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

2012

29.
N. Nikitina, S. Rudolph and B. Glimm, "Interactive Ontology Revision" , Journal of Web Semantics: Science, Services and Agents on the World Wide Web, vol. 12-13, pp. 118-130, Apr. 2012. Elsevier Science Publishers (North-Holland), Amsterdam, http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1570826811001028.
DOI:10.1016/j.websem.2011.12.002
Datei:http://www.uni-ulm.de/fileadmin/website_uni_ulm/iui.inst.090/Publikationen/2012/NiRG12a.pdf
28.
B. Schattenberg, A. L. Schulz, A. Brechmann, F. W. Ohl and S. Biundo, "Planning Models for Two-Way Avoidance and Reversal Learning" in Proceedings of the 7th Vienna International Conference on Mathematical Modelling (MATHMOD 2012), Vienna, Austria, Feb. 2012.
Datei:http://www.uni-ulm.de/fileadmin/website_uni_ulm/iui.inst.090/Publikationen/2012/Schattenberg12PlanningModels.pdf
27.
C. Späth, "Implementierung und Evaluation eines hierarchischen Planungssystems für faktorisierte POMDPs", Master Thesis, Ulm University, 2012.
26.
A. Kochner, "Erzeugung gleichverteilter Lösungen für SAT-Probleme", Master Thesis, Ulm University, 2012.
25.
C. Bolch, "Modellierung von Alltagsunterstützung als hybride Planungsdomäne: eine Fallstudie", Bachelor Thesis, Ulm University, 2012.
24.
F. Ginter, "Partial-Order Causal-Link Planning mit Präferenzen", Master Thesis, Ulm University, 2012.
23.
F. Honold, F. Schüssel, F. Nothdurft and P. Kurzok, "Companion technology for multimodal interaction" in Proceedings of the 14th ACM international conference on Multimodal interaction, 2012. pp. 67--68.
Datei:http://delivery.acm.org/10.1145/2390000/2388696/p67-honold.pdf
22.
F. Nothdurft, F. Honold and P. Kurzok, "Using explanations for runtime dialogue adaptation" in Proceedings of the 14th ACM international conference on Multimodal interaction, 2012. pp. 63--64.
Datei:http://delivery.acm.org/10.1145/2390000/2388694/p63-nothdurft.pdf
21.
A. Wendemuth and S. Biundo, "A Companion Technology for Cognitive Technical Systems" in Cognitive Behavioural Systems: COST 2102 International Training School, Revised Selected Papers, Anna Esposito, Alessandro Vinciarelli, Rüdiger Hoffman, Vincent C. Müller, Eds. Springer Berlin Heidelberg, 2012. pp. 89--103.
DOI:10.1007/978-3-642-34584-5_7

2011

20.
J. Bidot, C. Goumopoulos and I. Calemis, "Using AI planning and late binding for managing service workflows in intelligent environments" in Proceedings of the Ninth Annual IEEE International Conference on Pervasive Computing and Communications (PerCom), 2011. pp. 156--163.
DOI:10.1109/PERCOM.2011.5767580
19.
A. Schulz, B. Schattenberg, M. Woldeit, A. Brechmann, S. Biundo and F. W. Ohl, "Reinforcement learning and planning models for two-way-avoidance and reversal learning" in Proceedings of the Annual Meeting of the Society For Neuroscience, 2011.
18.
S. Biundo, J. Bidot and B. Schattenberg, "Planning in the Real World" , Informatik-Spektrum, vol. 34, no. 5, pp. 443--454, 2011. http://www.springerlink.com/content/514981j48161127x/.
DOI:10.1007/s00287-011-0562-7
Datei:http://www.springerlink.com/content/514981j48161127x/fulltext.pdf
17.
T. Geier and P. Bercher, "On the Decidability of HTN Planning with Task Insertion" in Proceedings of the 22nd International Joint Conference on Artificial Intelligence (IJCAI 2011), AAAI Press, 2011. pp. 1955--1961.
Weblink:http://www.aaai.org/ocs/index.php/IJCAI/IJCAI11/paper/view/3194
Datei:http://www.uni-ulm.de/fileadmin/website_uni_ulm/iui.inst.090/Publikationen/2011/Geier11HybridDecidability.pdf
16.
M. Elkawkagy, P. Bercher, B. Schattenberg and S. Biundo, "Landmark-Aware Strategies for Hierarchical Planning" in Workshop on Heuristics for Domain-independent Planning (HDIP 2011) at ICAPS 2011, 2011. pp. 73--79.
Datei:http://www.uni-ulm.de/fileadmin/website_uni_ulm/iui.inst.090/Publikationen/2011/Elkawkagy11LandmarkStrategies.pdf
15.
M. Elkawkagy and S. Biundo, "Hybrid Multi-agent Planning" in Proceedings of the of the Ninth German Conference on Multi-Agent System Technologies (MATES 2011), IOS Press, 2011. pp. 16--28.
Weblink:http://www.springerlink.com/content/e73066483x2j7502/
Datei:http://www.uni-ulm.de/fileadmin/website_uni_ulm/iui.inst.090/Publikationen/2011/Elkawkagy11HybridMultiAgent.pdf
14.
P. Bercher and S. Biundo, "Hybrid Planning with Preferences Using a Heuristic for Partially Ordered Plans" in 26th PuK Workshop "Planen, Scheduling und Konfigurieren, Entwerfen" (PuK 2011), 2011.
Datei:http://www.uni-ulm.de/fileadmin/website_uni_ulm/iui.inst.090/Publikationen/2011/Bercher11Preferences.pdf
13.
F. Müller and S. Biundo, "HTN-Style Planning in Relational POMDPs Using First-Order FSCs" in Proceedings of the 34th Annual German Conference on Artificial Intelligence (KI 2011), Joscha Bach and Stefan Edelkamp, Eds. Springer, 2011. pp. 216--227.
Datei:http://www.uni-ulm.de/fileadmin/website_uni_ulm/iui.inst.090/Publikationen/2011/paper-hierarchicalFOFSCs.pdf
12.
M. Meder, "Entwicklung von anpassbaren Verhaltensmustern für eine autonome mobile Sensorplattform", Bachelor Thesis, Ulm University, 2011.
11.
J. Bidot and S. Biundo, "Artificial Intelligence Planning for Ambient Environments" in Next Generation Intelligence Environments - Ambient Adaptive Systems,Tobias Heinroth and Wolfgang Minker, Eds. Springer, 2011, pp. 195--225.
DOI:10.1007/978-3-319-23452-6_8
10.
T. Geier and S. Biundo, "Approximate Online Inference for Dynamic Markov Logic Networks" in Proceedings of the 23rd IEEE International Conference on Tools with Artificial Intelligence (ICTAI), 2011. pp. 764--768.
DOI:10.1109/ICTAI.2011.120
Weblink:http://ieeexplore.ieee.org/xpls/abs_all.jsp?arnumber=6103411
Datei:https://www.uni-ulm.de/fileadmin/website_uni_ulm/iui.inst.090/Publikationen/2011/Geier11ApproxDMLNs.pdf
9.
S. Biundo, P. Bercher, T. Geier, F. Müller and B. Schattenberg, "Advanced user assistance based on AI planning" , Cognitive Systems Research, vol. 12, no. 3-4, pp. 219--236, 2011.
DOI:10.1016/j.cogsys.2010.12.005
Datei:http://www.uni-ulm.de/fileadmin/website_uni_ulm/iui.inst.090/Publikationen/2011/Biundo11AdvancedUserAssistance.pdf

2010

8.
M. Elkawkagy, P. Bercher, B. Schattenberg and S. Biundo, "Exploiting Landmarks for Hybrid Planning" in Proceedings of the 25th PuK Workshop "Planen, Scheduling und Konfigurieren, Entwerfen" (PuK 2010), 2010.
Datei:http://www.uni-ulm.de/fileadmin/website_uni_ulm/iui.inst.090/Publikationen/2010/Elkawkagy10LandmarksInHybrid.pdf
7.
M. Elkawkagy, B. Schattenberg and S. Biundo, "Landmarks in Hierarchical Planning" in Proceedings of the 19th European Conference on Artificial Intelligence (ECAI 2010), IOS Press, 2010. pp. 229--234.
Weblink:http://www.booksonline.iospress.nl/Content/View.aspx?piid=17747
Datei:http://www.uni-ulm.de/fileadmin/website_uni_ulm/iui.inst.090/Publikationen/2010/Elkawkagy10LandmarksInHierarchical.pdf
6.
R. Mattmüller, M. Ortlieb, M. Helmert and P. Bercher, "Pattern Database Heuristics for Fully Observable Nondeterministic Planning" in Proceedings of the 20th International Conference on Automated Planning and Scheduling (ICAPS 2010), AAAI Press, 2010. pp. 105--112.
Weblink:http://www.aaai.org/ocs/index.php/ICAPS/ICAPS10/paper/view/1430
Datei:http://www.uni-ulm.de/fileadmin/website_uni_ulm/iui.inst.090/Publikationen/2010/Mattmueller10NonDetPlanning.pdf
5.
J. Bidot, S. Biundo, T. Heinroth, W. Minker, F. Nothdurft and B. Schattenberg, "Verbal Explanations for Hybrid Planning" in Proceedings of the Conference "Multikonferenz Wirtschaftsinformatik" (MKWI 2010), Teilkonferenz "Planen, Scheduling und Konfigurieren, Entwerfen" (PuK 2010), Matthias Schumann and Lutz M. Kolbe and Michael H. Breitner and Arne Frerichs, Eds. Universitätsverlag Göttingen, 2010. pp. 2309--2320.
Datei:http://webdoc.sub.gwdg.de/univerlag/2010/mkwi/03_anwendungen/planen_scheduling/06_verbal_plan_explanations_for_hybrid_plannings.pdf