Lehre der AG Wissensbasierte Systeme im Sommersemester 2014

Hot Topics in Human-Computer Interaction and Virtual Reality

Beleg-Nr.: 392165

Veranstalter: Felix Hülsmann

Beginn: Do, 10.4.2014, 14-16, U2-147

 

Inhalt, Kommentar:

"Virtuelle Realität ist eine mittels Computer simulierte Wirklichkeit oder künstliche Welt, in die Personen mithilfe technischer Geräte sowie umfangreicher Software versetzt und interaktiv eingebunden werden." (Brockhaus: Die Enzyklopädie, 1998). Einsatzbereiche sind beispielsweise das Virtual Prototyping, kognitionswissenschaftliche Studien, Traningssimulationen, Architekturvisualisierung, Medizin etc. Nach ersten umgesetzten Ideen (Morton Heiligs Sensorama) in den 1950er Jahren wurde in den 1990ern erstmals verstärkt im Bereich der Virtuellen Realität (VR) geforscht. Die Technik wurde vor allem in großen Unternehmen, aber auch in finanziell sehr gut ausgestatteten Forschungsgruppen und Instituten verfügbar.

Seitdem VR-Techniken auch im Spielemarkt Einzug halten (z.B. mit dem Head Mounted Display Oculus Rift), sind die entsprechenden Techniken auch für kleinere Forschungsgruppen und Firmen bezahlbar geworden, sodass verstärkt − teilweise unter großem medialen Interesse − neue Hardware und Interaktionstechniken entwickelt werden.

Dieses Seminar soll einen Blick über den Tellerrand der etablierten VR-Techniken geben und einen Eindruck vermitteln, was mit dem aktuellen Stand der Technik möglich ist. Dazu wird jede Woche in einem Studierendenvortrag ein Thema, orientiert an wissenschaftlichen Veröffentlichungen, vorgestellt. Die Ansätze, sowie die verwendete Umsetzung werden anschließend im Plenum diskutiert. Um alle Teilnehmer auf einen ausreichenden Wissensstand zu bringen, wird zu Beginn der Veranstaltung eine kurze Einführung und Wiederholung zum Themenfeld der Virtuellen Realität erfolgen.

Beispielhafte Themenbereiche:
- Neuartige Interaktionsverfahren / multimodale Interaktion
- Multimodales Feedback / Simulation von Reizen wie Klang, Geruch, Wind, Wärme etc.
- Virtuelle Agenten
- Themen-/Papervorschläge von Teilnehmern werden gerne entgegengenommen (E-Mail)

Anforderungen für die aktive Teilnahme (können ggf. je nach Gruppengröße variieren):
- Halten eines Vortrags über aus einer Liste ausgewählte Paper plus
- Moderation einer Diskussion

Teilnahmevoraussetzungen, notwendige Vorkenntnisse: Grundkenntnisse in der Virtuellen Realität/Computergrafik und/oder Mensch-Maschine-Interaktion sind wünschenswert. Andernfalls sollte seitens der Teilnehmer die Bereitschaft bestehen, ggf. Theorieanteile nachzuarbeiten.

Journal Club "Ethische Fragen der KI und Robotik"

Beleg-Nr.: 392178

Veranstalter: Ipke Wachsmuth

Beginn: Di, 8.4.2014, 14-16, S2-121

 

Inhalt, Kommentar:

Die Künstliche Intelligenz (KI) beschäftigt sich mit der Frage, wie man intelligentes menschliches Verhalten nachbilden und in Anwendungen verwerten kann. Besonders wichtig wird dies in der Robotik, die längst aus dem Science Fiction-Stadium heraus ist und Eingang in unser Alltagsleben findet. Intelligenten Robotern werden viele nützliche Anwendungen vorhergesagt, z.B. in der Gesundheits- und Krankenpflege, Altenbetreuung, bei Rettungsmissionen etc. Wird das nur vorteilhaft sein oder auch Risiken mit sich bringen? Die Vorstellungen vieler Menschen über das, was Roboter heute können oder bald können werden, sind oft überoptimistisch davon beeinflusst, wie Roboter uns im Kino begegnen − oder sie sind übertrieben pessimistisch und geprägt von uralten Ängsten vor der künstlichen Kreatur. Vergessen werden darf auch nicht die militärische Seite: Die USA und einige andere Länder setzen bereits in großem Umfang Roboter in der Kriegsführung ein.

In der Technischen Fakultät, dem CITEC und CoR-Lab der Universität Bielefeld sind Künstliche Intelligenz und Roboter zentrale Forschungsthemen; etwa wird an intelligenten Systemen gearbeitet, die den Menschen in der älter werdenden Bevölkerung dabei unterstützen sollen, länger ein selbstbestimmtes Leben zu führen. Intelligenten Systemen wird ein enormes Potential für technischen Fortschritt zugemessen, jedoch sind auch die Risiken und möglicherweise Ängste des Menschen abzuwägen. Parallel zu diesen Entwicklungen will deshalb dieser Journal Club die Frage der Technikfolgen aufgreifen, wo also liegen Chancen und Risiken für unsere Gesellschaft?

Im Vordergrund sollen ethische Fragen stehen: Aufgabe der Ethik ist es, Kriterien für gutes und schlechtes Handeln bereitzustellen, insbesondere auch anwendbare moralische Normen dafür, welche Handlungen geboten, verboten oder erlaubt sind. Der wachsende Erfolg autonomer Systeme mit intelligenten Funktionen führt zu einem Druck, Kontrollsysteme zu entwickeln, die garantieren sollen, dass solche Systeme minimalen ethischen Anforderungen genügen. Der Ruf nach "Robotergesetzen" im Sinne moralischer Verhaltensmaßregeln (à la Asimovs "I Robot") wird immer wieder laut. Es ist auch schon von einem neuen ethischen Code für Robotik die Rede. Handelt es sich beispielsweise bei der Ethik der Achtsamkeit (Ethics of care) um eine Moraltheorie, die sich zur Bearbeitung von Fragen der Pflegeroboter eignet? Können Roboter für ihr Handeln selbstverantwortlich sein? In diesem Journal Club wollen wir uns an diese schwierigen und drängenden Fragen durch das gemeinsame Lesen und Diskutieren ausgewählter Papers herantasten.

Anforderungen für den Erwerb von Leistungspunkten:
Regelmäßige Teilnahme: Zu jedem Termin wird es ausgewählte Literatur geben, die von allen Teilnehmern zu lesen ist. Moderiert von jeweils einem Teilnehmer werden die gelesenen Papers besprochen und Fragen gemeinsam diskutiert. Voraussetzung ist die Bereitschaft zur Befassung mit englischsprachigen Texten.

Arbeitsgruppenseminar Wissensbasierte Systeme

Beleg-Nr.: 392180

Veranstalter: Ipke Wachsmuth

Beginn: Do, 10.4.2014, 10-12, M4-126

 

Inhalt, Kommentar:

Die Forschungsschwerpunkte der Arbeitsgruppe Wissensbasierte Systeme liegen auf der intelligenten Mensch-Maschine-Kommunikation in virtuellen Welten unter Einbezug natürlicher Sprache und Körpergestik. Interessante Fragestellungen ergeben sich dabei aus den Gebieten multimodale Systeme, dynamische Wissensrepräsentationen, Virtual Reality, wissensbasierter Computergrafik und -animation sowie Agententechnologien. In diesem Oberseminar werden laufende Arbeiten und aktuelle Ergebnisse aus den Forschungskontexten der Arbeitsgruppe vorgetragen und diskutiert.

Interessierte Studierende sind herzlich zur Teilnahme eingeladen.

Anleitung zu wissenschaftlichem Arbeiten

Beleg-Nr.: 392204

Veranstalter: Ipke Wachsmuth

Beginn: n.V.

 

Movie Club II

Beleg-Nr.: 392221

Veranstalter: Julia Fröhlich

Beginn: Fr 11.4.2014, 14-16, T2-149

 

Inhalt, Kommentar:

"Die Science Fiction von heute ist das Science Fact von morgen." (Stephen W. Hawking, Astrophysiker)

Viele Bücher und Filme haben die menschliche Vorstellung der möglichen Technik, aber auch die Visionen von Wissenschaftlern geprägt. Die gezeigten Visionen dienten als Ansporn für neue Forschungsprojekte und haben die Entwicklung beeinflusst. So wird man feststellen, dass in vielen vor allem älteren Science-Fiction Filmen aus heutiger Sicht gar nicht mehr so viel Fiktion steckt. Besonders die Bereiche Künstliche Intelligenz, Virtuelle Realität und Robotik sind immer wieder beliebte Vorlagen für Autoren und Regisseure.
Im Rahmen dieses Seminars werden wir uns eine Reihe von Filmen anschauen und diese auf ihren Einfluss in die Wissenschaft analysieren und diskutieren.

Vorläufige Termine:

Bei dem ersten Treffen werden wir die Liste der Filme gemeinsam besprechen. Es kann abgestimmt werden, welche Filme wir uns anschauen. Danach wird im Wechsel eine Woche ein Film gezeigt und in der folgenden Woche dieser Film diskutiert.

Für den Erwerb von Leistungspunkten gibt es drei Möglichkeiten:

1) Vorbereitung einer Filmdiskussion (in Kleingruppen)
2) Vorbereitung von 10 Diskussionsfragen mit skizzierter Antwort (maximal 3 zu einem Film)
3) Ausarbeitung (Themenabsprache bis zum ... 2014, Deadline ... 2014)

Virtuelle Realität

Beleg-Nr.: 392249

Veranstalter: Julia Fröhlich

Beginn: n.V.
Projektseminar

 

Inhalt, Kommentar:

- wird nachgeliefert -

Evolutionäre Algorithmen

Beleg-Nr.: 392256

Veranstalter: Benjamin Inden

Beginn: Di 8.4.2014, 10-12, C01-252

 

Inhalt, Kommentar:

Evolutionäre Algorithmen sind Optimierungsverfahren, die von Evolutionsprozessen in der Natur inspiriert sind. Sie sind nicht unbedingt sehr schnell, aber robust und können gut bei Problemen eingesetzt werden, über deren Eigenschaften wenig bekannt ist. Sie werden heute z.B. eingesetzt zur Optimierung des Luftwiderstands von Bauteilen, zum Design elektronischer Schaltungen, im Rahmen der Forschung zum Künstlichen Leben und bei Optimierungsproblemen in der Bioinformatik.

Inhalte der Vorlesung:

Natürliche Evolutionsprozesse als Inspiration für evolutionäre Algorithmen

Einführung und Vergleich verschiedener grundlegender evolutionärer Algorithmen (genetische Algorithmen, Evolutionsstrategien, ...) und ähnlicher Algorithmen, die vom Phänomen der Schwarmintelligenz inspiriert sind (Ameisenkolonie-Optimierung, Schwarmalgorithmen, ...)

Untersuchung verschiedener Mutations- und Rekombinationsoperatoren sowie Selektionstechniken

Theoretische Analyse evolutionärer Algorithmen: Modellierung als Markovprozess, Fitnesslandschaften, Schema-Theorem, No free lunch-Theorem

Systematische Ansätze zur Parametereinstellung bei evolutionären Algorithmen

Visualisierung des Evolutionsprozesses

Vorgehensweise bei praktischer Anwendung evolutionärer Algorithmen

Inhalte der Übungen:

Eigene Implementation einfacher evolutionärer Algorithmen

Bearbeiten eines Anwendungsproblems mithilfe eines Softwarepakets für evolutionäre Algorithmen (z.B. EvA2, http://ra.cs.uni-tuebingen.de/software/EvA2/)

Vergleich verschiedener Algorithmen und Parametereinstellungen mithilfe von Standard-Softwarepaketen, Auswertung der Experimente.

Die Einrichtung eines Moduls "Künstliche Evolution", in dessen Rahmen im nächsten Semester ein Praktikum "Evolutionäre Algorithmen in Virtuellen Welten" angeboten werden soll, wird angestrebt. Im Rahmen dieser Vorlesung/Übung erworbenen Punkte könnten dann auf das Modul angerechnet werden.

Notwendige (Teilnahme-)Voraussetzungen (siehe FsB), empfohlene Vorkenntnisse:

Grundkenntnisse in Algorithmen und Datenstrukturen

Grundkenntnisse der Programmierung in C, C++ oder Java

Grundlegende Vertrautheit mit mathematischer Notation (normalerweise werden die Konzepte aber eher intuitiv und praktisch eingeführt)

Zugang zu einem Computer, auf dem die benötigten Programme installiert werden können.

Konkretisierung der Anforderungen:

Portfolio aus Übungsaufgaben (Bestehensgrenze 50% der erreichbaren Punkte) und Abschlussklausur (90 min.). Die Übungsaufgaben im Rahmen des Portfolios werden 14-tägig ausgegeben. Die Abschlussklausur bezieht sich auf den Stoff der Vorlesung und der Übung.

Literaturangaben:

Die Vorlesung basiert größtenteils auf dem Buch "Evolutionäre Algorithmen" von Carsten Weicker (Teubner-Verlag, 2. Auflage 2007), das aus dem Netz der Universität Bielefeld kostenlos unter http://www.springerlink.com/books heruntergeladen werden kann.

Übungen zu Evolutionäre Algorithmen

Beleg-Nr.: 392257

Veranstalter: Benjamin Inden

Beginn: Fr 11.4.2014, 14-16, U5-133

 

 

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Margret Barner, 2014-01-24, Ipke Wachsmuth, 2014-02-23