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

2015

79.
G. Behnke, D. Höller and S. Biundo, "On the Complexity of HTN Plan Verification and its Implications for Plan Recognition" in Proceedings of the 25th International Conference on Automated Planning and Scheduling (ICAPS 2015), 25th International Conference on Automated Planning and Scheduling, Jerusalem, 7-11 June 2015,Ronen Brafman, Carmel Domshlak, Patrik Haslum, Shlomo Zilberstein, Eds. AAAI Press, 2015. pp. 25-33.
Datei:http://www.uni-ulm.de/fileadmin/website_uni_ulm/iui.inst.090/Publikationen/2015/Behnke2015HTNVerification.pdf
78.
M. Kotzyba, D. Ponomaryov, T. Low, M. Thiel and A. Nürnberger, "Ontology-supported Exploratory Search for Physical Training Exercises" in Proceedings of the ISWC 2015 Posters & Demonstrations Track, CEUR-WS.org, 2015.
Datei:https://www.uni-ulm.de/fileadmin/website_uni_ulm/iui.inst.090/Publikationen/2015/KPLT15a.pdf
77.
M. Schmautz, "Variabledecomposition for Conditioned Belief Propagation", Bachelor Thesis, Ulm University, 2015.
76.
T. Geier, F. Richter and S. Biundo, "Locally Conditioned Belief Propagation" in Proceedings of the 31st Conference on Uncertainty in Artificial Intelligence (UAI), Amsterdam, AUAI Press, 2015. pp. 296--305.
Datei:https://www.uni-ulm.de/fileadmin/website_uni_ulm/iui.inst.090/Publikationen/2015/Geier2015Lcbp.pdf
75.
L. Pragst, "Effiziente Behandlung von Dekompositionsaxiomen in PANDA2", Projektbericht, Universität Ulm, 2015.
74.
M. Stark, "Invariantensynthese für Planung in Unsicherheit", Bachelor Thesis, Ulm University, 2015.
73.
P. Bercher, F. Richter, T. Hörnle, T. Geier, D. Höller, G. Behnke, F. Nothdurft, F. Honold, W. Minker, M. Weber and S. Biundo, "A Planning-based Assistance System for Setting Up a Home Theater" in Proceedings of the 29th AAAI Conference on Artificial Intelligence (AAAI 2015), AAAI Press, 2015. pp. 4264--4265.
Datei:http://www.uni-ulm.de/fileadmin/website_uni_ulm/iui.inst.090/Publikationen/2015/Bercher15DemoSystem.pdf
72.
G. Behnke, M. R. G. Schiller, D. Ponomaryov, F. Nothdurft, P. Bercher, W. Minker, B. Glimm and S. Biundo, "A Unified Knowledge Base for Companion-Systems - A Case Study in Mixed-Initiative Planning" 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. 43--48.
Datei:https://www.uni-ulm.de/fileadmin/website_uni_ulm/iui.inst.090/Publikationen/2015/Behnke15MIPDiscussion.pdf
71.
G. Behnke, D. Ponomaryov, M. R. G. Schiller, P. Bercher, F. Nothdurft, B. Glimm and S. Biundo, "Coherence Across Components in Cognitive Systems – One Ontology to Rule Them All" in Proceedings of the 25th International Joint Conference on Artificial Intelligence (IJCAI 2015), IJCAI 2015, Buenos Aires, July 25th to July 31st, AAAI Press, 2015. pp. 1442-1449.
Datei:https://www.uni-ulm.de/fileadmin/website_uni_ulm/iui.inst.090/Publikationen/2015/BPSB15a.pdf
70.
F. Richter, T. Geier and S. Biundo, "Believing in POMDPs" in Proceedings of the First International Symposium on Companion Technology (ISCT 2015), First International Symposium on Companion Technology, Ulm, Germany, 23. - 25. September 2015, 2015.
Datei:https://www.uni-ulm.de/fileadmin/website_uni_ulm/iui.inst.090/Publikationen/2015/believingPOMDPs.pdf
69.
M. Vigerl, "Exakte Inferenz für online POMDP Planung", Bachelor Thesis, Ulm University, 2015.
68.
M. Rau, "Formale Spezifikation und Prototypische Implementierung einer Dynamischen Architektur für Companion-Systeme", Master Thesis, Ulm University, 2015.
67.
M. Glodek, F. Honold, T. Geier, G. Krell, F. Nothdurft, S. Reuter, F. Schüssel, T. Hörnle, K. Dietmayer, W. Minker, S. Biundo, M. Weber, G. Palm and F. Schwenker, "Fusion paradigms in cognitive technical systems for human–computer interaction" , Neurocomputing, vol. 161, pp. 17 - 37, 2015.
DOI:10.1016/j.neucom.2015.01.076
Datei:http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0925231215002155/pdfft?md5=0f4a009f3f5ba7b155a82192be2a0dbe&pid=1-s2.0-S0925231215002155-main.pdf
66.
P. Bercher, "Hybrid Planning - Theoretical Foundations and Practical Applications" in Doctoral Consortium at ICAPS 2015, 2015.
Datei:http://www.uni-ulm.de/fileadmin/website_uni_ulm/iui.inst.090/Publikationen/2015/Bercher15DissertationAbstractDC.pdf
65.
G. Behnke, P. Bercher, S. Biundo, B. Glimm, D. Ponomaryov and M. R. G. Schiller, "Integrating Ontologies and Planning for Cognitive Systems" in Proceedings of the 28th International Workshop on Description Logics (DL 2015), CEUR Workshop Proceedings, 2015.
Datei:https://www.uni-ulm.de/fileadmin/website_uni_ulm/iui.inst.090/Publikationen/2015/BBBG15a.pdf

2014

64.
T. Geier, F. Richter and S. Biundo, "Conditioned Belief Propagation Revisited: Extended Version" , Aug. 2014.
Datei:http://vts.uni-ulm.de/docs/2014/9201/vts_9201_13795.pdf
63.
T. Schmidke, "Interaktive Handlungsplanung", Master Thesis, Ulm University, 2014.
62.
F. Nothdurft, F. Richter and W. Minker, "Probabilistic Human-Computer Trust Handling" in Proceedings of the 15th Annual Meeting of the Special Interest Group on Discourse and Dialogue (SIGDIAL), Association for Computational Linguistics, 2014. pp. 51--59.
Datei:http://www.aclweb.org/anthology/W/W14/W14-4307.pdf
61.
F. Nothdurft, F. Richter and W. Minker, "Probabilistic Explanation Dialog Augmentation" in Proceedings of the 10th International Conference on Intelligent Environments (IE), 2014, IEEE, 2014. pp. 392 - 395.
Datei:https://www.uni-ulm.de/fileadmin/website_uni_ulm/iui.inst.090/Publikationen/2014/Nothdurft2014ProbabilisticExplanation.pdf
60.
D. Höller, G. Behnke, P. Bercher and S. Biundo, "Language Classification of Hierarchical Planning Problems" in Proceedings of the 21st European Conference on Artificial Intelligence (ECAI 2014), 21st European Conference on Artificial Intelligence (ECAI 2014), Prague, Czech Republic, 18-22 August 2014,Schaub, Torsten and Friedrich, Gerhard and O'Sullivan, Barry, Eds. Amsterdam: IOS Press, 2014. pp. 447-452.
DOI:10.3233/978-1-61499-419-0-447
Datei:http://www.uni-ulm.de/fileadmin/website_uni_ulm/iui.inst.090/Publikationen/2014/Hoeller2014HtnLanguages.pdf
59.
L. Pragst, F. Richter, P. Bercher, B. Schattenberg and S. Biundo, "Introducing Hierarchy to Non-Hierarchical Planning Models – A Case Study for Behavioral Adversary Models" in 28th PuK Workshop "Planen, Scheduling und Konfigurieren, Entwerfen" (PuK 2014), 2014.
Weblink:http://www.puk-workshop.de/puk2014/prog.html
Datei:http://www.uni-ulm.de/fileadmin/website_uni_ulm/iui.inst.090/Publikationen/2014/Pragst14CyberSecurity.pdf
58.
P. Bercher, S. Biundo, T. Geier, T. Hoernle, F. Nothdurft, F. Richter and B. Schattenberg, "Plan, Repair, Execute, Explain - How Planning Helps to Assemble your Home Theater" in Proceedings of the 24th International Conference on Automated Planning and Scheduling (ICAPS 2014) , AAAI Press, 2014. pp. 386--394.
Weblink:http://www.uni-ulm.de/fileadmin/website_uni_ulm/iui.inst.090/Publikationen/2014/movie.zip
Datei:http://www.uni-ulm.de/fileadmin/website_uni_ulm/iui.inst.090/Publikationen/2014/Bercher14PlanRepairExecuteExplain.pdf
57.
P. Bercher, S. Keen and S. Biundo, "Hybrid Planning Heuristics Based on Task Decomposition Graphs" in Proceedings of the Seventh Annual Symposium on Combinatorial Search (SoCS 2014), AAAI Press, 2014. pp. 35--43.
Datei:http://www.uni-ulm.de/fileadmin/website_uni_ulm/iui.inst.090/Publikationen/2014/Bercher14HybridHeuristics.pdf
56.
S. Keen, "Exploiting Task Decomposition Graphs for Hierarchical Planning ", Diploma Thesis, Ulm University, 2014.
55.
T. Schneider, "Entwicklung nutzerunabhängiger Strategien zur Auswahl, Vereinfachung und Zusammenfassung von formalen Planerklärungen", Bachelor Thesis, Ulm University, 2014.