Universität Bielefeld
Technische Fakultät – AG Wissensbasierte Systeme (Künstliche Intelligenz)

Lehre der AG Wissensbasierte Systeme im Wintersemester 2007/08

Aktuelle Informationen werden im digitalen Semesterapparat bekannt gegeben.

Theoretische Informatik

Beleg-Nr.: 392003
Veranstalter: Stefan Kopp
 
Beginn: 16.10.2007, Di 10-12, H14 / Do 10-12, H6
 

Voraussetzungen/Vorkenntnisse:

Vorausgesetzt werden mathematische Grundkenntnisse der naiven Mengenlehre und elementarer Beweistechniken, wie des Beweisens durch Widerspruch und durch vollständige Induktion.
 

Inhalt/Kommentar:

Zentrale Gegenstände der Informatik sind Algorithmen und ihre sprachlichen Realisierungen als Programme sowie Problemlösungen durch Berechnungsverfahren. Die Vorlesung behandelt Grundlagen der theoretischen Informatik, mit denen zunächst eine Fundierung von Programmiersprachen gelegt werden soll. Im Teil I geht es um formale Sprachen und Grammatiken bis hin zu einer Typisierung von Sprachklassen nach ihrer Leistungsfähigkeit (Chomsky-Hierarchie). Unter dem Gesichtspunkt der Spracherkennung betrachtet der Teil II formale Sprachen und Automaten (deterministische und nichtdeterministische endliche Automaten, Kellerautomaten, Turing-Maschinen und RAM-Maschinen). Im Teil III folgen Einführungen in die Berechenbarkeitstheorie, die sich mit grundsätzlichen Möglichkeiten und Grenzen der Algorithmisierbarkeit befasst, und in die Komplexitätstheorie, die untersucht, mit welchem Aufwand an Berechnungsressourcen (Rechenzeit, Speicherplatz) algorithmische Aufgaben gelöst werden können. Im abschließenden Teil IV werden Grundzüge der Logik im Hinblick auf ihre Rolle in informatischen Aufgabenstellungen vermittelt. Auf diese Grundvorlesung können im weiteren Studium Vorlesungen zur Logik und Rekursionstheorie, Logik-Programmierung, zum Übersetzerbau und zur Künstlichen Intelligenz aufbauen.

Terminplan der Vorlesung

Literatur:

(Zur Vertiefung gedacht; genauere Angaben in der Vorlesung):

Übungen zu Theoretische Informatik
Beleg-Nr.: 392003
Veranstalter: Christian Becker
Beginn: n.V.

Methoden der Künstlichen Intelligenz

Beleg-Nr.: 39 21 01
Veranstalter: Ipke Wachsmuth
Beginn: 16.10.2007, Di 14-16, H14
 

Voraussetzungen/Vorkenntnisse:

Vorlesung und Übung sind für Studierende gedacht, die schon über Grundkenntnisse in formaler Logik verfügen.

Inhalt/Kommentar:

Die Künstliche Intelligenz (KI) befasst sich mit der Konstruktion von informationsverarbeitenden Systemen - "intelligenten Agenten" -, die kognitive Leistungen modellieren und in technischen Anwendungen verwerten. Ihre theoretischen Grundlagen entstammen u.a. auch der Linguistik und der Psychologie. Ziel der KI-Ausbildung innerhalb der Informatik ist die Vermittlung von grundlegenden Konzepten und Methoden begrifflicher Informationsverarbeitung unter Betonung des interdisziplinären Charakters der KI.

Was sind Methoden der KI? Hier werden Wege aufgezeigt, wie man Datenstrukturen zur Darstellung von Wissen maschinenerarbeitbar anlegen kann, wie man Problemlösungs- und Entscheidungsprozesse modellieren kann, wie man mit symbolverarbeitenden Computerprogrammen auf der Basis logischer Kalküle Schlussfolgerungen aus Annahmen ziehen kann und wie man mit Maschinen kommunizieren kann. Wer Methoden der KI nicht nur theoretisch verstehen, sondern auch praktisch beherrschen lernen will, findet in den Übungen zur Vorlesung eine wesentliche Ergänzung.

Literatur:

(unter anderem; genauere Hinweise in der Vorlesung):

Übungen zu Methoden der KI
Beleg-Nr.: 39 21 01
Veranstalter: Christian Becker
Beginn: n.V.

Echtzeit 3-D Computergrafik - Virtuelle Realität

Beleg-Nr.: 39 21 04
Veranstalter: Marc Latoschik
Beginn: 16.10.2007, Di 16-18, H6
 

Inhalt/Kommentar:

Diese Vorlesung gibt eine Einführung in Methoden und Techniken interaktiver Virtual-Reality Anwendungen. Dabei werden grundlegende Konzepte der 3-D Computergraphik und der VR-Programmierung vermittelt. Dieses reicht vom Aufbau und Rendering bis hin zur Animation virtueller Szenen auf verschiedenen Abstraktionsschichten (programmable Shader, direct rendering, low-level Renderprimitive, Szenengraphen). VR-spezifische Verfahren der View-Spezifikationen für passive und aktive - benutzerzentrierte stereoskopische - Projektionen werden ebenso vermittelt wie generelle Verfahren zur Einbindung benötigter Funktionen und Interaktionen in Simulations- und Visualisierungsprozesse. Beispiele der vermittelten Konzepte basieren auf den APIs OpenGL, VRML97/X3D, Open Inventor und Performer bzw. der VR-Plattform AVANGO (GMD).

Evtl. werden begleitende Übungen das Erlernte praxisnah umsetzen (nach Personalverfügbarkeit). Die Entwicklung und Erprobung erfolgt wenn möglich auf handelsüblichen Grafikrechnern oder - mit begrenzter Teilnehmerkapazität - auf den Grafikworkstations im VR-Labor der AG WBS auf M4 und den dort vorhandenen Großbildprojektionssystemen und Spezialgeräten. Als Programmiersprachen werden C/C++ und Scheme Anwendung finden.

Literatur:

(unter anderem; genauere Hinweise in der Vorlesung):

  • Edward Angel: Interactive Computer Graphics - A Top-Down Approach Using OpenGL(4th edition), Addison Wesley, 2006
  • Tomas Akenine-Möller and Eric Haines: Real-Time Rendering, A.K. Peters Ltd., 2nd edition
  • Fernado Kilgard: The Cg Tutorial, Addison Wesley 2003

Übungen zu Echtzeit 3D Computergrafik und Virtuelle Realität
Beleg-Nr.: 39 21 04
Veranstalter: Marc Latoschik
Beginn: n.V.

Intelligent Game Design (Projekt)

Beleg-Nr.: 39 21 52
Veranstalter: Marc Latoschik
Beginn: nach Vereinbarung
 

Teilnahmevoraussetzungen, notwendige Vorkenntnisse:

  • Vorlesung "Echtzeit 3D Computergraphik/VR" oder Alternativen (Computergraphik 1)
  • Vorlesung "Methoden der KI" oder Alternativen (Spezielle Themen der KI, Multiagenten)

    Inhalt/Kommentar:

    In diesem Projekt werden Methoden und Techniken für die Gestaltung und die Umsetzung intelligenter Computerspiele vermittelt. Ziel des Projektes ist die Entwicklung eines eigenen Computerspiels, welches Methoden der Künstlichen Intelligenz an den verschiedenen für die Spielentwicklung notwendigen Teilbereichen zum Einsatz bringt. Hier sollen im Vorfeld alternative Gameengines im Vergleich zu einer Eigenentwicklung des Labors für Künstliche Intelligenz und Virtuelle Realität geprüft werden. Dabei sollen die Tauglichkeit dieser Werkzeuge im Hinblick auf die Unterstützung und ggf. Einbettung benötigter KI-Verfahren sowie deren Einsatz für immersive VR sowie AR- Anwendungen evaluiert werden. Anschließend erfolgt das eigentliche Design, hier die Spezifikation des Spielecontents unter Berücksichtigung der Fähigkeiten der Engine. In Teilgruppen sollen dann die entsprechenden Teilaspekte umgesetzt werden. Mögliche Teilgruppenthemen wären zum Beispiel die Erweiterung der verfügbaren Basisformalismen um reaktive oder Lern-Ansätze oder die Umsetzung von AI Pfadplanung und Verfolgung, von AI NPC und Group Behaviour, von intelligenten Interaktion bis zur Entwicklung intelligenter Shadermodule.

    Literatur
    - siehe Voraussetzungen, weitere Literatur wird in der Veranstaltung bekanntgegeben

    Max goes 2nd life (Projekt)

    Beleg-Nr.: 39 21 53
    Veranstalter: Stefan Kopp
    Beginn: nach Vereinbarung
     

    Inhalt/Kommentar:

    3rd Life (Projekt)

    Beleg-Nr.: 39 21 54
    Veranstalter: Marc Latoschik
    Beginn: nach Vereinbarung
     

    Teilnahmevoraussetzungen, notwendige Vorkenntnisse:

  • Kenntnisse der 3D Computergraphik
  • Programmierkenntnisse (voraussichtlich C++, je nach Auswahl der Basissoftware)

    Inhalt/Kommentar:

    Schaffung einer immersiven Virtual Reality (VR) Interaktionsplattform für das second life Netzwerk. Auf Basis des offenen libsecondlife soll eine VR- Clientsoftware entwickelt werden, welche die Ein- und Ausgabegeräte moderner VR-Systeme nutzt und damit das "Eintauschen" in die second life Welt ermöglicht. Als konkretes Ziel soll dieser Client im AI & VR Labs der Technischen Fakultät zum Einsatz kommen. Diverse Grundlagentechnologien stehen dabei bereits zur Verfügung, z.B.:

  • eine 3-Seiten CAVE, ein immersives steroskopisches Großprojektionssystem
  • ein HMD (Head Mounted Display)
  • ein optisches Infrarot-Trackingsystem
  • Datenhandschuhe
  • ein 8-Kanal Audiosystem

    Diverse Basissoftware zur Ansteuerung dieser Geräte zum Video/Audio- Rendering und zur Eingabeverarbeitung existiert bereits als Grundlage für dieses Projekt.

    Die Aufgaben innerhalb des Projektes gliedern sich wie folgt:

    1. Einarbeitung in das second life Protokoll
    2. Identifikation der benötigten Einzelkomponenten
    3. Auswahl geeigneter Basissoftware für 2.
    4. Entwurf einer Architektur
    5. Implementierung gemäß 4.

    Das Projekt schließt thematisch an das Projekt "Max goes second life" an. Im Gegensatz zu diesem sollen im geplanten Projekt den Benutzern die erweiterten Interaktionsmöglichkeiten heutiger AR/VR Systeme für einen Eintritt in die virtuelle Welt zur Verfügung gestellt werden.

    Arbeitsgemeinschaft Wissensbasierte Systeme

    Beleg-Nr.: 39 21 80
    Veranstalter: Ipke Wachsmuth, Marc Latoschik , Stefan Kopp, Christian Becker
    Beginn: 19.10.2007 Vorbesprechung, Fr 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 Diplomanden- und Doktorandenseminar werden aktuelle Arbeiten und neueste Ergebnisse aus den Forschungskontexten der Arbeitsgruppe vorgetragen und diskutiert.
     
    Interessierte Studierende sind herzlich zur Teilnahme eingeladen.
     

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    Margret Barner, 2007-10-08