bercher and S. Biundo, "Change the Plan - How hard can that be?" in Proceedings of the 26th International Conference on Automated Planning and Scheduling (ICAPS 2016), 26th International Conference on Automated Planning and Scheduling, London, June 12 - 17, 2016, AAAI Press, 2016. pp. 38--46.
Datei:https://www.uni-ulm.de/fileadmin/website_uni_ulm/iui.inst.090/Publikationen/2016/Behnke16ChangeThePlan.pdf
91.
R. Alford, G. Behnke, D. Höller, P. Bercher, S. Biundo and D. Aha, "Bound to Plan: Exploiting Classical Heuristics via Automatic Translations of Tail-Recursive HTN Problems" in Proceedings of the 26th International Conference on Automated Planning and Scheduling (ICAPS 2016), 26th International Conference on Automated Planning and Scheduling, London, June 12 - 17, 2016, AAAI Press, 2016. pp. 20--28.
Datei:https://www.uni-ulm.de/fileadmin/website_uni_ulm/iui.inst.090/Publikationen/2016/Alford16BoundToPlan.pdf
90.
D. Höller, G. Behnke, P. Bercher and S. Biundo, "Assessing the Expressivity of Planning Formalisms through the Comparison to Formal Languages" in Proceedings of the 26th International Conference on Automated Planning and Scheduling (ICAPS 2016), 26th International Conference on Automated Planning and Scheduling, London, June 12 - 17, 2016, AAAI Press, 2016. pp. 158--165.
Datei:https://www.uni-ulm.de/fileadmin/website_uni_ulm/iui.inst.090/Publikationen/2016/Hoeller16Expressivity.pdf
89.
S. Biundo, D. Höller, B. Schattenberg and P. Bercher, "Companion-Technology: An Overview" , Künstliche Intelligenz, vol. 30, no. 1, pp. 11-20, 2016. Springer, http://link.springer.com/article/10.1007/s13218-015-0419-3.
DOI:10.1007/s13218-015-0419-3
Datei:https://www.uni-ulm.de/fileadmin/website_uni_ulm/iui.inst.090/Publikationen/2016/Biundo2016CompanionSurvey.pdf

2015

88.
M. Brenner and B. Glimm, "Breaking the Black Box - Using Background Knowledge for Efficient Stream Reasoning" in Proceedings of the International Symposium on Companion Technology (ISCT 2015), Sep. 2015.
Datei:https://www.uni-ulm.de/fileadmin/website_uni_ulm/iui.inst.090/Publikationen/2015/BrGl15a.pdf
87.
F. Nothdurft, G. Behnke, P. Bercher, S. Biundo and W. Minker, "The Interplay of User-Centered Dialog Systems and AI Planning" in Proceedings of the 16th Annual Meeting of the Special Interest Group on Discourse and Dialogue (SIGDIAL), Prague, Czech Republic, Association for Computational Linguistics, 2015. pp. 344--353.
Datei:https://www.uni-ulm.de/fileadmin/website_uni_ulm/iui.inst.090/Publikationen/2015/Nothdurft15MIP.pdf
86.
A. Steigmiller and B. Glimm, "Pay-As-You-Go Description Logic Reasoning by Coupling Tableau and Saturation Procedures" , Journal of Artificial Intelligence Research, vol. 54, pp. 535--592, 2015. http://jair.org/media/4897/live-4897-9009-jair.pdf.
DOI:10.1613/jair.4897
Datei:https://www.uni-ulm.de/fileadmin/website_uni_ulm/iui.inst.090/Publikationen/2015/StGl15b.pdf
85.
T. Welz, "Planreparatur im Hierarchischen Planen: Ein systemunabhängiger Ansatz", Bachelor Thesis, Ulm University, 2015.
84.
T. Hörnle and M. Tornow, "Reference Architecture Approach for Companion-Systems" in Proc. of the Int. Symposium on Companion Technology (ISCT 2015), 2015.
Datei:http://www.uni-ulm.de/fileadmin/website_uni_ulm/iui.inst.090/Publikationen/2015/Hoernle15Architecture.pdf
83.
R. Alford, P. Bercher and D. Aha, "Tight Bounds for HTN planning with Task Insertion (Extended Abstract)" in Proceedings of the Eighth Annual Symposium on Combinatorial Search (SoCS), AAAI Press, 2015. pp. 221--222.
Datei:http://www.uni-ulm.de/fileadmin/website_uni_ulm/iui.inst.090/Publikationen/2015/Alford15TightTIHTNBoundsAbstract.pdf
82.
R. Alford, P. Bercher and D. Aha, "Tight Bounds for HTN Planning" in Proceedings of the 25th International Conference on Automated Planning and Scheduling (ICAPS 2015), AAAI Press, 2015. pp. 7--15.
Datei:http://www.uni-ulm.de/fileadmin/website_uni_ulm/iui.inst.090/Publikationen/2015/Alford15TightHTNBounds.pdf
81.
R. Alford, P. Bercher and D. Aha, "Tight Bounds for HTN planning with Task Insertion" in Proceedings of the 25th International Joint Conference on Artificial Intelligence (IJCAI 2015), AAAI Press, 2015. pp. 1502--1508.
Datei:http://www.uni-ulm.de/fileadmin/website_uni_ulm/iui.inst.090/Publikationen/2015/Alford15TightTIHTNBounds.pdf
80.
P. Bercher, D. Höller, G. Behnke and S. Biundo, "User-Centered Planning - A Discussion on Planning in the Presence of Human Users" in Proceedings of the First International Symposium on Companion Technology (ISCT 2015), First International Symposium on Companion Technology (ISCT 2015), Ulm, Germany, 23. - 25. September 2015, 2015. pp. 79--82.
Datei:https://www.uni-ulm.de/fileadmin/website_uni_ulm/iui.inst.090/Publikationen/2015/Bercher15UserCenteredDiscussion.pdf