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HeiKA Kooperation für intelligente Assistenzsysteme

Im Rahmen der bundesweiten Exzellenzinitiative ist eine “Heidelberg Karlsruhe Research Partnership” (HeiKA) vereinbart worden, gemäß derer folgende wissenschaftliche Themen in Kooperation zwischen der Universität Heidelberg und dem Karlsruher Institut für Technologie (KIT) bearbeitet werden sollen: (1) Organische Elektronik, (2) Synthetische Biologie, (3) Natur, Technik und Gesellschaft, (4) Medizintechnik für die Gesundheit sowie (5) Korrelative Abbildungsumgebung. Für das Themenfeld (3) ist die Psychologie natürlich eine Disziplin, die etwas dazu beitragen kann.

Für unseren gemeinsamen Antrag “Combining Statistical and Computational Modeling Approaches for User State Prediction” haben meine Kollegin Tanja Schultz (KIT) und ich nun eine kleine 12monatige Anschubfinanzierung zur gemeinsamen Forschung erhalten, die ab 1.1.2013 startet. Unsere Mitarbeiter Felix Putze (KIT) und Daniel Holt (ATP), die die Antragstellung aktiv begleitet und exzellent vorbereitet hatten, werden sich gemeinsam mit uns beiden an die die Umsetzung machen.

Worum wird es gehen? Um es an einem allgemein verständlichen Beispiel zu illustrieren, stelle man sich ein Navigationssystem im Auto vor, das neben Details der Route über zusätzliche Informationen verfügt (”gleich sehen Sie die berühmte Universität von 1386, die vom berühmten Kurfürst …”; “gleich kommt der Supermarkt, in dem es heute folgendes Sonderangebot gibt…”). Solche Informationen können unterhaltsam und nützlich sein, wenn der Fahrer entspannt dem Verkehr folgen kann. In einer schwierigen Fahrsituation wäre eine derartige Zusatz-Info allerdings höchst störend und sollte besser unterbleiben, um den Fahrer nicht abzulenken. Andere Assistenzsysteme sind kognitive Tutoren, die z.B. bestimmte Inhalte vermitteln sollen und wissen sollten, in welchem Zustand sich die lernende Person gerade befindet und was in diesem Zustand gerade benötigt wird. Unser Motto: vom intelligenten zum empathischen Agenten!

Messung der kognitiven Belastung via EEG

Messung der kognitiven Belastung via EEG

Empathische Agenten nehmen Rücksicht auf den Akteur, dem sie assistieren sollen - dafür muss das System aber wissen, in welchem Zustand sich dieser Akteur befindet - es muss über ein kognitives Benutzermodell verfügen. Diese Koppelung zweier Systeme haben wir uns vorgenommen und dafür bereits erste brauchbare Ideen entwickelt, die noch weiterentwickelt werden sollen. Hier das Abstract unseres Antrags:

“We propose a collaborative research project between the Section of Experimental and Theoretical Psychology of Heidelberg University and the Cognitive Systems Lab of the Karlsruhe Institute of Technology. The aim of this collaboration is the development of a cognitive user model as the basis of assistive computer technology. This user model will predict user states like confusion or mental load and accordingly provide tailored assistance for the user’s current task. This user model will bring together expertise from both cognitive psychology and human-centered computer science by combining two modeling approaches: A psychologically well-founded computational model generates apriori predictions on user states based on the simulation of cognitive processes. This prediction is combined with real-time statistical EEG-based analysis of the user’s brain activity to detect neural markers for certain internal states.

To start up this envisioned long-term research collaboration, we propose a series of experiments to demonstrate the potential of this approach, to establish a joint platform for future research and to prepare a joint research grant proposal. We will also use this opportunity to train young doctoral students of both research areas together in this project to establish a group of investigators with a multidisciplinary research perspective.”

Wir freuen uns auf diese interdisziplinäre Kooperation mit den Karlsruher Informatikern! Nachdem ich schon über viele Jahre Karlsruher Informatik-Studierende dabei begleite, in Heidelberg ihr Nebenfach Psychologie zu absolvieren, kommt nun neben der Lehre endlich auch die Forschung zur Geltung. Und intelligente Assistenzsysteme passen gut als Anwendungsfall in unseren Forschungsschwerpunkt.

siehe auch: Putze, F., Holt, D. V., Meyer, J., Borné, J., Schultz, T. & Funke, J. (2012). Combining cognitive modeling and EEG to predict user behavior in a search task. Poster presented at the 11th International Conference on Cognitive Modeling (ICCM), Berlin, Germany.

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