Medieninformation der TU Berlin vom 21.01.2011

… kommt es gelegentlich zum Kommunikationschaos.

Forscher präsentieren eine Methode, Sprachdialogsysteme automatisiert zu testen. Damit können kundenfreundlichere Telefonportale entwickelt werden.

Fast jeder kennt es: Man ruft bei seiner Versicherung, Bank oder Telefongesellschaft an und wird von der freundlichen Stimme eines Computers gebeten, sein Anliegen zu schildern. Dabei kann es vorkommen, dass man vom Computer nicht verstanden wird oder die Gespräche unnötig lange dauern, weil man nicht weiß, welche Antworten der Computer erwartet. Schlimmstenfalls landet man in einer Sackgasse, weil der Dialogverlauf im Vorfeld nicht ausreichend getestet wurde.

Forscher des Quality and Usability Lab (QU Lab) der TU Berlin/Deutsche Telekom Laboratories und des Deutschen Forschungszentrums für Künstliche Intelligenz (DFKI) präsentieren nun im Rahmen des Projektes „SpeechEval“ einen Ansatz, Sprachdialogsysteme automatisiert zu testen. In den letzten zweieinhalb Jahren haben die Forscher am Quality and Usability Lab und am DFKI das Verhalten realer Nutzer auf Basis der Daten von weit über 100 verschiedenen Systemen analysiert und automatische Lernverfahren damit trainiert. Ergebnis dieser Arbeiten ist die „SpeechEval“-Workbench. Mit ihr lassen sich beliebig viele realistische Dialoge erzeugen, um Systeme bereits in der Entwicklung nutzerfreundlicher zu gestalten.

Die automatisch generierten Dialoge können die Entwickler auf Unzulänglichkeiten im Dialogverlauf hinweisen, etwa auf zu lange Abfragen oder ein zu geringes Vokabular des Spracherkenners. Dabei ist die Technik, die hinter „SpeechEval“ steht, im Grunde selbst ein Dialogsystem: Die Nutzersimulation bekommt eine Aufgabe gestellt, die erfüllt werden soll, beispielsweise das Abfragen eines Kontostandes. Die Simulation erkennt die Aussagen des zu testenden Dialogsystems und generiert eine Antwort auf Basis des gelernten realen Nutzerverhaltens.

„Die Erkenntnisse, die wir in ‚SpeechEval‘ gesammelt haben, helfen nicht nur der Industrie, bei der Entwicklung von telefonischen Kundenportalen Geld zu sparen, sie helfen auch, auf die Bedürfnisse von Nutzern dieser Systeme besser einzugehen und in kundenfreundlichere Systeme umzusetzen“, kommentiert der Projektleiter Professor Sebastian Möller. „Ein nächster Schritt wird sein, diese Erkenntnisse beispielsweise für mobile Sprachsteuerung, wie wir sie immer mehr auf Smartphones sehen werden, zu übertragen.“

Das Projekt wird vom Europäischen Fond für regionale Entwicklung (EFRE) durch die Investitionsbank Berlin (IBB) gefördert. (sn)

Externer Link: www.tu-berlin.de

Presseinformation des KIT (Karlsruher Institut für Technologie) vom 23.12.2010

Forschungsgruppe am KIT erarbeitet Lösungen zur verteilten Nutzungskontrolle

In einer zunehmend vernetzten Welt wird es immer wichtiger zu kontrollieren, was mit den eigenen Daten geschieht. Die Forschungsgruppe „Zertifizierbare Vertrauenswürdige Informatiksysteme“ um Professor Alexander Pretschner entwickelt Lösungen zur Datennutzungskontrolle in verteilten Systemen. So arbeiten die Wissenschaftler an einer Software, mit der sich das Herunterladen von persönlichen Daten in sozialen Netzwerken steuern lässt.
 
Was geschieht mit Daten, wenn sie einmal herausgegeben worden sind? Üblicherweise kann der Empfänger sie nach Belieben speichern und weiterleiten. Mit Anweisungen wie „innerhalb von 30 Tagen löschen“, „nicht kopieren“ oder „Datenbesitzer muss bei Weitergabe informiert werden“ versucht der Herausgeber die Kontrolle über die Daten zu behalten. Wie aber kann er sicherstellen, dass der Empfänger sich auch an die Anweisungen hält, oder dies zumindest überprüfen? Mit der Datennutzungskontrolle in verteilten Systemen befasst sich die Forschungsgruppe „Zertifizierbare Vertrauenswürdige Informatiksysteme“ an der Informatikfakultät des KIT. „Das Thema ist sowohl für das Management intellektuellen Eigentums als auch für den Schutz persönlicher und geschäftlicher Daten relevant“, erklärt der Leiter der Forschungsgruppe, Professor Alexander Pretschner.
 
Betroffen sind beispielsweise die Verwaltung von Rechten an digitalen Inhalten wie Filmen oder Musik (Digital Rights Management – DRM), die Abwicklung von Kreditkartenzahlungen im Internet, Online-Shops, E-Mail-Services sowie soziale Netzwerke wie Facebook, XING oder studiVZ. In mehreren Projekten, gefördert unter anderem von der EU, von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) und mit dem „Google Research Award“, entwickeln die Forscherinnen und Forscher um Alexander Pretschner Lösungen zur Datennutzungskontrolle. Es geht darum, Anforderungen zu definieren und zu spezifizieren, ihre Einhaltung zu überprüfen und sicherzustellen sowie die Nutzer davon zu überzeugen. Dabei arbeitet die Forschungsgruppe auch mit dem Zentrum für Angewandte Rechtswissenschaft (ZAR) des KIT zusammen.
 
Die KIT-Wissenschaftler haben bereits die Basis einer Datennutzungskontroll-Software für soziale Netzwerke entwickelt: Ob und inwieweit ein Nutzer persönliche Daten herunterladen oder per Screenshot festhalten kann, hängt davon ab, welchen Status – „Freund“ oder „Bekannter“ – er im Netzwerk des betreffenden Nutzers besitzt. Derzeit arbeitet die Forschungsgruppe daran, die Software, die auf dem Computer des Nutzers installiert sein muss, gegen unerwünschte Eingriffe zu schützen.
 
„Für jedes Teilproblem existieren bereits Lösungen“, erläutert Pretschner. „Die Herausforderung besteht darin, verschiedene Lösungen in ein Gesamtkonzept zu integrieren.“ So bestehen bereits Ansätze, den Fluss von Daten von einer konkreten Repräsentation in eine andere zu verfolgen – etwa von einer Datei in ein Browserfenster. Die Forschungsgruppe erarbeitet nun einen Ansatz, den Weg von Daten auch zwischen Systemen und unabhängig von konkreten Repräsentationen zu verfolgen. (or)

Externer Link: www.kit.edu

Presseaussendung der TU Wien vom 13.12.2010

Soll man die Roboter von morgen nach den Prinzipien der Psychoanalyse entwickeln? Ein Forschungsteam der Technischen Universität (TU) Wien verknüpft Computerwissenschaft mit Freuds Modellen – mit wertvollem Erkenntnisgewinn für beide Seiten.

Wien (TU). – Das menschliche Gehirn ist wohl die komplizierteste Struktur, die wir kennen. Unser Denken kann nicht auf simple mathematische Weise beschrieben werden – doch in der Psychoanalyse wurden Modelle entwickelt, die zumindest in groben Zügen Auskunft darüber geben, wie unser eigener Kopf funktioniert. Auch moderne Computer erreichen einen praktisch unüberblickbaren Grad an Komplexität – so ist es also naheliegend, psychoanalytische Modelle auch auf Computerprogramme anzuwenden. Computer und Psyche zu verknüpfen, das ist das Ziel von Prof. Dietmar Dietrich und Dr. Dietmar Bruckner vom Institut für Computertechnik der TU Wien – in Sigmund Freuds Heimatstadt.

Vor lauter Hirnzellen sieht man den Gedanken nicht

Wie ist der Zusammenhang zwischen Gedanken und dem Gehirn? Kann auch in Transistoren und Mikrochips so etwas wie ein Gedanke entstehen? Schon seit Jahrzehnten wird versucht, Antworten auf solche Fragen zu finden – meist durch das Analysieren der Grundstrukturen auf kleinster Skala, in der Hoffnung, dass sich die großen Zusammenhänge daraus erklären lassen. Über die Funktionsweise einzelner Nervenzellen wissen wir heute eine ganze Menge, und am Computer können neuronale Netze geschaffen werden, die das Zusammenspiel vieler Nervenzellen simulieren. Nervenaktivität in genau definierten Gehirnbereichen lässt sich durch präzise Messmethoden feststellen. Von Psyche versteht man allerdings noch nicht das Geringste, wenn man auf dieser Ebene bleibt. „Wir könnten ja schließlich auch kein Computerprogramm verstehen, indem wir die Aktivität irgendwelcher Transistoren vermessen“, meint Prof. Dietrich.

Erst die Struktur, dann die Details

Am Institut für Computerwissenschaften der TU Wien wird der umgekehrte Weg beschritten. Anstatt aus simplen Bausteinen Komplexeres zu entwickeln, beginnt man auf der komplexen Seite, bei der „Psychoanalyse“ des Computers. So soll die Steuerungssoftware für Roboter eine Struktur bekommen, die Freuds Verständnis der Psyche nachempfunden ist: Die Maschine bekommt ein „Ich“, ein durch Wert- und Moralvorstellungen geprägtes „Über-Ich“ und ein triebhaftes „Es“. Ähnlich wie ein Mensch bewegt sie sich gewissermaßen zwischen inneren Trieben und moralischen Handlungsnormen. „Warum soll nicht eine automatisierte Küche einen Reinlichkeitstrieb haben können? Warum soll ein Roboter in der Autofabrik nicht den inneren Drang verspüren können, eine Karosserie möglichst sauber zu lackieren?“ fragt sich Dietmar Bruckner. Schon vor der Programmierarbeit werden grobe Schaltpläne gezeichnet, in denen das Zusammenspiel von „Trieben“, inneren „Wertvorstellungen“ und dem tatsächlichen  Verhalten der Maschine festgelegt wird.

Freuds Widersprüche durch Computerwissenschaft gelöst

Diese neue Herangehensweise verändert nicht nur die Computertechnik, auch in die Psychoanalyse werden dadurch neue Sichtweisen hineingetragen. „Natürlich gibt es in diesen beiden Disziplinen ganz unterschiedliche Denk-Traditionen“, weiß Prof. Dietmar Dietrich aus Erfahrung. Beide Seiten können voneinander lernen. Auf Fragestellungen der Psychoanalyse kann die naturwissenschaftliche Herangehensweise ein neues Licht werfen. So hat etwa Freud selbst die Psyche auf zwei verschiedene Arten eingeteilt: Neben der Dreiteilung „Über-ich, Ich, Es“ verwendete er auch die Kategorien „unbewusst, vorbewusst, bewusst“. In der Psychoanalyse sind diese beiden Kategorisierungen nicht wirklich vereinbar. In der Computertechnik allerdings ist dieser scheinbare Widerspruch kein Problem: „In der Datenverarbeitung lernt man vom ersten Tag an, Daten von Funktionen zu unterscheiden“, erklärt Prof. Dietmar Dietrich. Daten können widersprüchlich oder unvollständig sein, Funktionen sind dazu da, um die Daten auf eindeutige Weise zu verarbeiten. „Die Teilung in ‚unbewusst‘, ‚vorbewusst‘ und ‚bewusst‘ bezieht sich auf die Daten unseres Denkens“, erklären Bruckner und Dietrich. „Die Einteilung Über-ich, Ich und Es hingegen beschreibt unterschiedliche Funktionen.“

Vom Gehirn lernen, nicht Gehirne nachbauen

Science-fiction-artige Visionen von selbstbewussten Toastern oder manisch-depressiven Sportwägen sind freilich völlig unbegründet. Das Ziel der Forschungsarbeit ist es nicht, in Maschinen menschliches Denken zu simulieren. „Wir wollen das Funktionsprinzip des Gehirns für unsere Technologie nützen – nicht ein Gehirn nachbauen“, betont Prof. Dietrich. In ähnlicher Weise hat man schließlich auch vom Flugverhalten der Vögel viel für den Flugzeugbau gelernt – und trotzdem waren Flugzeuge niemals nachgebaute Vogelkörper. (Florian Aigner)

Externer Link: www.tuwien.ac.at

Pressemitteilung der Universität Passau vom 03.12.2010

Das Forschungsprojekt MonArch der Universitäten Passau und Bamberg erschließt aus kulturhistorischer und informatischer Sicht die Archive von Monumentalbauwerken und archäologischen Stätten. Digitalisierte historische Baupläne in Kombination mit Computer-Modellen ermöglichen zum Beispiel effizientere Reparaturarbeiten an Kirchen. Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) hat ihre Förderung mit Blick auf die guten Praxiserfahrungen etwa mit den Nürnberger Kirchen St. Sebald und St. Lorenz sowie der Staatlichen Dombauhütte Passau um weitere zwei Jahre verlängert.

„Unser Ziel ist die Bewahrung unseres kulturellen Gedächtnisses und Erbes mit digitalen Mitteln. Im MonArch-Projekt suchen wir gemeinsam mit Experten aus den Fachrichtungen Baudenkmalpflege und Kulturinformatik nach zukunftsorientierten Lösungen“, erklärt Prof. Dr. Burkhard Freitag vom Lehrstuhl für Informationsmanagement der Universität Passau. Freitag ist Leiter des Instituts für Informationssysteme und Softwaretechnik (IFIS) in der Fakultät für Informatik und Mathematik und hat für die kommenden zwei Jahre die Leitung des Forschungsprojekts inne.

Kulturhistoriker erschließen und bewerten die wertvollen Bestände in den Archiven etwa der Nürnberger Kirchengemeinden St. Sebald und St. Lorenz. Informatiker haben parallel eine Softwarelösung entwickelt, die diese Bestände digital archiviert und die alten Karten, Zeichnungen, Dokumente und Fotografien mit aktuellen Kartierungen der Bauwerke verknüpft. Das so entstandene Informationssystem ermöglicht Denkmalpflegern, Bauexperten und der wissenschaftlichen Öffentlichkeit Zugang zur Kulturgeschichte eines Ortes.

Im zweiten Projektabschnitt von MonArch wird dazu ein web-basierter, komfortabler Recherchezugang entwickelt, über den auf den frei verfügbaren Teil des Bestandes zugegriffen werden kann. Daneben arbeiten die Wissenschaftler daran, die entstehenden digitalen Archive zu einem Verbund zusammenzuschließen. So sollen Querbezüge zwischen den Sammlungen an verschiedenen Standorten hergestellt werden können.

Sieben Einrichtungen nutzen das MonArch Archivsystem bereits erfolgreich in der Praxis, einige weitere stehen in den Startlöchern. Die Staatliche Dombauhütte Passau, die Kirchengemeinden St. Lorenz und St. Sebald in Nürnberg, das Land Rheinland-Pfalz mit den Kaiserthermen in Trier und die Universität Bamberg im Rahmen ihres Usbekistan-Projekts „Denkmal und Kontext in Buchara“ setzen auf die von der Universität Passau entwickelte Archivsoftware. Im Lauf des Projekts wird ein Nutzernetzwerk aufgebaut, das den Erfahrungsaustausch fördern, neue Nutzer gewinnen und die Nachhaltigkeit der Projektergebnisse sicherstellen soll.

Das Projekt wird zusammen mit den Bamberger Wissenschaftlern Prof. Dr. Rainer Drewello, Professur für Restaurierungswissenschaft in der Baudenkmalpflege, und Prof. Dr. Christoph Schlieder, Lehrstuhl für Angewandte Informatik in den Kultur-, Geschichts- und Geowissenschaften, sowie der für die Bauwerke in Nürnberg verantwortlichen Architektin Alexandra Fritsch durchgeführt. In der MonArch-Projektgruppe an der Universität Passau, die im Wesentlichen über Fördergelder sowie Forschungs- und Entwicklungsaufträge finanziert wird, arbeiten unter der Leitung von Professor Burkhard Freitag die Informatiker Alexander Stenzer, Jörn Plötz und Claudia Woller sowie viele Studentinnen und Studenten.

Externer Link: www.uni-passau.de

Pressemitteilung der Universität des Saarlandes vom 08.11.2010

Auf Fotos oder Videos kann man wichtige Informationen manchmal nicht klar erkennen. Beispielsweise wird die Freude an alten privaten Erinnerungsfotos durch Kratzer getrübt oder es kann vorkommen, dass man einen Tumor auf dem Ultraschallbild nicht findet, weil es „verrauscht“ ist. Mit komplizierten Rechenverfahren können solche Bilder wieder aufbereitet werden. Saarbrücker Forschern ist es jetzt gelungen, diese mathematischen Verfahren um ein Vielfaches zu beschleunigen. Sie erhielten dafür den Hauptpreis der Deutschen Arbeitsgemeinschaft für Mustererkennung, der vor kurzem auf ihrer Jahrestagung in Darmstadt verliehen wurde.

„Viele der erfolgreichsten Methoden, mit denen ein Computer Bilder entrauscht oder unvollständige Informationen rekonstruiert, verwenden Ideen aus der Natur. Sie werden durch ähnliche mathematische Gleichungen beschrieben wie etwa die Diffusion von Schadstoffen in der Luft oder die Wärmeausbreitung in einem Wohnhaus“ sagt Joachim Weickert, Professor für Mathematik und Informatik der Universität des Saarlandes. Die üblichen Methoden, mit denen ein Computer solche Vorgänge simuliert, waren entweder einfach und langsam, oder sie waren schnell und kompliziert. „Wir haben daher für die Bildaufbereitung eine sehr effiziente und allgemeine Strategie entwickelt, um das Beste aus beiden Welten zu erhalten, nämlich ein Verfahren, das einfach und schnell ist. Wir können jetzt die einfachsten Methoden verwenden und diese nahezu ohne zusätzlichen Aufwand um mehrere Zehnerpotenzen beschleunigen“, erläutert Weickert. Gemeinsam mit dem Doktoranden Sven Grewenig und dem promovierten Wissenschaftler Andrès Bruhn hat er dafür den Best Paper Award auf der Jahrestagung der Deutschen Arbeitsgemeinschaft für Mustererkennung bekommen. Insgesamt wurden 134 Beiträge aus 21 Ländern eingereicht.

„Mit unserer Vorgehensweise können wir auch mit den schnellsten, äußerst komplizierten Verfahren mithalten. Da sich die einzelnen Schritte sehr gut parallel berechnen lassen, profitieren wir zudem von den enormen Möglichkeiten moderner Grafikprozessoren“, erklärt Joachim Weickert. Mit dem Verfahren lassen sich aber nicht nur Informationen aus verrauschten oder unvollständigen Bildern herausfiltern. Sie helfen auch dabei, Bilder und Videos zukünftig noch stärker zu komprimieren, um diese zum Beispiel ohne Qualitätsverlust mobil zu versenden. Die Forscher beschleunigten zudem auch Verfahren, mit denen Computer selbständig Bewegungen in Videos erkennen können, zum Beispiel die Bewegungen eines Menschen. Dies spielt etwa für Fahrerassistenzsysteme in der Automobilindustrie eine wichtige Rolle, die Autofahrer warnen, wenn urplötzlich ein Kind auf die Straße rennt.

Professor Joachim Weickert wurde erst im vergangenen März für seine herausragenden Forschungsleistungen auf dem Gebiet der mathematischen Bildverarbeitung mit dem Gottfried Wilhelm Leibniz-Preis ausgezeichnet. Der Leibniz-Preis ist die höchstdotierte Auszeichnung, die in Deutschland regelmäßig an Wissenschaftler vergeben wird.

Externer Link: www.uni-saarland.de