Pressemeldung der Universität Passau vom 21.07.2015

Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Universität Passau beteiligen sich an der Entwicklung eines Assistenzsystems, das die emotionale Verfassung von Menschen mit Behinderung erkennen und ihnen helfen kann, trotz ihrer Behinderung einer Arbeit nachzugehen. Das Projekt „Emotionssensitives Assistenzsystem zur Unterstützung von Menschen mit Einschränkungen: EmotAsS (Emotionsensitive Assistance System)“ wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung gefördert.

Um Menschen mit Behinderung eine berufliche Perspektive zu geben, gibt es speziell ausgestattete Werkstätten für behinderte Menschen, die dazu dienen, sie in das Arbeitsleben einzugliedern und ihnen somit ermöglichen, ein selbstbestimmtes Leben zu führen. In den meisten Fällen ist eine Eingliederung nicht möglich, so dass diese Personengruppe ihren Fähigkeiten entsprechend in den Werkstätten beschäftigt wird. Insbesondere bei Menschen mit Erkrankungen oder Behinderungen, die in speziell ausgestatteten Werkstätten arbeiten, haben die emotionalen Schwankungen eine große Auswirkung auf ihre Konzentrationsfähigkeit und weitere kognitive Prozesse. Emotionen und deren zuverlässige Erkennung in der gesprochenen Sprache sind für die erfolgreiche Mensch-Maschine-Interaktion von großer Bedeutung.

Innerhalb dieses Projektes soll ein Assistenzsystem entwickelt werden, welches sicher die Erkennung der Emotionen der Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern mit Behinderungen einsetzt, um ihren Arbeitsprozess in individuell handhabbare, kleine Arbeitsschritte aufzuteilen und entsprechend des Kontextes und der emotional-kognitiven Verfassung adaptiert. Die Erkenntnisse sollen auf ein weiteres Anwendungsgebiet übertragen und in der Kommunikation mit Demenzerkrankten erprobt werden.

Beteiligt sind neben dem Lehrstuhl für Complex und Intelligent Systems der Universität Passau, die Universität Bremen, die vacances Mobiler Sozial- und Pflegedienst GmbH, der Martinshof (Werkstatt Bremen), die Meier & Schütte GmbH und Co. KG, die REHAVISTA GmbH sowie die EGS Vertriebs GmbH.

Die Projektpartner arbeiten kontinuierlich mit der Zielgruppe zusammen und beteiligen sie an der Entwicklung. Bestandteil des Projektes sind unter anderem fortlaufende Tests, sowohl bei der Gestaltung als auch bei der Nutzung des Systems im Arbeitsprozess. (Katrina Jordan)

Externer Link: www.uni-passau.de

Pressemeldung der Universität Passau vom 02.07.2015

Gesamtsieg plus zwei Einzelsiege – so lautet die Erfolgsbilanz, mit der die Verifikationsforscher der Universität Passau von der International Competition on Software Verification zurückgekommen sind. Darüber hinaus erreichten die Passauer Forscher mit ihrem Verifikationswerkzeug „CPAchecker“ in den weiteren Kategorien drei zweite und zwei dritte Plätze und gewannen damit mit Abstand die meisten Medaillen unter den 22 teilnehmenden Teams aus aller Welt.

Die International Competition on Software Verification, die im Rahmen der Algorithmen-Konferenz TACAS stattfindet ist ein Wettbewerb, bei dem Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler darum wetteifern, in gegebenen Computerprogrammen Fehler zu finden oder aber deren Korrektheit zu beweisen. Ziel des Wettbewerbs ist es, den Fortschritt bei der Verifikation von Softwaresystemen anzutreiben. „Nie zuvor war die korrekte Funktion von Computerprogrammen so wichtig wie heute: Fast alle Bereiche des täglichen Lebens in der Gesellschaft und in der Wirtschaft sind von Computerprogrammen abhängig“, erklärt Prof. Dr. Dirk Beyer, der das Passauer Team leitet. „Jedoch macht jeder Mensch Fehler, auch Programmierer von Software. Enorm wichtig sind deshalb Computerprogramme zur Verifikation, also das automatisierte Finden von Fehlern in anderen Computerprogrammen. Dazu sind enorme Rechenkapazitäten erforderlich, und es geht letztendlich darum, mit schlauen Algorithmen die Bugs oder Beweise mit möglichst geringen Rechenressourcen zu berechnen.“

Die Passauer Gruppe hat sich mit dem Verifikationswerkzeug „CPAchecker“ beim diesjährigen Wettbewerb gegen die Konkurrenz aus 13 Ländern durchgesetzt und gehört damit weiterhin zu den renommiertesten Verifikationsgruppen weltweit. Zuletzt war die Gruppe mit der Gödel-Medaille der Österreichischen Kurt-Gödel-Gesellschaft für ihre Leistung ausgezeichnet worden. Prof. Dr. Dirk Beyer ist seit 2009 Inhaber des Lehrstuhls für Softwaresysteme, an dem kontinuierlich Beiträge zur Verbesserung der Softwarequalität geleistet werden.

Über CPAchecker

Das Verifikationswerkzeug CPAchecker wird in der Praxis angewendet, um Fehler im Linux-Kernel zu finden. Die Linux-Software findet auf zahlreichen Geräten Verbreitung, so zum Beispiel auf vielen Heim- oder Büro PCs, auf Servern in Rechenzentren, aber auch auf Netzwerk-Routern oder Android-Smartphones. Das Forschungsprojekt ist insbesondere auch für Passauer Informatik-Studierende interessant, weil Master-Studierende im Rahmen der vorlesungsbegleitenden Projekte zur Vorlesung Software-Verification oder als studentische Hilfskraft am Lehrstuhl an den CPAchecker-Projekten mitarbeiten dürfen. (Katrina Jordan)

Externer Link: www.uni-passau.de

Presseinformation des KIT (Karlsruher Institut für Technologie) vom 15.06.2015

Aus Aktivitätsmustern auf der Gehirnoberfläche lassen sich gesprochene Sätze rekonstruieren / „Brain-to-Text“ vereint Kenntnisse aus den Neurowissenschaften, der Medizin und der Informatik

Sprache ist eine der Aufgaben der menschlichen Großhirnrinde (Kortex). Sprachprozesse drücken sich in Hirnströmen aus, die mittels Elektroden direkt am Kortex aufgezeichnet werden können. Nun ist es erstmals gelungen, aus diesen Strömen kontinuierlich gesprochene Laute, Wörter und ganze Sätze zu rekonstruieren und per Computer als Text wiederzugeben. Ihr Verfahren „Brain-to-Text“ stellen Forscher des KIT und des amerikanischen Wadsworth Centers nun in der Fachzeitschrift Frontiers in Neuroscience vor (doi: 10.3389/fnins.2015.00217).

„Schon lange wurde darüber spekuliert, ob die direkte Kommunikation zwischen Mensch und Maschine über Gehirnströme möglich ist“, erklärt Tanja Schultz, die mit Ihrem Team am Cognitive Systems Lab des KIT die vorliegende Studie durchgeführt hat. „Wir konnten nun zeigen, dass aus Gehirnströmen einzelne Sprachlaute und kontinuierlich gesprochene komplette Sätze erkannt werden können.“

Die Ergebnisse wurden durch die interdisziplinäre Zusammenarbeit von Forscherinnen und Forschern aus Informatik, Neurowissenschaften und Medizin möglich. In Karlsruhe wurden Methoden aus der Signalverarbeitung und der automatischen Spracherkennung angewendet. „Diese erlauben neben der Erkennung von Sprache aus Gehirnsignalen eine detaillierte Analyse der am Sprachprozess beteiligten Gehirnregionen und ihrer Interaktionen“, sagen Christian Herff und Dominic Heger, die im Rahmen ihrer Promotion das Brain-to-Text-System entwickelt haben.

Die aktuelle Arbeit ist weltweit die Erste, die kontinuierlich gesprochene Sprache erkennt und in Text transformiert. Dazu werden Informationen aus dem Kortex mit linguistischem Wissen und Algorithmen des maschinellen Lernens kombiniert, um die wahrscheinlichste Wortsequenz zu extrahieren. Derzeit arbeitet Brain-to-Text auf hörbar gesprochener Sprache, die Ergebnisse sind allerdings ein sehr wichtiger erster Schritt hin zur Erkennung gedachter Sprache.

Die Hirnströme wurden im Rahmen der Behandlung von 7 Epilepsie-Patienten, die freiwillig an den Experimenten teilnahmen, in den USA aufgezeichnet. Im Zuge ihrer neurologischen Behandlung wurde ihnen ein Elektrodennetz auf die Großhirnrinde gelegt (Elektrokortikographie (ECoG)). Während die Patienten Beispieltexte laut vorlasen, wurden die räumlich und zeitlich hoch aufgelösten ECoG-Signale aufgezeichnet. Diese wurden später in Karlsruhe analysiert und dienten als Basis für die Entwicklung von Brain-to-Text. Neben der reinen Grundlagenforschung und einem besseren Verständnis der hochkomplexen Sprachprozesse im Gehirn könnte Brain-to-Text ein Baustein sein, um Locked-in-Patienten zukünftig eine sprachliche Kommunikation zu ermöglichen. (kes)

Externer Link: www.kit.edu

Pressemitteilung der Universität Regensburg vom 01.06.2015

Forscher entwickeln Modelle zur Entscheidungsunterstützung

Eine effektive Koordination von Rettungsaufgaben nach Naturkatastrophen, technischen Unfällen oder von Menschenhand verursachten Notlagen ist sehr wichtig. Katastrophenmanagement ist aber eine komplexe Aufgabe, die unter hohem Zeitdruck und bei unsicherer Informationslage zu bewältigen ist. Forscher der Universität Regensburg haben nun IT-basierte Verfahren entwickelt, um Entscheidungsträger dabei zu unterstützen, den optimalen Einsatz der zur Verfügung stehenden Rettungskräfte sicherzustellen. Die Verfahren konnten in mehreren Computerexperimenten überzeugen.

Insbesondere Naturkatastrophen wie Erdbeben, Tsunamis, Überschwemmungen oder Vulkanausbrüche fordern jedes Jahr Tausende von Menschenleben und verursachen enorme infrastrukturelle und damit auch wirtschaftliche Schäden. So schätzt man die weltweit durch Naturkatastrophen verursachten Schäden in den Jahren von 2000 bis 2009 auf fast eine Million Menschenleben und 1.000 Milliarden US-Dollar. Erschreckend kommt hinzu, dass dabei den betroffenen – oft ohnehin schon wirtschaftlich schwachen Bevölkerungsschichten – eine weitere Verschlechterung der Lebens- und Arbeitsverhältnisse bis hin zur Armut droht. Vor diesem Hintergrund stellt sich die Frage, wie ein systematisches Katastrophenmanagement künftig verbessert werden kann. Denn die bisherigen – meist immer noch manuell durchgeführten – Verfahren erwiesen sich in der Vergangenheit nicht selten als ineffektiv.

Ein Regensburger Forscherteam um Prof. Dr. Guido Schryen vom Institut für Wirtschaftsinformatik hat deshalb untersucht, ob der Einsatz von IT-basierten Systemen zur Entscheidungsunterstützung zu einem effektiveren Katastrophenmanagement führt und auf diese Weise Schäden vermieden oder reduziert werden können. Den Wissenschaftlern ging es vor allen Dingen darum, Entscheidungsvorschläge für den effektiven Einsatz von Rettungskräften im Katastrophenfall automatisiert erstellen zu können. Vergleichbare Ansätze sind bislang kaum zu finden.

Im Katastrophenfall richten Hilfsorganisationen normalerweise – speziell für das jeweilige Unglück – ein Emergency Operations Center (EOC) ein, das auch für die Koordination der zur Verfügung stehenden Rettungskräfte zuständig ist. Für die Entwicklung ihrer IT-basierten Verfahren haben die Regensburger Forscher deshalb Interviews mit den entsprechenden Experten des Technischen Hilfswerks (THW) durchgeführt. Zudem werteten sie die vorhandene Literatur zum Katastrophenmanagement und zum Operations Research aus. Auf dieser Grundlage konnten die Wissenschaftler die zentralen Charakteristika des Koordinierungsproblems im Katastrophenfall erfassen.

Im Anschluss ging es darum, formale Modelle zu entwickeln, die die elementaren Charakteristika der praktischen Probleme am Computer abbilden. Zudem mussten Lösungsmethoden in Form von Algorithmen konzipiert und auf dem Rechner implementiert werden. Kernziel war neben dem optimalen Einsatz der zur Verfügung stehenden Rettungskräfte eine exakte Terminplanung für das Katastrophenmanagement – auch bezogen auf eventuelle Ereignisse und Störfälle im Rahmen der Zusammenarbeit der einzelnen Akteure, die unter unterschiedlichen Bedingungen eintreten könnten.

Die neuen IT-gestützten Verfahren wurden schließlich in mehreren Computerexperimenten mit Best-Practice-Beispielen verglichen und bewertet. Die Ergebnisse des Regensburger Forscherteams zeigen, dass Entscheidungsträger im Katastrophenfall maßgeblich von IT-basierten Methoden profitieren können. Gerade der Einsatz solcher Entscheidungsunterstützungsverfahren und -systeme für Emergency Operations Center ist demnach lohnenswert, um Rettungsaktionen effektiver zu organisieren sowie Personen rascher bergen und humanitär versorgen zu können.

Die Herausforderung besteht jetzt nach Ansicht von Prof. Schryen darin, die Entscheidungsunterstützungsverfahren in der Praxis zu etablieren und mögliche Anwender von deren Nützlichkeit zu überzeugen. Darüber hinaus müssen sich die Systeme auch im realen Einsatz beweisen und in einem Erfahrungs- und Lernprozess ständig angepasst und verbessert werden.

Die Ergebnisse der Regensburger Forscher erscheinen in den internationalen Fachzeitschriften „European Journal of Operational Research“ und „Business & Information Systems Engineering“. Vorab-Versionen sind online verfügbar. (Alexander Schlaak)

Externer Link: www.uni-regensburg.de