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

2014

54.
M. Glodek, T. Geier, S. Biundo and G. Palm, "A layered architecture for probabilistic complex pattern recognition to detect user preferences" , Neural-Symbolic Networks for Cognitive Capacities, 2014. http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2212683X14000486.
DOI:10.1016/j.bica.2014.06.003
53.
T. Geier, F. Richter and S. Biundo, "Conditioned Belief Propagation Revisited" 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. 1011-1012.
DOI:10.3233/978-1-61499-419-0-1011
52.
F. Honold, P. Bercher, F. Richter, F. Nothdurft, T. Geier, R. Barth, T. Hörnle, F. Schüssel, S. Reuter, M. Rau, G. Bertrand, B. Seegebarth, P. Kurzok, B. Schattenberg, W. Minker, M. Weber and S. Biundo, "Companion-Technology: Towards User- and Situation-Adaptive Functionality of Technical Systems" in 10th International Conference on Intelligent Environments (IE 2014), IEEE, 2014. pp. 378--381.
DOI:10.1109/IE.2014.60
Datei:http://www.uni-ulm.de/fileadmin/website_uni_ulm/iui.inst.090/Publikationen/2014/Honold2014HomeTheaterVideo.pdf
51.
D. Höller, P. Bercher, F. Richter, M. R. G. Schiller, T. Geier and S. Biundo, "Finding User-friendly Linearizations of Partially Ordered Plans" 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/Hoeller14PlanLinearization.pdf

2013

50.
I. Kollia and B. Glimm, "Optimizing SPARQL Query Answering over OWL Ontologies" , Journal of Artificial Intelligence Research (JAIR), vol. 48, pp. 253-303, Sep. 2013. https://www.jair.org/media/3872/live-3872-7402-jair.pdf.
DOI:10.1613/jair.3872
Datei:https://www.uni-ulm.de/fileadmin/website_uni_ulm/iui.inst.090/Publikationen/2013/KoGl13a.pdf
49.
P. Bercher, T. Geier and S. Biundo, "Using State-Based Planning Heuristics for Partial-Order Causal-Link Planning" in Advances in Artificial Intelligence, Proceedings of the 36th German Conference on Artificial Intelligence (KI 2013), Springer, 2013. pp. 1--12.
Datei:http://www.uni-ulm.de/fileadmin/website_uni_ulm/iui.inst.090/Publikationen/2013/Bercher13POCLHeuristics.pdf
48.
M. Wendt, "Tweet4U, Benachrichtigung eines Benutzers unter partieller Beobachtbarkeit ", Bachelor Thesis, Ulm University, 2013.
47.
P. Bercher, F. Ginter and S. Biundo, "Search Strategies for Partial-Order Causal-Link Planning with Preferences" in 27th PuK Workshop "Planen, Scheduling und Konfigurieren, Entwerfen" (PuK 2013), 2013. pp. 29--40.
Datei:http://www.uni-ulm.de/fileadmin/website_uni_ulm/iui.inst.090/Publikationen/2013/Bercher13POCLPreferences.pdf
46.
M. Glodek, T. Geier, S. Biundo, F. Schwenker and G. Palm, "Recognizing User Preferences Based on Layered Activity Recognition and First-Order Logic" in Proceedings of the 2013 IEEE 25th International Conference on Tools with Artificial Intelligence (ICTAI 2013), 2013. pp. 648-653.
DOI:10.1109/ICTAI.2013.101
45.
P. Heeg, "Partielle Planentwicklung bei Hierarchischen POMDPs", Bachelor Thesis, Ulm University, 2013.
Datei:https://www.uni-ulm.de/fileadmin/website_uni_ulm/iui.inst.090/theses/2013/Heeg13BA-PartialPOMDPDevelopment.pdf
44.
P. Bercher, T. Geier, F. Richter and S. Biundo, "On Delete Relaxation in Partial-Order Causal-Link Planning" in Proceedings of the 2013 IEEE 25th International Conference on Tools with Artificial Intelligence (ICTAI 2013), IEEE Computer Society, 2013. pp. 674--681.
Datei:http://www.uni-ulm.de/fileadmin/website_uni_ulm/iui.inst.090/Publikationen/2013/Bercher13SampleFF.pdf
43.
I. Hurst, "Implementierung und Evaluierung von Suchstrategien für Hybrides Planen", Bachelor Thesis, Ulm University, 2013.
42.
L. Pragst, "Hybrid Planning in Cyber Security Applications", Bachelor Thesis, Ulm University, 2013.
41.
C. Speck, "Entwicklung einer Methode zur graphischen Darstellung von Planerklärungen", Bachelor Thesis, Ulm University, 2013.
40.
P. Bercher and S. Biundo, "Encoding Partial Plans for Heuristic Search" in Proceedings of the 4th Workshop on Knowledge Engineering for Planning and Scheduling (KEPS 2013) at ICAPS 2013, 2013. pp. 11--15.
Datei:http://www.uni-ulm.de/fileadmin/website_uni_ulm/iui.inst.090/Publikationen/2013/Bercher13EncodingPlans.pdf

2012

39.
J. F. Gesell, "Textuelle Repräsentation von Planerklärungen", Bachelor Thesis, Ulm University, Nov. 2012.
38.
D. Mack, "Visualisierung hierarchischer Domänenmodelle", Master Thesis, Ulm University, Nov. 2012.
37.
I. Kollia and B. Glimm, "Cost Based Query Ordering over OWL Ontologies" in Proceedings of the 11th International Semantic Web Conference (ISWC 2012), Springer-Verlag, Nov. 2012. pp. 231-246.
DOI:10.1007/978-3-642-35176-1_15
Datei:http://www.uni-ulm.de/fileadmin/website_uni_ulm/iui.inst.090/Publikationen/2012/KoGl12b.pdf
36.
F. Müller, C. Späth, T. Geier and S. Biundo, "Exploiting Expert Knowledge in Factored POMDPs" in Proceedings of the 20th European Conference on Artificial Intelligence (ECAI 2012), IOS Press, Aug. 2012. pp. 606--611.
Datei:https://www.uni-ulm.de/fileadmin/website_uni_ulm/iui.inst.090/Publikationen/2012/Mueller12HierarchicalFSCsReloaded.pdf
35.
T. Geier, S. Reuter, K. Dietmayer and S. Biundo, "Goal-Based Person Tracking Using a First-Order Probabilistic Model" in Proceedings of the Ninth UAI Bayesian Modeling Applications Workshop (UAI-AW 2012), Aug. 2012.
Datei:https://www.uni-ulm.de/fileadmin/website_uni_ulm/iui.inst.090/Publikationen/2012/Geier12TrackingGoals.pdf
34.
M. Elkawkagy, P. Bercher, B. Schattenberg and S. Biundo, "Improving Hierarchical Planning Performance by the Use of Landmarks" in Proceedings of the 26th AAAI Conference on Artificial Intelligence ({AAAI} 2012), AAAI Press, Jul. 2012. pp. 1763--1769.
Datei:https://www.uni-ulm.de/fileadmin/website_uni_ulm/iui.inst.090/Publikationen/2012/Elkawkagy12LandmarkStrategies.pdf
33.
B. Glimm, I. Horrocks, B. Motik, R. Shearer and G. Stoilos, "A Novel Approach to Ontology Classification" , Journal of Web Semantics: Science, Services and Agents on the World Wide Web, vol. 14, pp. 84-101, Jul. 2012. Elsevier Science Publishers (North-Holland).
DOI:10.1016/j.websem.2011.12.007
Datei:http://www.uni-ulm.de/fileadmin/website_uni_ulm/iui.inst.090/Publikationen/2012/GHMS12a.pdf
32.
B. Seegebarth, F. Müller, B. Schattenberg and S. Biundo, "Making Hybrid Plans More Clear to Human Users - A Formal Approach for Generating Sound Explanations" in Proceedings of the 22nd International Conference on Automated Planning and Scheduling (ICAPS 2012), AAAI Press, Jun. 2012. pp. 225--233.
Datei:http://www.uni-ulm.de/fileadmin/website_uni_ulm/iui.inst.090/Publikationen/2012/Seegebarth12PlanExplanation.pdf
31.
I. Kollia and B. Glimm, "Cost Based Query Ordering over OWL Ontologies" in Proceedings of the 25th International Description Logic Workshop (DL 2012), Jun. 2012.
Datei:http://www.uni-ulm.de/fileadmin/website_uni_ulm/iui.inst.090/Publikationen/2012/KoGl12a.pdf
30.
P. Bercher and S. Biundo, "A Heuristic for Hybrid Planning with Preferences" in Proceedings of the Twenty-Fifth International Florida Artificial Intelligence Research Society Conference (FLAIRS 2012), AAAI Press, Mai 2012. pp. 120--123.
Datei:http://www.uni-ulm.de/fileadmin/website_uni_ulm/iui.inst.090/Publikationen/2012/Bercher12PreferenceHeuristic.pdf