Forschungsdatenbank: Projekte

Autonome Systeme und Roboter arbeiten in dynamischen Umgebungen, die sich im Laufe der Zeit allmählich oder radikal verändern. Um Aufgaben in solchen sich ständig verändernden Umgebungen ausführen zu können, sollte der Roboter kontinuierlich lernen und seine Fähigkeiten anpassen. Kontinuierliches Lernen (CL) ist eine Methode des maschinellen Lernens, die aus kontinuierlichen Datenströmen lernt. CL zielt darauf ab, einen Ausgleich zwischen den zu erhaltenden und den zu verbessernden Fähigkeiten zu schaffen, eine Eigenschaft, mit der das derzeitige maschinelle Lernen zu kämpfen hat. Die Doktorarbeit von MOHAMMAD WASIL konzentriert sich auf die Nutzung der physischen Interaktion eines Roboters, wie z. B. die Nutzung von räumlich-zeitlichen Informationen über die Umgebung, um robustere Daten für die Lösung des Problems des kontinuierlichen Lernens zu erhalten.

Mit der zunehmenden Prävalenz kognitiver Beeinträchtigungen steigt die Bedeutung praxisnaher Assistenzsysteme, die Menschen im Arbeitskontext unterstützen. Das Promotionsprojekt von JORDAN SCHNEIDER entwickelt ein Assistenzsystem, das mithilfe tragbarer Sensoren physiologische Signale in Echtzeit auswertet, den kognitiven Belastungszustand abschätzt und adaptive Hilfestellungen anbietet. Ziel ist es, das Potenzial physiologisch adaptiver Assistenzsysteme im Arbeitskontext zu demonstrieren und so die soziale Teilhabe von Menschen mit kognitiven Beeinträchtigungen am Arbeitsmarkt zu fördern.

Das Promotionsprojekt von MASOUMEH TAVAKOLIGARGARI zielt darauf ab, die Umsetzung von Ideen aus Universitäten in reale Innovationen zu verbessern. Technologietransferbüros (TTOs) stehen oft vor Herausforderungen, insbesondere beim Aufbau effektiver Beziehungen zu Forschern. In der Studie wird untersucht, wie künstliche Intelligenz (KI) unter Verwendung großer Sprachmodelle und domänenspezifischer Daten zur Überwindung dieser Probleme beitragen kann. Nach einem Design-Science-Ansatz wird ein KI-basiertes System zur Unterstützung des Wissens- und Technologietransfers entwickelt und getestet. Die Arbeit leistet auch einen Beitrag zur Theorie, indem sie die Principal-Agent-Theorie um KI-gesteuerte Dynamiken erweitert.

MyJong – Flexi-MahJong ist ein konfigurierbares digitales Spiel, das auf der Solitär-Variante des traditionellen Mah-Jongg basiert und zur Förderung kognitiver Fähigkeiten sowie individueller Lernprozesse entwickelt wurde. Statt identischer Spielsteine werden semantisch oder funktional zusammengehörige Paare z.B. Quadratzahlen erkannt. Nutzer:innen können eigene Tilesets im PNG-Format erstellen und austauschen. Der modular aufgebaute Prototyp befindet sich in einer explorativen Testphase mit anonymem Feedback. Eine Veröffentlichung als freie Software für Windows, Linux und Android ist geplant.

Projektleitung an der H-BRS

Roboter sind in der Regel so programmiert, dass sie Aufgaben ausführen, indem sie eine Abfolge von Aktionen wie Bewegen, Schauen, Aufnehmen usw. ausführen. Wenn etwas Unerwartetes passiert, kann ein Roboter oft nicht mit der Situation umgehen, weil 1) er nicht erkannt hat, dass etwas schiefgelaufen ist, und 2) er nicht für die neue Situation programmiert wurde. Das Erkennen solcher Fehlersituationen ermöglicht es Robotern, zu entscheiden, ob sie mit der Aufgabe fortfahren, einen Menschen über das Problem informieren oder versuchen, das Problem selbst zu lösen. SANTOSH THODUKAs Projekt konzentriert sich auf die Entwicklung von Modellen für maschinelles Lernen, um unerwartete Situationen zu erkennen, die zu einem Fehlschlag der Aufgabe führen könnten, indem Videos von der Kamera des Roboters, Aufgabeninformationen und andere Sensoren verwendet werden.

Derzeit sind viele Branchen und der öffentliche Sektor in Deutschland mit dem Problem des Fachkräftemangels konfrontiert. Daher ist es notwendig, verschiedene Berufsgruppen zu unterstützen, um die Effizienz der erbrachten Dienstleistungen zu steigern. Verschiedene Studien zeigen, dass Roboter in der Lage sind, unterschiedliche Nutzergruppen, z. B. ältere Menschen oder Schüler, zu unterstützen und damit die Arbeitsbelastung von Fachkräften, z. B. Pflegekräften oder Lehrern, zu verringern. In dieser Arbeit hat sich MICHAL STOLARZ dafür entschieden, den Bildungssektor zu unterstützen, um dem Lehrermangel entgegenzuwirken. Er entwickelt einen adaptiven Roboter, der internationale Schüler beim Erlernen der deutschen Sprache unterstützt, und untersucht dessen Eignung aus Sicht der Schüler. Bei diesem Ansatz lernt der Roboter, wie er nonverbale Reaktionen für den Schüler auf der Grundlage von zwei Informationsquellen anpassen kann: (i) implizite Signale des Schülers (z. B. Engagement, Emotionen, Müdigkeit) und (ii) explizites Feedback des Lehrers (z. B. über eine Registerkarte gegeben).

Trotz seiner höheren Sicherheit wird 3D Gesichtserkennung kaum zur Authentifizierung verwendet. Ein Grund hierfür ist, dass die Gewinnung von hochwertigen 3D Daten oftmals zu teuer ist. Um 3D Gesichtsauthentifizierung z.B. an europäischen Grenzkontrollen zu ermöglichen beschäftigt sich das Promotionsprojekt von Alexandra Mielke damit, welche Datenqualität 3D Time-of-Flight Kameras erreichen müssen, um damit 3D Gesichtsauthentifizierung durchzuführen, wie die Datenqualität erhöht werden kann und ob 3D Gesichtsauthentifizierung generell mit Time-of-Flight Kameras möglich ist.

Im Projekt Sensorium+ entwickelt die Hochschule Bonn-Rhein-Sieg gemeinsam mit VAGO Solutions eine innovative Augmented Reality-Plattform, die durch den Einsatz Künstlicher Intelligenz barrierefreie und multisensorische Erlebnisse in Museen ermöglicht. Ziel ist es, kulturelle Bildung für möglichst viele Menschen – insbesondere mit sensorischen, motorischen oder kognitiven Einschränkungen – zugänglich und erlebbar zu gestalten.

Die bisherige Forschung zum Informationssicherheitsmanagement konzentriert sich auf Kontrollen und vernachlässigt dabei Steuerungsprobleme in der Praxis. Ein wesentliches Spannungsfeld liegt z.B. zwischen stabilen Risikoroutinen und der Flexibilität, neue Angriffe abzuwehren. Das Forschungsprojekt Startförderung entwickelt eine Theorie zum Management der Informationssicherheit und darauf aufbauende Konzepte, die Organisationen helfen, trotz technischer und menschlicher Fehler dynamische Sicherheitsanforderungen zu bewältigen.

Projektleitung an der H-BRS

Das Projekt setzt die Forschungsarbeiten und den Testbetrieb des Projekts Biolab fort. Neben bestehenden Forschungsschwerpunkten widmet sich das Projekt auch neuen Ansätzen in der Biometrie, wie der Entwicklung von Qualitätsmetriken für synthetische Charaktere und dem Einsatz von Time-of-Flight-Kameras zur Detektion von Überwindungsangriffen.

Projektleitung an der H-BRS